DE4032296A1 - Servoeinrichtung, insbesondere hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servoeinrichtung, insbesondere eine hydraulische Hilfskraftlenkung, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine gattungsgemäße Servoeinrichtung in Form einer hydraulischen Hilfskraftlenkung ist aus der EP-A-03 62 592, dortige Ausführungsform gemäß Fig. 18 bekannt. Die Lenkwelle der bekannten Hilfskraftlenkung ist bei dieser Ausführungsform mit einem Lenkwellenabschnitt versehen, der über eine Verstelleinrichtung in Form einer Kulissenführung mit einem Betätigungselement einer als Steuerventil ausgebildeten Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern eines Arbeitszylinders verbunden ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servoeinrichtung, insbesondere eine hydraulische Hilfskraftlenkung, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die kostengünstig herzustellen ist und deren Ansprechverhalten gegenüber bekannten Servoeinrichtungen verbessert ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Durch die Zusammenfassung der Pumpe und der Steuereinrichtung zu einer Einheit ergibt sich zunächst eine vereinfachte Anordnung, die kostengünstiger herzustellen ist, deren Gewicht geringer ist und die einen energiesparenden Betrieb ermöglicht. Diese Vorteile resultieren vor allem aus dem Umstand, daß die erfindungsgemäße Servoeinrichtung ohne ein Steuerventil auskommt, da durch Beeinflussung der Exzentrizität der Pumpe der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung die gewünschte Steuerwirkung erreicht wird. Zu den weiteren Vorteilen der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung zählt, daß sie modular verbaubar ist, was die Möglichkeit für eine Robotermontage schafft.

Ferner ist die erfindungsgemäße Servoeinrichtung insbesondere aufgrund der Einsparung eines Steuerventiles raumsparender, kleiner und handlicher als bekannte Lösungen.

Ist die Servoeinrichtung als hydraulische Hilfskraftlenkung ausgebildet, erfolgt die Ansteuerung der Pumpe durch eine momenten- und lenkrichtungsabhängige Verschiebung in der Längssäule oder des Lenkungsritzels. Diese Verschiebung kann mit dem Lenkmoment stetig ansteigen, oder durch eine gefesselte Feder erst bei einem vorgegebenen Moment beginnen. Bei Auslenkung der Pumpe übt der Pumpendruck eine Rückstellkraft auf die Verstelleinrichtung aus, welche diese bei geringer werdendem Lenkmoment wieder selbsttätig zur Neutralposition zurückstellt.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Vorzugsweise ist die Radialkolbenpumpe stufenlos verstellbar und wird von einem E-Motor angetrieben.

Handelt es sich um eine hydraulische Hilfskraftlenkung, kann der E-Motor bei Einschaltung der Zündung des Kraftfahrzeuges entweder ständig laufen, wobei er die mit der Exzentrizität = 0 laufende Pumpe antreibt, oder der Motor wird durch die Betätigung eines Schalters im Bedarfsfalle angeschaltet.

Die Verstelleinrichtung der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung wandelt die Drehbewegung bei Drehmomentveränderung in eine lineare Bewegung um, wobei die Verstelleinrichtung der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung eine einfach aufgebaute und sehr kostengünstige Lösung ist, falls sie mit einer Kulissenführung versehen ist. Alle auf Gleitreibung ausgelegten Teile der Verstelleinrichtung können auch auf Vollreibung umgestellt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung weist ein kombiniertes Motor-Pumpenaggregat mit Zylinder auf.

Die Radialkolbenpumpe der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung weist bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform einen Außenring auf, der die Lauffläche für Kugelkolben bildet, und der durch ein Verbindungselement, beispielsweise in Form eines Hebels, je nach Lenkrichtung in die eine oder andere Richtung verstellt wird. Somit wird je nach Verstellung in die benötigte Richtung gepumpt.

Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung um eine Hilfskraftlenkung, kann vorteilhafterweise das jeweils vorhandene Lenkgetriebe praktisch unverändert übernommen werden.

Vorteilhafterweise sind die beiden Arbeitsräume des bevorzugterweise als Gleichlaufzylinder ausgearbeiteten Arbeitszylinders mit einem Überdruckventil gesichert und mit der Pumpe verbunden. Im Unterstützungsfall saugt die Pumpe aus einem Zylinderraum an und fördert in den anderen. Durch Auslenkung der Pumpe in beiden Richtungen aus der Neutralstellung läßt sich der Förderstrom umkehren, womit die Unterstützung in beiden Lenkrichtungen gegeben ist. Eine Verschiebung des Zylinders bei abgeschalteter Pumpe wird durch die Pumpenlekage ermöglicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung des Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung, die im dargestellten Falle als hydraulische Hilfskraftlenkung ausgebildet ist;

Fig. 2 eine auseinandergezogene Darstellung von Teilen einer Verstelleinrichtung der Servoeinrichtung gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines mittels Überdruckventilen gesicherten Arbeitszylinders der erfindungsgemäßen Servoeinrichtung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Servoeinrichtung dargestellt, die im Beispielsfalle als hydraulische Hilfskraftlenkung 1 ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Servoeinrichtung ist jedoch nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt, da ihr Aufbau auch für Servoeinrichtungen anderer Art geeignet ist.

Die Hilfskraftlenkung 1 weist eine Lenkwelle 2 auf, die das Bauteil darstellt, das durch die erzeugte Hilfskraft unterstützt wird. Die Lenkwelle 2 wird über ein vorzugsweise Längenänderungen ausgleichendes Verbindungselement 3 mit einem Lenkwellenabschnitt 4 verbunden, der gemäß der Darstellung der Fig. 2 eine drehmomentübertragende Verbindungseinrichtung 5 auf einem Verbindungszapfen 6 aufweist. Der Verbindungszapfen 6 ist mit einem hülsenartigen Teil 7 verbunden, der eine Aufnahmeausnehmung 8 aufweist.

Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung 1 weist ferner ein Motor-Pumpenaggregat 10 auf, das eine in Fig. 1 aufgebrochen dargestellte Pumpe 11 umfaßt und ferner einen insbesondere aus Fig. 3 ersichtlichen Motor 12 sowie einen Arbeitszylinder 13. Der Arbeitszylinder ist vorzugsweise als Gleichlaufzylinder aufgebaut und weist zwei von Arbeitsfluid beaufschlagbare Arbeitskammern 14 und 15 auf, die von einem Kolben 16 getrennt sind, der jeweils gemäß der in Fig. 3 schematisch vereinfachten Darstellung eine Kolbenstange 46 bzw. 17 auf den Seiten der Arbeitskammern 15 bzw. 14 aufweist. Die Darstellung der Fig. 3 verdeutlicht hierbei, daß die Arbeitskammern 14 und 15 von jeweils einem Überdruckventil 18 bzw. 19 gesichert sind.

Die Hilfskraftlenkung 1 weist ferner eine Verstelleinrichtung 20 zur Umwandlung eines an der Lenkwelle 2 auftretenden Drehmomentes in eine Axialkraftkomponente auf. Die Verstelleinrichtung 20 umfaßt hierbei den zuvor bereits erwähnten Lenkwellenabschnitt 4 sowie eine auf diesem gleitbeweglich angeordnete, in den Fig. 1 und 2 dargestellte Übertragunghülse 21 auf.

Zur Umwandlung des Drehmomentes in eine Axialkraftkomponente ist die Verstelleinrichtung 20 ferner mit einer Kulissenführung versehen, die zunächst zwei auf dem hülsenartigen Teil 7 radial nach außen vorstehende Übertragungsbolzen 22 und 23 umfaßt, die in langlochartige Kulissenausnehmungen 24 und 25 der Übertragungshülse 21 eingreifen. Die langlochartigen Kulissenausnehmungen 24 und 25 sind hierbei gemäß Fig. 2 schräg zur Längsachse L der Übertragungshülse 21 angeordnet. Die Übertragungshülse 21 weist ferner an ihrem dem Lenkwellenabschnitt 4 abgewandten Ende ein Übertragungsteil 26 mit einer Nut 27 auf. Zwischen dem Übertragungsteil 26 und der Kulissenausnehmung 25 ist auf gegenüberliegenden Seiten der Übertragungshülse 21 ferner jeweils eine weitere langlochartige Kulissenausnehmung 28 bzw. 29 angeordnet. In diesen Ausnehmungen 28 und 29 sind die Enden eines Durchgangsbolzens 30 angeordnet, der die Übertragungshülse 21, das hülsenartige Teil 7 sowie einen Wellenabschnitt 31 einer Ritzelwelle 32 durchgreift, die aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der Wellenabschnitt 31 ist hierbei in der Aufnahmeausnehmung 8 des hülsenartigen Teiles 7 angeordnet. Die Ritzelwelle 32 verläuft gemäß Fig. 1 ferner in einem Gehäuse 33, in dem sie mittels zweier Lagerungen 34 bzw. 35 gelagert ist. Benachbart zur Lagerung 35 ist das Antriebsritzel 36 auf der Welle 32 angeordnet. Der prinzipielle Aufbau der Verstelleinrichtung 20 sowie die zuletzt beschriebene Anordnung der Welle 32 entspricht insofern im wesentlichen der Ausführungsform der Fig. 18 der EP-A-03 62 592, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht wird.

Die Hilfskraftlenkung 1 weist ferner einen im wesentlichen L-förmigen Übertragungshebel 37 auf, dessen eines Ende 38 in die Nut 27 eingreift, und der in seinem Mittelabschnitt über eine langlochartige Ausnehmung 39 und einen Bolzen 40 schwenkbeweglich gelagert ist.

Das andere Ende 41 ist gabelförmig ausgestaltet und umfaßt eine vorzugsweise gefesselte Feder 42. Ferner ist der Übertragungshebel 37 über eine Verbindungseinrichtung 43 mit einem Außenring 44 der Pumpe 11 verbunden, die als Radialkolbenpumpe ausgebildet ist, deren Exzentrizität in Abhängigkeit von der Drehmomentrichtung durch die Verstelleinrichtung 20 verstellbar ist. Durch diese Ausbildung wird eine Einheit geschaffen, bei der die Radialkolbenpumpe 11 die Pumpenfunktion und die Funktion einer Steuereinrichtung in einer Einheit zusammenfaßt. Hierbei wird der Außenring 44, der die Lauffläche für Kugelkolben 45 bildet, durch den Hebel 37 je nach Lenkrichtung in die eine oder andere Richtung verstellt und pumpt somit in die benötigte Richtung.

Wird somit bei der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung 1 ein Drehmoment an der Lenkwelle 2 erzeugt, wird dieses von der Verstelleinrichtung 20 und deren zuvor beschriebene Kulissenführung in eine Axialkraftkomponente umgewandelt. Die Axialkraftkomponente wird wiederum auf den Übertragungshebel 37 über dessen in der Nut 27 angeordnetes Ende 38 übertragen. Durch diese Übertragung der Axialkraftkomponente, die je nach Lenkrichtung entweder auf die Lenkwelle zu oder von dieser weg gerichtet ist, wird die Exzentrizität der Radialkolbenpumpe 11 verstellt, so daß diese je nach Lenkrichtung in die eine oder andere Richtung verstellt und somit in die benötigte Richtung zur Erzeugung der Hilfskraft mittels des Arbeitszylinders 13 pumpt.

Claims (11)

1. Servoeinrichtung, insbesondere hydraulische Hilfskraftlenkung (1),

• - mit einem durch die erzeugte Hilfskraft zu unterstützenden Bauteil, insbesondere in Form einer Lenkwelle (2) ;
• - mit einer von einem Motor (12) angetriebenen Pumpe (11);
• - mit einem an das Bauteil (2) gekoppelten Arbeitszylinder (13), der von einem von der Pumpe (11) zugeführten Arbeitsfluid beaufschlagbar ist;
• - mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckbeaufschlagung von Arbeitskammern (14, 15) des Arbeitszylinders (13); und
• - mit einer Verstelleinrichtung (20) zur Umwandlung eines am Bauteil (2) auftretenden Drehmomentes in eine Axialkraftkomponente;

dadurch gekennzeichnet,daß die Pumpe und die Steuereinrichtung zu einer Einheit zusammengefaßt sind, die als eine verstellbare Radialkolbenpumpe (11) ausgebildet ist, deren Exzentrizität in Abhängigkeit von der Drehmomentrichtung durch die Verstelleinrichtung (20) verstellbar ist.

2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkolbenpumpe (11) stufenlos verstellbar ist.

3. Servoeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (12) und die Pumpe (11) zu einem Motor-Pumpenaggregat zusammengefaßt sind.

4. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein E-Motor ist.

5. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (12) durch die Verstelleinrichtung (20) mittels eines Schalters betätigbar ist.

6. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (12) ständig in Betrieb ist.

7. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkolbenpumpe (11) einen Außenring (44) aufweist, der mit der Verstelleinrichtung (20) gekoppelt ist.

8. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (20) eine Kulissenführung aufweist, mittels der die Axialkraftkomponente erzeugbar ist, und die mit der Radialkolbenpumpe (11) gekoppelt ist.

9. Servoeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelung zwischen der Verstelleinrichtung (20) und der Radialkolbenpumpe (11) mittels eines im wesentlichen L-förmigen Hebels (37) erfolgt.

10. Servoeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammern (14, 15) des Arbeitszylinders (13) mit je einem Überdruckventil (18, 19) gesichert sind.