DE4002585A1 - Hydraulische hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Hilfskraftlenkung ist aus der EP 03 16 002 A1 bekannt. Bei der bekannten Hilfskraftlenkung werden die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drehwinkel der Lenkwelle sowie die Lenkwinkel der Vorder- und Hinterräder als Eingangs­ signale einer elektronischen Steuereinrichtung zugeführt, die der Schaltung einer Steuerventileinrichtung dient. Diese bekannte Lenkeinrichtung ist mit enormem Aufwand und hohen Kosten verbunden. Zudem wird die Pumpe permanent an­ getrieben, wodurch der Energieverbrauch der Hilfskraft­ lenkung sehr hoch wird. Ein weiterer Nachteil der bekannten Lenkung ist, daß die hydraulische Unterstützung gemäß einem fest vorgegebenen Rechenmodell erfolgt, wodurch sich ein sehr schlechtes Lenkgefühl für den Fahrer ergibt. Auch kann die bekannte Hilfskraftlenkung den tatsächlichen Straßen- und Reifenzustand in der Dosierung der Unter­ stützungskraft nicht berücksichtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feinfühlige Vierradhilfskraftlenkung zu schaffen, welche sich durch einen besonders geringen Aufwand auszeichnet. Der Energie­ verbrauch der Hilfskraftlenkung soll dabei besonders gering ausfallen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, daß die hydraulische Hilfskraft durch die in der mechanischen Lenkung auftretenden Kräfte gesteuert wird, wird die Unterstützung nur bei Bedarf wirksam. Durch die direkte Betätigung des Steuerventils durch ein verschieb­ bares Teil der mechanischen Lenkung, welches elastisch vor­ gespannt gelagert ist, ist eine aufwendige elektronische Steuerung nicht notwendig.

Wird zur Vorspannung ein gefesseltes Federelement einge­ setzt, so läßt sich eine Mindestkraftschwelle zur Aktivierung der hydraulischen Unterstützungskraft vorgeben. Da die Lenkkräfte bei höheren Geschwindigkeiten geringer werden, ist eine geschwindigkeitsabhängige Schaltung der Lenkunterstützung implizit ohne Zusatzaufwand verwirklicht. Durch die das Steuerventil betätigende Relativverschiebung eines Bauteils der mechanischen Lenkung läßt sich auch ein Schalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Pumpe, d. h. Ihres Antriebsmotors, betätigen, so daß die Pumpe nur bei Bedarf, d. h. insbesondere beim Parkieren, eingeschaltet ist. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der hydraulisch wirksame Durchmesser des zweiten Arbeitszylinders geringer ist als der Durchmesser des ersten Arbeitszylinders, da sich so ein in Relation zur Vorderachse geringerer Lenkwinkel an den Hinterrädern be­ sonders günstig realisieren läßt.

Der maximale Lenkwinkel der Hinterräder läßt sich auf be­ sonders einfache Weise durch integrierte Anschläge im zweiten Arbeitszylinder begrenzen.

Weitere vorteilhafte Merkmale sowie die Funktion der Erfin­ dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.

Hierzu zeigt:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Vierradlenkung und

Fig. 2 eine Darstellung der hydraulischen Steuerung der Hilfskraftlenkung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Hilfskraftlenkung besteht aus einer lenkbaren Vorderachse 1 und einer lenk­ baren Hinterachse 2. Die Vorderachse 1 besteht aus den beiden Vorderrädern, welche über Lenkhebel 5 mit der Spur­ stange 6 verbunden sind, die über ein mechanisches Ge­ triebe durch die mit dem Lenkrad 3 verbundene Lenkspindel 4 betätigbar ist. Innerhalb des Getriebegehäuses ist der erste Arbeitszylinder 7 integriert, in welchem der mit den Spurstangen 6 verbundene Arbeitskolben 8 vorgesehen ist. Die letztgenannte Anordnung ist in Fig. 1 vergrößert darge­ stellt. Die Räder der Hinterachse 2 sind über Lenkhebel 9 mit der Spurstange 10 gelenkig verbunden, die gleichzeitig als Kolbenstange des zweiten Arbeitszylinders 12 dient und mit dem Arbeitskolben 11 verbunden ist.

Die Arbeitskammern der Arbeitszylinder 7, 12 sind über das Steuerventil 13 mit einer nicht dargestellten Hydraulik­ pumpe verbindbar. Das Steuerventil 13 ist als Längs­ schieberventil ausgebildet und in einer Bohrung des Ge­ triebegehäuses 14 des mechanischen Lenkgetriebes ange­ ordnet. In diese Gehäusebohrung münden die Anschluß­ bohrungen 15-19.

Die Anschlußbohrung 15 ist mit dem Druckanschluß der Pumpe verbunden. Die Anschlußbohrungen 16 und 17 sind jeweils mit dem nicht dargestellten Behälter verbunden, während An­ schlußbohrung 18 mit der ersten Arbeitskammer 20 und An­ schlußbohrung 19 mit der zweiten Arbeitskammer 21 des ersten Arbeitszylinders 7 verbunden ist.

Der Längsschieber 22 des Steuerventils 13 weist drei um­ laufende Steuernuten auf, die jeweils von dichtenden Ab­ schnitten begrenzt werden. In mittenzentrierter Position des Steuerventils 13, d. h. in unbetätigter Ruhestellung, überdecken die Steuernuten die Anschlußbohrungen 15, 16 und 17, während die beiden mittleren Dichtabschnitte die An­ schlußbohrungen 18 und 19 verschließen.

Der Längsschieber 22 ist mittels des Reaktionsstabes mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Das Getriebegehäuse 14 des mechanischen Lenkgetriebes ist axial verschiebbar und elastisch vorgespannt am Fahrzeugaufbau gelagert. Die elastische Vorspannung wird durch das Federelement 14 be­ wirkt, welche als gefesselte Feder ausgebildet ist, die den Reaktionsstab 23 umgibt. Durch die Ausführung als ge­ fesselte Feder ist die Vorgabe einer Mindestkraftschwelle möglich, die aufgebracht werden muß um eine Verschiebung zu bewirken.

Die Verschiebekraft ist eine Reaktionskraft aus der in der Spurstange 6 wirkenden Kraft, die durch den Fahrer über das Lenkrad 3 aufgebracht wird.

Betätigt der Fahrer das Lenkrad 3 im Sinne einer Links­ lenkung, d. h. die Spurstange 6 wird gemäß den Figuren nach rechts bewegt, so bewirkt die Reaktionskraft, die zwischen dem Getriebegehäuse 14 und dem Fahrzeugaufbau entsteht, eine Verschiebung des Lenkgetriebegehäuses nach links, so­ bald die Reaktionskraft die Kraft des Federelementes 24 übersteigt. Dadurch wird die Anschlußbohrung 19 mit ihr die zweite Arbeitskammer 21 mit der Anschlußbohrung 15 und damit mit der Pumpe verbunden, während die Anschlußbohrung 18 mit zugehöriger Arbeitskammer 20 an den Behälter ange­ schlossen wird. Hierdurch wird eine Unterstützung der vom Fahrer eingeleiteten Lenkbewegung erreicht.

Eine hydraulische Lenkunterstützung ist in der Regel nur während eines Parkvorganges von Nöten; daher ist das Feder­ element 24 so ausgelegt, daß eine Verschiebung des Ge­ triebegehäuses 14 und damit eine Betätigung des Steuer­ ventils 13 nur bei relativ hohen Lenkkräften erfolgt. Die Arbeitskammern des zweiten Arbeitszylinders 12 sind jeweils mit einer Arbeitskammer 20 bzw. 21 des ersten Arbeitszylin­ ders verbunden. Diese hydraulische Verbindung sowie die der Fig. 1 zu entnehmende Achsgeometrie bewirken im Falle der oben beschriebenen Linkslenkung unter Parkierbedingungen, d. h. sehr niedrige Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Lenk­ bewegung der Hinterräder im entgegengesetzten Drehsinn, d. h. eine Rechtslenkung. Durch dieses gegensinnige Lenken erhöht sich die Wendigkeit des Fahrzeuges.

Zur Stabilisierung der Hinterachse ist der Arbeitskolben 11 im Arbeitszylinder 12 in beide Bewegungsrichtungen vorge­ spannt. Hierbei können auch gefesselte Federelemente zum Einsatz kommen, um auch das Lenken der Hinterräder erst ab einer bestimmter Mindestbetätigungskraft zu gestatten. Damit der Lenkwinkel der Hinterräder ein bestimmtes Maß nicht überschreitet, ist der Weg des Kolbens innerhalb des Arbeitszylinders 12 begrenzt.

Lenkt der Fahrer das Fahrzeug oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit, d. h. mit geringer Lenkkraft, nach links, so findet die oben beschriebene Verschiebung des Getriebe­ gehäuses 14 nicht statt, d.h. das Steuerventil 13 bleibt in seiner Ruhestellung. Die Spurstange 6 wird nun allein durch die vom Fahrer aufgebrachte Kraft nach rechts verschoben, wodurch der Arbeitskolben 8 die Arbeitskammer 20 ver­ kleinert. Der hierdurch aufgebaute Druck führt zu einer Ver­ schiebung des Arbeitskolbens 11 in die Gegenrichtung, d. h. nach links. Hierdurch lenken die Vorder- und Hinterräder gleichsinnig, was zur Erhöhung der Fahrzeugstabilität und zur Verbesserung des Fahrzeughandlings führt. Wird nach Anlegen des Arbeitskolbens 11 an den linken Anschlag die Spurstange 6 und damit der Arbeitskolben 8 weiter nach rechts verschoben, so kann ggf. Druckmittel von der Arbeitskammer 21 über das Rückschlagventil 25 aus dem Be­ hälter 26 nachgesaugt werden.

Zur Vermeidung eines Systemüberdruckes ist an die Verbin­ dung zwischen den Arbeitskammern des ersten Arbeitszylin­ ders 7 und des zweiten Arbeitszylinder 12 jeweils ein nicht dargestelltes Überdruckventil angeschlossen.

Bezugszeichenliste

 1 Vorderachse
 2 Hinterachse
 3 Lenkrad
 4 Lenkspindel
 5 Lenkhebel
 6 Spurstange
 7 erster Arbeitszylinder
 8 Arbeitskolben
 9 Lenkhebel
10 Spurstange
11 Arbeitskolben
12 zweiter Arbeitszylinder
13 Steuerventil
14 Getriebegehäuse
15 Anschlußbohrung
16 Anschlußbohrung
17 Anschlußbohrung
18 Anschlußbohrung
19 Anschlußbohrung
20 erste Arbeitskammer
21 zweite Arbeitskammer
22 Längsschieber
23 Reaktionsstab
24 Federelement
25 Rückschlagventil
26 Behälter

Claims (5)

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit lenkbaren Vorder- und Hinterrädern, wobei die Hinter­ räder in Abhängigkeit von der Steuerung der Vorder­ räder gelenkt werden, mit einer den Vorderrädern zuge­ ordneten mechanischen Lenkung, an die ein erster Arbeitszylinder gekoppelt ist, mit einer Pumpe, einem Steuerventil zwischen Pumpe und erstem Arbeitszylinder und mit einem an die Hinterräder gekoppelten zweiten Arbeitszylinder, dessen Arbeitskammern jeweils mit einer Arbeitskammer des ersten Arbeitszylinders ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Steuerventils (13) von der durch die Lenkkräfte bewirkten Relativverschiebung eines elastisch vorgespannt gelagerten Bauteils der mechanischen Lenkung gegenüber dem Fahrzeugkörper ab­ hängt, wobei das Steuerventil (13) in Mittelstellung geschlossen ist.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vor­ spannung durch ein gefesseltes Federelement (24) er­ zeugt wird.

3. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die Relativverschiebung ein Schalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Pumpe betätigt wird.

4. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der hydraulisch wirksame Durchmesser des zweiten Arbeitszylinders größer ist als der Durch­ messer des ersten Arbeitszylinders.

5. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Arbeitsbereich des zweiten Arbeits­ zylinders durch integrierte Anschläge begrenzt ist.