DE3705539A1 - Lenkhilfe fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lenkhilfe für Kraftfahr­ zeuge, mit einem die Handlenkung unterstützenden, von einem Elektromotor betriebenen Antriebsaggregat, das auf ein den Lenkausschlag beeinflussendes Gestängeteil in einem der Handlenkung entsprechenden Sinne einwirkt, wobei das Antriebs­ aggregat von einer geschwindigkeitsabhängigen Schalteinrichtung nur bei geringen Fahrgeschwindigkeiten einschaltbar und bei Überschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit abschalt­ bar ist, und wobei die Zu- und Abschaltung des Antriebsaggre­ gats in Abhängigkeit von dem auf das Lenkrad von Hand aufge­ brachten Drehmoment steuerbar ist, nach Patent ... (Patentan­ meldung P 35 30 001.9-21).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Hauptpatent gekennzeichneten Antriebsaggregate so abzuwandeln, daß sich eine weitere Verbesserung im Sinne der angestrebten Ziele, Unkompliziertheit im Aufbau und geringer Raumbedarf, ergibt.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Antriebsaggregat in an sich bekannter Weise ein druckflüs­ sigkeitsbetätigter Stellzylinder ist und zur Zuführung der Druckflüssigkeit zum Stellzylinder eine durch einen Elektro­ motor betriebene Pumpe dient.

Zwar ist durch die US-PS 44 99 964 eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge an sich bekannt geworden, bei der ein hydrauli­ scher Stellzylinder durch eine Pumpe mit Drucköl versorgt wird. Die Pumpe wird von einem Elektromotor angetrieben, dessen Leistung in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwin­ digkeit durch Sensoren gesteuert wird.

Im Unterschied zu dieser bekannten Servolenkung ist bei der erfindungsgemäßen Lenkhilfe das Antriebsaggregat nicht nur fahrgeschwindigkeitsabhängig, sondern darüber hinaus auch noch in Abhängigkeit von dem manuell auf das Lenkrad aufgebrachten Drehmoment steuerbar. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber der bekannten Servolenkung besteht also darin, daß das Antriebsaggregat nur dann in Tätigkeit gesetzt wird und demgemäß nur dann Energie verbraucht, wenn die am Lenkrad aufzubringenden Kräfte einen (vorher festzulegen­ den) Maximalwert überschreiten, was in aller Regel nur beim Parkieren der Fall ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein in das Lenkungsgestänge integrierter hydraulischer Lenkungsstoßdämpfer vorgesehen ist, der zugleich als Stellzylinder dient. Als Stellzylinder der Lenkhilfe wird also der ohnehin vorhandene hydraulische Lenkungsstoß­ dämpfer mitverwendet. Damit entfällt die Notwendigkeit, für die Lenkhilfe einen besonderen Stellzylinder vorzusehen, wie dies beispielsweise beim Gegenstand der bereits erwähnten US-PS 44 99 964 der Fall ist.

Zweckmäßigerweise sind Stellzylinder und Pumpe in ein geschlos­ senes hydraulisches System integriert. Es bedarf also keiner ständigen Erneuerung der Druckflüssigkeit. Zur Kompensation eventuell dennoch auftretender Leckverluste sollte aber vorsorglich ein Ausgleichbehälter vorgesehen sein.

Im Sinne des angestrebten geringen Raumbedarfs für die erfin­ dungsgemäße Lenkhilfe ist eine Ausführungsform der Erfindung besonders vorteilhaft, die sich dadurch auszeichnet, daß Pumpe, Elektromotor, Ventile und Druckmittelkanäle in den Stellzylinder integriert sind. Die genannten Teile bilden damit eine kompakte Baueinheit, die sich einfach - gegebenen­ falls auch nachträglich an vorhandenen Lenkungssystemen - montieren läßt und nur wenig Bauraum benötigt. Separate hydraulische Leitungen und Steuerventile werden entbehrlich.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 - stark schematisiert - eine als kompakte Bauein­ heit konzipierte Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Lenkhilfe, in Außenansicht,

Fig. 2 eine weitere, dem in Fig. 1 gezeigten Gegenstand ähnliche Ausführungsform einer Lenkhilfe nach der Erfindung, im vertikalen Längsschnitt, ebenfalls in schematischer Darstellung,

Fig. 3 - als Blockschaltbild dargestellt - eine Ausfüh­ rungsform einer Steuerung für die erfindungsgemäße Lenkhilfe, zum Beispiel einer solchen nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 die Einzelheit "A" aus Fig. 3 in vergrößerter Darstellung, und

Fig. 5 den Gegenstand von Fig. 4 in einer von Fig. 4 verschiedenen Schaltstellung.

Nach der Zeichnung bezeichnet 10 insgesamt das Gehäuse eines in das (nicht gezeigte) Lenkungsgestänge eines Kraftfahrzeuges integrierten Stellzylinders einer Lenkhilfe. Wie Fig. 2 und 3 erkennen lassen, ist in dem Gehäuse 10 ein Kolben 11 hin- und herbewegbar angeordnet, der beidseitig von Druck­ flüssigkeit beaufschlagbar ist. Eine mit dem Kolben 11 verbunde­ ne Kolbenstange 12 führt zu dem nicht gezeigten Lenkungsge­ stänge des Fahrzeugs. Außerhalb des Gehäuses 10 ist die Kolbenstange von einer Abdeckung 13 umgeben.

Wie weiterhin aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, besitzt der Kolben 11 gleich große Arbeitsflächen 14, 15. Der benötigte Flüssig­ keitsdruck zur Betätigung des Kolbens 11 wird von einer kleinen Pumpe 16 erzeugt, die von einem Elektromotor 17 (Fig. 2) angetrieben wird. Die Kraft- bzw. Bewegungsrichtung des Kolbens 11 wird durch die jeweilige Drehrichtung der Pumpe 16 bzw. des Elektromotors 17 bestimmt. Das hydraulische System ist geschlossen. Leckverluste, die dennoch auftreten können, werden durch einen Ausgleichsbehälter 18 kompensiert. Der Ausgleichsbehälter 18 dient zugleich als Vorratsbehälter für die Druckflüssigkeit.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind Pumpe 16, Elektromotor 17, Ventile (siehe Fig. 3) und Ausgleichs- bzw. Vorratsbehälter 18 mit dem Stellzylinder 10 in einer gemeinsamen Baueinheit integriert. Hierbei sind die Teile 16, 17 und 18 in einem Gehäuseteil 19 angeordnet, der sich oben an das Stellzylinder­ gehäuse 10 anschließt, gegebenenfalls auch einteilig mit diesem ausgeführt ist. Von dem Gehäuseteil 19 dient ein Bereich 20 zur Unterbringung von Pumpe 16 und Elektromotor 17. Als Ausgleichs- bzw. Vorratsbehälter fungiert ein Bereich 21. Die Ventile sind in einem Bereich 22 untergebracht.

Eine Schaltung zur Betätigung des Kolbens 11 ist nun aus Fig. 3 ersichtlich. Danach sind für jede Arbeitsfläche 14 bzw. 15 des Kolbens 11 zwei Rückschlagventile 23, 24 bzw. 25, 26 vorgesehen. Außerdem ist in einer Bypass-Leitung 27 ein Bypass-Ventil 28 (siehe auch Fig. 4 und 5) angeordnet. Das Bypass-Ventil 28 vermag drei Stellungen einzunehmen: eine (mittlere) Öffnungsstellung und zwei Schließstellungen. Fig. 3 und 4 stellen das Bypass-Ventil 28 in Öffnungsstellung dar, wohingegen Fig. 5 eine der beiden möglichen Schließstellun­ gen zeigt.

Ist die Pumpe 16 nicht in Betrieb, so nimmt das Bypass-Ventil 28 - bedingt durch zwei gleichstarke, den Ventilkolben 29 beaufschlagende Druckfedern 30, 31 - seine aus Fig. 3 und 4 ersichtliche Öffnungsstellung ein. Der Stellzylinder 10, 11 kann als Lenkungsstoßdämpfer fungieren.

Wird nun die Pumpe 16 in Pfeilrichtung 32 in Drehung versetzt, so baut sich in zwei miteinander verbundenen Leitungssträngen 33, 34 Flüssigkeitsdruck auf, der den Kolben 29 des Bypass-Ven­ tils 28 in seine aus Fig. 5 ersichtliche (untere) Schließ­ stellung bewegt. Ein Druckausgleich durch die Bypass-Leitung 27 ist nun nicht mehr möglich. Gleichzeitig gelangt die Druckflüssigkeit über das Ventil 25 in den Arbeitsraum 35 des Stellzylinders und beaufschlagt die Arbeitsfläche 15 des Kolbens 11. Kolben 11 und Kolbenstange 12 werden daraufhin in Pfeilrichtung 36 bewegt.

Wird die Pumpe 16 in die umgekehrte Drehrichtung (Pfeil 37) umgesteuert, so gelangt Druckflüssigkeit in Leitungsstränge 38, 39 und von dort zum einen auf die Unterseite des Bypass- Ventilkolbens 29, zum anderen in den Arbeitsraum 40 des Stellzylinders 10. Der Bypass-Ventilkolben 29 wird daraufhin in seine obere Schließstellung (nicht gezeigt) bewegt, so daß die Bypass-Leitung 27 wiederum geschlossen ist. Durch den im Arbeitsraum 40 herrschenden Flüssigkeitsdruck werden nun Kolben 11 und Kolbenstange 12 in Pfeilrichtung 41 bewegt.

Aus dem jeweils anderen Arbeitsraum - 35 bzw. 40 - strömt die dort befindliche Druckflüssigkeit über das Ventil 25 bzw. 24 wieder zurück zur Pumpe 16 (bzw. zu dem in Fig. 3 der Einfachheit halber nicht dargestellten Ausgleichs­ und Vorratsbehälter 18).

Nach einer anderen Ausführungsform wäre es - allerdings bei entsprechend hoher Leistung der Pumpe 16 - auch denkbar, anstelle des Bypass-Ventils 28 nur eine Drosselbohrung in der Bypass-Leitung 27 vorzusehen. Es könnte in diesem Fall auf die gezeigte und im Vorstehenden beschriebene Bypass-Steue­ rung verzichtet werden.

Die Aktivierung der dargestellten und im Vorstehenden beschrie­ benen Lenkhilfe kann durch einen lenkmomentabhängigen Schalter entweder direkt am Lenkrad oder in den Verbindungselementen zum Lenkgetriebe erfolgen. Hierfür können geeignete kraft­ abhängige Griffstellen am Lenkrad oder Momentenschalter im Kreuzgelenk der Lenksäule vorgesehen sein, die die entspre­ chende Drehrichtung des Elektromotors bestimmen. Hinsichtlich der diesbezüglichen Einzelheiten wird auf die ursprünglichen Anmeldungsunterlagen des Hauptpatents (Az. P 35 30 001.9-21) bzw. auf die aus der Hauptanmeldung ausgeschiedenen Anmeldungs­ teile (Az. P ...) verwiesen.

Claims (5)

1. Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge, mit einem die Handlenkung unterstützenden, von einem Elektromotor betriebenen Antriebsaggregat, das auf ein den Lenkausschlag beeinflus­ sendes Gestängeteil in einem der Handlenkung entsprechen­ den Sinne einwirkt, wobei das Antriebsaggregat von einer geschwindigkeitsabhängigen Schalteinrichtung nur bei geringen Fahrgeschwindigkeiten einschaltbar und bei Überschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit abschaltbar ist, und wobei die Zu- und Abschaltung des Antriebsaggregats in Abhängigkeit von dem auf das Lenkrad von Hand aufgebrachten Drehmoment steuerbar ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 35 30 001.9-21), dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsaggregat in an sich bekannter Weise ein druckflüssigkeitsbetätigter Stellzylinder (10) ist und zur Zuführung der Druckflüssig­ keit zum Stellzylinder eine durch einen Elektromotor (17) betriebene Pumpe (16) dient.

2. Lenkhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in das Lenkungsgestänge integrierter hydraulischer Lenkungsstoßdämpfer vorgesehen ist, der zugleich als Stellzylinder (10) dient.

3. Lenkhilfe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stellzylinder (10) und Pumpe (16) in ein geschlossenes hydraulisches System integriert sind.

4. Lenkhilfe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation eventueller Leckverluste ein Ausgleichsbehälter (18) vorgesehen ist.

5. Lenkhilfe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Pumpe (16), Elektromotor (17), Ventile (23-26, 28) und Druckmittelkanäle (27, 33, 34, 38, 39) in den Stellzylinder integriert sind.