DE4109571C2 - Steuervorrichtung für den Reaktionsdruck in einer Servo-Lenkvorrichtung - Google Patents
Steuervorrichtung für den Reaktionsdruck in einer Servo-LenkvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung nach dem
Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche
Steuervorrichtung ist beispielsweise durch die auf den
Patentinhaber zurückgehende DE 37 30 564 A1 bekannt.
Bei dieser bekannten Steuervorrichtung besteht das Problem, daß
der Reaktionsdruck in der Reaktionskammer kontinuierlich
proportional zum Anstieg des Öldruckes auf der Seite der
Servolenkvorrichtung ansteigt.
Bei dieser bekannten Anordnung,
wird das elektromagnetische Ventil nämlich allein in
Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert;
dabei wird eine Reaktion erreicht, die bei starker
Belastung oder bei großen Lenkradausschlägen ein starkes
Lenkgefühl erzeugt, das sich so auswirkt, daß bei mittleren
bis höheren Geschwindigkeiten das notwendige Drehmoment am
Lenkrad hoch ist, da dann die Abhängigkeit des
Eingangs-Drehmoments vom Zylinderdruck der
Servo-Lenkvorrichtung relativ linear ist (siehe Fig. 5a).
Wenn andererseits ein rascher Lenkvorgang benötigt wird,
besteht manchmal die Möglichkeit, daß der Lenkvorgang
deshalb verzögert wird, weil eine erhöhte Belastung auf dem
Lenkrad liegt. Es ist daher ein Nachteil, daß eine solche
Anordnung nicht dazu geeignet ist, in Automobile höherer
Klassen eingebaut zu werden. Dies rührt daher, daß die
Öffnung des elektromagnetisch betätigten Ventils, die
durch die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, sich für
eine gleiche Fahrzeuggeschwindigkeit nicht ändert, und zwar
unabhängig von der Belastung der Servo-Lenkvorrichtung, so
daß der Reaktionsdruck zusammen mit dem Druck im Zylinder
der Servolenkvorrichtung anwächst (siehe Fig. 5b).
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine
Servolenkvorrichtung mit einer Steuervorrichtung für den
Reaktionsdruck anzugeben, die den Reaktionsdruck unter
hoher Belastung im Bereich mittlerer bis hoher
Geschwindigkeiten vermindert, wobei ein fühlbar geringeres
Lenkgefühl erreicht werden soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun einige
Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ist ein Längsschnitt der Steuervorrichtung für den
Reaktionsdruck einer Servo-Lenkvorrichtung nach
einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2a und 2b sind Schaubilder, welche die Wirkungen der
Vorrichtung zeigen;
Fig. 3 und 4 sind Längsschnitte von anderen
Ausführungsformen; und
Fig. 5a und 5b sind Darstellungen, die die Wirkungen
einer üblichen Vorrichtung darstellen.
Fig. 1 ist eine schematische, teilgeschnittene Darstellung
eines wesentlichen Teiles der Steuervorrichtung
für den Reaktionsdruck einer Servo-Lenkvorrichtung (P.S.)
nach einer Ausführungsform der Erfindung. Mit Hilfe einer
Ölpumpe 2 wird einer Servo-Lenkvorrichtung 4 ein Öldruck
zugeführt, wobei mit dem Pumpenauslaßrohr 6 ein Zufuhrrohr
8 verbunden ist. Drucköl aus dem Zufuhrrohr 8 gelangt durch
ein Paar von veränderbaren Verengungen 14, 16 und durch ein
Auslaßrohr 12 dann zurück in einen Tank 11, wenn die
Verengungen 14, 16 nicht geschlossen sind. Dies ist, wie
später beschrieben werden wird, dann der Fall, wenn ein
Ventil 20 sich in seine linke
Lage bewegt hat.
Ein Öldruck, der zwischen dem Paar von veränderbaren
Verengungen 14, 16 entstanden ist, wird in eine
hydraulische Reaktionskammer 10 eingeführt und der
Reaktionsdruck, der in der Reaktionskammer 10 vorherrscht,
wird mithin durch eine Veränderung des Querschnitts der
Öffnungen der veränderbaren Verengungen 14 und 16 gesteuert.
Das Paar von veränderbaren Verengungen 14, 16 ist zwischen
einem Ventil 20, das verschiebbar innerhalb einer
Hülse 18 angeordnet ist, die ihrerseits in einem Gehäuse 17
eingepaßt ist und einer Ringnut 18b ausgebildet, die an der
Innenoberfläche der Hülse 18 eingeformt ist.
An der Außenoberfläche des Ventils 20 ist ein Paar
von Ringnuten 20a und 20b angeformt. Eine dieser Ringnuten,
20a, welche in Fig. 1 an der rechten Seite liegt, wird über
eine in der Hülse 18 ausgebildete Durchgangsöffnung 18a in
Verbindung mit der Ölpumpe gehalten, während die andere
Ringnut 20b, die in Fig. 1 weiter links liegt, über eine im
Ventil 20 eingeformte Nut 20c und über einen
radialen, in einem Stopfen 21 (der später beschrieben
werden wird) eingeformten Ölweg 21b in Verbindung mit dem
Tank 11 gehalten. Zwischen dem Paar von Ringnuten 20a und
20b ist ein Steg 20d ausgebildet, der an beiden Seiten mit
abgeschrägten Verjüngungen versehen ist. Die veränderbaren
Verengungen 14 und 16 werden durch ein Zusammenwirken der
abgeschrägten Verjüngungen und der jeweils
gegenüberliegenden rechteckigen Kante der Ringnute 18b
gebildet, die ihrerseits an der Innenumfangsfläche der
Hülse 18 liegt. Die in der Hülse 18 eingeformte Ringnut
18b steht über die Durchlaßöffnung 18c, eine im äußeren
Umfang der Hülse 18 eingeformte Ringnut 18d und eine
Einführungsöffnung 35 mit der hydraulischen Reaktionskammer
10 in Verbindung.
Das Ventil 20 ist über eine Stange 24 mit einem fest
im Gehäuse 17 angeordneten Elektromagneten verbunden; das
Ventil ist an der Stange 24 mit Hilfe einer Mutter 23
befestigt. Das Ventil 20 bewegt sich entsprechend der
Bewegung der Stange 24 vorwärts und rückwärts. Der Strom,
der den Elektromagneten 22 erregt, wird mit Hilfe einer
Steuervorrichtung gesteuert, in die ein Erfassungssignal
von einer nicht dargestellten Erfassungsvorrichtung für die
Fahrzeuggeschwindigkeit eingegeben wird, so daß auf diese
Weise die Lageveränderung des Ventils 20 nach
vorwärts oder rückwärts gesteuert wird. Der Aufbau des
Elektromagneten 22 ist in Fachkreisen wohl bekannt und
braucht daher im einzelnen nicht beschrieben werden; es
sollte jedoch hervorgehoben werden, daß eine Rückholfeder
die Stange 24 in ihre Ruhelage dann zurückbefördert, wenn
der Elektromagnet nicht erregt ist.
An der gegenüberliegenden Seite des Elektromagneten 22 ist
in das Gehäuse 17 ein Stopfen 21 eingepaßt, der eine
zylinderförmige Innenbohrung 21a aufweist. Innerhalb der
zylinderförmigen Bohrung 21a im Stopfen 21 ist ein
Druckkolben 26 verschiebbar angeordnet, dessen freies Ende
der mit dem Elektromagneten 22 verbundenen Stange 24
entgegenwirkt. Der Druckkolben 26 unterteilt das Innere des
Stopfens 21 in zwei Flüssigkeitskammern 28 und 30 und in
der Flüssigkeitskammer 30, die näher am Elektromagneten 22
liegt, ist ein nachgiebiges Glied oder eine Feder 32
angeordnet, welche den Druckkolben 26 von der Stange 24
wegdrückt. Innerhalb der anderen Flüssigkeitskammer 28
befindet sich eine Feder 34, mit deren Hilfe der
Druckkolben 26 in seiner Lage gehalten wird. In die
Flüssigkeitskammer 28 wird über ein Verbindungsrohr 36, das
von der Einlaßöffnung 35 abzweigt, ein Öldruck eingeführt,
der dieselbe Größe hat wie der Öldruck, der in der
Reaktionskammer 10 herrscht.
Es wird nun die Wirkungsweise der obigen Anordnung im
einzelnen beschrieben. Die Stromstärke, die dazu verwendet
wird, den Elektromagneten 22 zu erregen, ist so ausgelegt,
daß sie dann hoch ist, wenn das Fahrzeug mit niedriger
Geschwindigkeit fährt und daß sie dann abnimmt, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Wenn das Lenkrad gedreht
wird, während das Fahrzeug im Stillstand ist, dann bewegt
sich das Ventil 20 in seine in Fig. 1 am weitesten
rechts dargestellte Lage und die veränderbare Verengung 14,
die mit dem Zufuhrrohr 8 verbunden ist, ist vollständig
geschlossen, während die veränderbare Verengung 16, die mit
dem Auslaßrohr 12 verbunden ist, ihren größten
Durchlaßquerschnitt hat. Infolgedessen wird kein Öldruck in
die Reaktionskammer 10 eingeleitet und der Öldruck in der
Reaktionskammer 10 hat im wesentlichen den Wert Null, so
daß kein Reaktions-Drehmoment dann erzeugt wird, wenn der
Druck der Servolenk-Vorrichtung 4 ansteigt.
Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, dann
vermindert sich der Strom, mit dessen Hilfe der
Elektromagnet 22 erregt wird und das Ventil 20
beginnt sich von seiner Lage in Fig. 1 aus nach links zu
verschieben, die es dann einnimmt, wenn das Fahrzeug im
Stillstand ist. Auf diese Weise vergrößert sich der
Öffnungsquerschnitt der veränderbaren Verengung 14, die mit
dem Zufuhrrohr 8 verbunden ist und der Öffnungsquerschnitt
der veränderbaren Verengung 16, die mit dem Auslaßrohr 12
verbunden ist, verringert sich. Das Druckverhältnis (des
Reaktionsdruckes zum Druck in der Servolenk-Vorrichtung)
des Drucköls, das in die Reaktionskammer 10 eingeführt
wird, steigt demzufolge an und der Öldruck, der in der
Reaktionskammer 10 herrscht, steigt entsprechend dem
Druckverhältnis an, um dann ein Reaktions-Drehmoment zu
erzeugen, wenn das Lenkrad betätigt wird, um den Druck in
der Servolenk-Vorrichtung zu erhöhen.
Wenn der Reaktionsdruck bis zu einem vorgegebenen Wert
ansteigt, dann veranlaßt der Öldruck, der in die
Flüssigkeitskammer 28 eingebracht wird, den Druckkolben 26
dazu, sich entgegen der Federkraft der Feder 32
nach rechts zu bewegen, wodurch die mit dem Elektromagneten 22
verbundene Stange 24 zurückgedrückt wird; auf diese Weise
wird die mit dem Zufuhrrohr 8 in Verbindung stehende
veränderbare Verengung 14 verkleinert und die mit dem
Auslaßrohr 12 in Verbindung stehende veränderbare Verengung
16 wird vergrößert. Das Verhältnis des Reaktionsdruckes zum
Druck in der Servo-Lenkvorrichtung 4 sinkt demzufolge ab
und unterdrückt ein Ansteigen des Lenk-Drehmoments. Da die
mit dem Elektromagneten 22 verbundene Stange 24 dann in
einer Lage liegt, die einer niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht und die rechts von der
Lage liegt, die einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit
entspricht, wenn das freie Ende des Druckkolbens 26 gegen
die Stange 24 drückt, erfährt die in der Flüssigkeitskammer
30 liegende Feder 32 eine verstärkte Belastung, wodurch
wiederum ein höherer Reaktionsdruck bei niedriger als bei
höherer Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt wird, um den
Druckkolben 26 in die Lage zu versetzen, die Stange 24
unter dem Einfluß des Reaktionsdruckes, der
in der Flüssigkeitskammer 28 herrscht, weiter zurückzudrücken. Dies führt zu den
Ansprechverhalten, wie sie in den Fig. 2a und 2b
dargestellt sind. Im einzelnen ist es möglich, ein
Anwachsen der Größe des Reaktionsdruckes bei hoher
Fahrzeuggeschwindigkeit zu unterdrücken und zwar beginnend
bei einem relativ niedrigen Stand des Reaktionsdruckes.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der die Feder
34, die bei der ersten Ausführungsform innerhalb der
Flüssigkeitskammer 28 auf der Rückseite des Druckkolbens 26
liegt, entfernt ist. In sonstiger Hinsicht ist die
Anordnung ähnlich wie die oben erwähnte und um
entsprechende Teile zu bezeichnen, werden ähnliche
Bezugsziffern verwendet, um auf diese Weise eine
wiederholte Beschreibung zu vermeiden. Wie bei der ersten
Ausführungsform, kann ein Ansteigen des Reaktionsdruckes
über einen gegebenen Wert unterdrückt werden.
Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der der
Einlaßdruck der Servolenk-Vorrichtung 4, eher als der in
der Reaktionskammer 10 herrschende Öldruck, in die
Flüssigkeitskammer 28 eingeführt wird, die sich auf der
Rückseite des Kraftkolbens 26 befindet. Auch bei dieser
Ausführungsform ist es möglich, das Ansteigen des
Reaktionsdruckes zu unterdrücken.
Während bei der ersten Ausführungsform die Hülse 18 im
Gehäuse 17 eingepaßt ist, kann das Ventil direkt im
Gehäuse eingepaßt werden, wie es bei anderen
Ausführungsformen dargestellt ist. Es sollte festgehalten
werden, daß die Kurven A, die das Eingangsdrehmoment
darstellen, sowie die Anstiegswinkel Θ und α des
Reaktionsdruckes als Funktion des Druckes in der
Servolenk-Vorrichtung 4 bei mittleren bis höheren
Fahrzeuggeschwindigkeiten V1 bis V4 nicht auf die
dargestellten Beispiele beschränkt sind, sondern daß sie
nach Wunsch verändert werden können.
Während die Erfindung in Verbindung mit mehreren
Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, sollte klar
sein, daß eine Anzahl von Abänderungen und Modifikationen
für den Fachmann möglich sind, nachdem er die obige
Offenbarung zur Kenntnis genommen hat, wobei er jedoch
nicht vom Geist und Umfang der Erfindung abweichen sollte,
wie sie in den angefügten Ansprüchen niedergelegt ist.
Claims (6)
1. Steuervorrichtung für den Reaktionsdruck in einer
Servo-Lenkvorrichtung (4), bei der ein Öldruck von einer
Ölpumpe (2) über ein Steuerventil in einen Kraftzylinder
geleitet wird und bei der das von der Ölpumpe (2)
geförderte Öl zusätzlich zur Einführung in eine
hydraulische Reaktionskammer (10) abgezweigt wird, um eine
Lenk-Reaktion hervorzurufen, mit einem
Ventil
(20), das mit der Stange (24) eines Elektromagneten
(22) fest verbunden ist und zusammen mit diesen Teilen
in einem Gehäuse (17) verschiebbar ist,
einem Paar von veränderbaren Verengungen (14, 16), die
in dem Ventil (20) so ausgebildet sind, daß der
Öffnungsquerschnitt einer der Verengungen größer wird,
während der Öffnungsquerschnitt der anderen Verengung
kleiner wird, wobei das Paar von veränderbaren
Verengungen (14, 16) so angeordnet ist, daß dann, wenn
die Stange (24) sich aus dem Elektromagneten (22) herausbewegt, eine der
veränderbaren Verengungen (14), die zwischen dem von
der Pumpe (2) ausgehenden Zufuhrrohr (8) und der
Einlaßöffnung (35) der hydraulischen Reaktionskammer
(10) liegt, ihre Öffnung vergrößert, während die
andere veränderbare Verengung (16), die zwischen einer
Einlaßöffnung (18c) zur Reaktionskammer (10) und dem
Auslaßrohr (12) liegt, ihren Öffnungsquerschnitt
vermindert, gekennzeichnet durch
die Kombination einer Flüssigkeitskammer
(28), eines Druckkolbens (26) und eines nachgiebigen
Gliedes (34), die in axialer Ausrichtung mit der
Stange (24) liegen und dem freien Ende der Stange (24)
entgegenwirken, wobei ein Einlaßdruck der
Servo-Lenkvorrichtung (4) und/oder der Druck, der in
der hydraulischen Reaktionskammer (10) herrscht, in
die Flüssigkeitskammer (28) eingeleitet wird, um die
Wirkung des Elektromagneten (22) beim Verschieben der
Stange (24) zu unterstützen.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckkolben (26) gegenüber dem
freien Ende der Stange (24) und in axialer Ausrichtung
mit dieser Stange (24) liegt und daß auf der Seite des
Kraftkolbens, die näher an dem Elektromagneten (22)
liegt, eine Feder (32) angeordnet ist, während die
Flüssigkeitskammer (28) auf der anderen Seite des
Kraftkolbens angeordnet ist und wobei ein Öldruck, der
in der hydraulischen Reaktionskammer (10) und/oder als
Einlaßdruck in der Servolenk-Vorrichtung (4)
vorherrscht, in die Flüssigkeitskammer (28)
eingeleitet wird.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Paar von veränderbaren
Verengungen (14, 16) eine Ringnut (18b) umfaßt, die in
der Innenumfangsfläche einer Hülse (18) eingeformt
ist, wobei das Ventil (20) innerhalb der Hülse
(18) gleitend verschiebbar ist und wobei das
Ventil (20) einen auf ihm ausgeformten Steg
(20d) hat, der auf seinen einander gegenüberliegenden
Enden ein Paar von abgeschrägten Verjüngungen aufweist.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ventil (20) auf der
Stange (24) aufgeschoben und an ihr befestigt ist,
wobei die Stange (24) ihrerseits mit dem
Elektromagneten (22) in Verbindung steht.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (22) die
Lageveränderung des Ventils (20) in Abhängigkeit
von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Flüssigkeitskammer (28), in
die Öldruck zum Instellungbringen des Druckkolbens
(26) eingeführt wird, eine getrennte Feder (34)
angeordnet ist.
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