DE4118456A1 - Servolenkung fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer mittels eines Handlenkrades betätigbaren, mit den zu lenkenden Rädern betriebsverbundenen Lenkmechanik, welche mittels einer Lenkhilfe unterstützbar ist.

Bei der Servounterstützung einer Lenkmechanik stellt sich stets das Problem, daß die Lenkkräfte ohne Servounterstützung mit abnehmender Geschwindigkeit des Fahrzeuges größer werden und insbesondere bei einem Stillstand des Fahrzeuges überproportional ansteigen. Bekannte Lenkhilfen sind deshalb stets so ausgelegt worden, daß ein Kompromiß gefunden wird zwischen einer noch ausreichendem Lenkkraftunterstützung bei dem Stillstand des Fahrzeuges, beispielsweise beim Einparken und ausreichenden Lenkkräften bei schneller Fahrt des Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Servolenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und betriebssicherer Handhabbarkeit allen Anforderungen gerecht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lenkhilfe zur fahrgeschwindigkeitsabhängigen Betätigung mit einem Schaltgerät betriebsverbunden ist, welches wiederum mit einem Tachometer in Verbindung steht.

Die erfindungsgemäße Servolenkung ermöglicht es somit, die Lenkhilfe in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit einzusetzen, so daß beispielsweise beim Einparken des Fahrzeugs eine ausreichende Unterstützung zur Verfügung steht und andererseits die Lenkkräfte bei schnellerer Fahrt des Fahrzeugs nicht zu gering werden.

Erfindungsgemäß sind mehrere mechanische Ausführungen der Servolenkung möglich.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Lenkmechanik hydraulisch ausgebildet ist und eine mit einem Pumpenantrieb versehene Pumpe umfaßt, welche über ein Lenkventil mit einem Steuerzylinder verbunden ist. Dabei ist es besonders günstig, wenn das Lenkventil ein in einem Steuerschiebergehäuse angeordnetes Lenkschieberventil umfaßt und das Lenkschieberventil (Axialsteuerzylinder) fahrgeschwindigkeitsabhängig radial drehbar ist. Dabei ist zumindest an einer Steuerkante des Axialsteuerschiebers eine Axialnute vorgesehen, deren Überdeckung mit einer Bohrung des Steuerschiebergehäuses in Abhängigkeit von der Verdrehung des Schiebers änderbar ist. Durch eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Verdrehung des Steuerschiebers ist es somit möglich, stufenlos die Axialnut von einer vollständigen Überdeckung mit der Bohrung bis zu einem vollständigen Schließen der Bohrung zu verstellen.

In einer anderen, besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lenkventil in einem Steuerschiebergehäuse angeordnetes Längsschieberventil umfaßt und daß die Axialbewegung des Steuerschiebers mittels einer einstellbaren Bremseinrichtung fahrgeschwindigkeitsabhängig beeinflußbar ist. Dabei kann die Bremseinrichtung ein Ritzel umfassen, welches an dem Gehäuse gelagert ist und mit einem Zahnstangenbereich des Steuerschiebers kämmt. Um eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Abbremsung einer Bewegung des Steuerschiebers zu gewährleisten, ist es günstig, wenn ein Bremsmoment auf das Ritzel eingeleitet wird. Dieses kann beispielsweise durch Federkraft mittels einer Reibkupplung, elektromagnetisch oder durch Induktion erfolgen.

In einer ebenfalls besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß parallel zu dem Lenkventil ein Bypaßventil mit dem Steuerzylinder verbunden ist, welches fahrgeschwindigkeitsabhängig variabel ist, beispielsweise durch Änderung der Durchflußfläche des Bypaßventils. Diese Änderung kann mechanisch, elektromechanisch oder auf andere Weise erfolgen.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, daß die Lenkmechanik eine Lenkspindel und eine mit einer Zahnstange kämmendes Ritzel umfaßt und daß die Lenkspindel mit dem Ritzel über eine Reibkupplung drehmomentübertragend betriebsverbunden ist, wobei die Reibkupplung fahrgeschwindigkeitsabhängig einstellbar ist. Besonders günstig ist es dabei, wenn die Reibkupplung zwei Reibscheiben umfaßt, welche mit einem zwischen diesen angeordneten Exzenter zusammenwirken. Eine Verdrehung des Exzenters führt zu einer sich ändernden Reibkraft, welche wiederum unterschiedliche Relativdrehungen zwischen dem Ritzel und der Spindel bewirkt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Lenkhilfe nicht nur abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, sondern auch abhängig von der Lenkradstellung und/oder der Lenkgeschwindigkeit betätigbar ist. Weiterhin sind weitere Anpassungen an zusätzliche Betriebsparameter möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines parallel zu dem Lenkventil zugeordnetem Bypaßventil zur geschwindigkeitsabhängigen Steuerung der Servolenkung.

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung eines axial verschiebbaren Steuerschiebers mit einer Bremseinrichtung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Lenkspindel und ein Ritzel mittels einer Reibkupplung in Betriebsverbindung stehen,

Fig. 4 eine Axial-Schnittansicht eines Axialsteuerschiebers, welcher drehbar gelagert und mit einer Axialnut versehen ist und

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von Fig. 4.

In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine Ausgestaltung eines Lenkventils in Form eines doppelt wirkenden Ventils dargestellt. Ein Steuerzylinder 14 umfaßt eine erste und eine zweite Arbeitskammer 12 und 13, welche über Leitungen 22, 23 mit einem Steuerventil 24 betriebsverbunden sind. Dieses wird über eine nur schematisch dargestellte, eine Pumpe umfassende Ölversorgung 25 mit Hydraulikfluid beaufschlagt. Weiterhin zeigt die Fig. 1 eine Tachometersteuerung 26, welche eine Steuerelektronik sowie einen betriebsverbundenen Tachometer zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit umfaßt. Parallel zu dem Steuerzylinder 14 ist ein Bypaßventil 15 angeordnet, welches eine variable Querschnittsfläche aufweist. In Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit sind somit die Durchflußmengen durch die Leitungen 22, 23 und somit die den Arbeitskammern 12 und 13 zu- bzw. abgeführten Mengen an Hydraulikfluid variabel.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem in einem Steuerschiebergehäuse 1 axial verschiebbar ein Steuerschieber 2 angeordnet ist, so wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Steuerschieber ist mittels Dichtungen 27 gegenüber dem Gehäuse 1 abgedichtet und weist an einem Ende einen Zahnstangenbereich 11 auf, mit welchem ein Ritzel 10 kämmt. Das Ritzel steht in Verbindung mit einer Bremseinrichtung 9, welche abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit über die Tachometersteuerung 26 betätigbar ist, um ein Bremsmoment auf das Ritzel 9 aufzubringen, welches eine Bewegung des Steuerschiebers 2 hemmt.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Lenkspindel 16 über eine Reibkupplung 18 mit einem Lenkritzel 17 verbunden ist. Die Reibkupplung 18 umfaßt Reibscheiben 19, 20 zwischen welchen ein Exzenter 21 angeordnet ist. Eine fahrgeschwindigkeitsabhängige Verdrehung des Exzenters 21, wie durch den Pfeil in Fig. 3 dargestellt, führt zu einer Änderung der Reibungskräfte, welche zwischen den Reibscheiben 19, 20 und dem Exzenter 21 wirken.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem in einem Steuerschiebergehäuse 1 ein axial verschiebbarer Steuerschieber 2 angeordnet ist. Das Gehäuse umfaßt mehrere Bohrungen 4 bis 8, wobei beispielsweise die Bohrungen 4 und 6 Tankbohrungen sind. Der Steuerschieber 2 ist an den Steuerkanten jeweils mit einer Axialnut 3 versehen und insgesamt drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert, sowie dies durch den Pfeil in Fig. 4 gezeigt ist. Durch eine winkelmäßige Verdrehung, beispielsweise um den in Fig. 5 gezeigten Winkel 28 ist es möglich, die Überdeckung der Axialnut 3 mit einer der Bohrungen, beispielsweise der Bohrung 6 von einer vollständigen Überdeckung bis zu einem vollständigen Abschluß der Bohrung 6 zu ändern. Die Verdrehung des Axialsteuerschiebers 2 erfolgt beispielsweise mittels eines elektromagnetischen oder elektromechanischen Antriebs.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungs- und Modifikationsmöglichkeiten.

Claims (11)

1. Servolenkung für ein Kraftfahrzeug mit einer mittels eines Hand-Lenkrades betätigbaren, mit den zu lenkenden Rädern betriebsverbundenen Lenkmechanik, welche mittels einer Lenkhilfe unterstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkhilfe zur fahrgeschwindigkeitsabhängigen Betätigung mit einem Schaltgerät verbunden ist, welches wiederum mit einem Tachometer in Verbindung steht.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkmechanik hydraulisch ausgebildet ist und eine mit einem Pumpenantrieb versehene Pumpe umfaßt, welche über ein Lenkventil mit einem Steuerzylinder betriebsverbunden ist.

3. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil ein in einem Steuerschiebergehäuse (1) angeordnetes Längsschieberventil umfaßt, und daß der Axialsteuerschieber (2) fahrgeschwindigkeitsabhängig radial drehbar ist und an zumindest einer Steuerkante mit einer Axialnut (3) versehen ist.

4. Servolenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdeckung der Axialnut (3) mit einer Bohrung (4-8) des Steuerschiebergehäuses (1) von einer vollständigen Öffnung bis zu einem vollständigen Schließen stufenlos erfolgen kann.

5. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil ein in einem Steuerschiebergehäuse (1) angeordnetes Längsschieberventil umfaßt und daß die Axialbewegung des Steuerschiebers (2) mittels einer einstellbaren Bremseinrichtung (9) fahrgeschwindigkeitsabhängig beeinflußbar ist.

6. Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (9) ein Ritzel (10) umfaßt, welches mit einem Zahnstangenbereich (11) des Steuerschiebers (2) kämmt.

7. Servolenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel (10) zum Einleiten eines Bremsmoments durch Federkraft, mittels einer Reibkupplung, elektromagnetisch oder mittels Induktion bremsbar ist.

8. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Lenkventil ein Bypaßventil (15) mit den beiden Arbeitskammern (12, 13) des Steuerzylinders (14) verbunden ist, welches fahrgeschwindigkeitsabhängig variabel ist.

9. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkmechanik eine Lenkspindel (16) und ein mit einer Zahnstange kämmendes Ritzel (17) umfaßt und daß die Lenkspindel (16) mit dem Ritzel (17) über eine Reibkupplung (18) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die Reibkupplung (18) fahrgeschwindigkeitsabhängig einstellbar ist.

10. Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkupplung (18) zwei Reibscheiben (19, 20) umfaßt, welche mit einem zwischen diesen angeordneten Exzenter (21) zusammenwirken.

11. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkhilfe abhängig von der Lenkradstellung und/oder der Lenkgeschwindigkeit betätigbar ist.