DE948941C - Druckfluessigkeits-Hilfskraftlenkung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht .sich auf eine Druckflüssigkedts-Hilfskraftlenkung ohne Flüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge mit einer Einrichtung, die eine Druckflüssigkeitsquelle, einen doppelt wirkenden Servomotor und ein Steuerventil ohne dauernden Flüssigkeitsdurchstrom enthält, das dem Servomotor im Bedarfsfalle Druckflüssigkeit zusteuert, in seiner neutralen Stellung aber beide Enden des Servomotors absperrt, wobei ein Teil des Steuerventils mit einem Lenkstockhebel verbunden und durch diesen bewegbar ist, während sein anderer Teil mit den Lenkarmen der lenkbaren Räder verbunden und¹ mit diesen bewegbar ist

Durch den Gegenstand der Erfindung soll der Fahrer unmittelbar ein Steuergefühl empfinden, das aber in allen Fällen gegenüber dem Lenkwiderstand der Räder reduziert.ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der mit dien Lenkarmen verbundene Teil des Steuerventils über ein Hilfsgestänge an den. Lenkstockhebel angeschlossen und gegenüber dem ersten Teil des Steuerventils untersetzt bewegbar ist, wobei in dem Hilfsgestänge ein längenveränderliches Glied angeordnet ist, das den Servomotor enthält.

Bei geschlossenem Steuerventil ist die Druckflüssigkeit im Servomotor eingeschlossen, der dann

als starres Glied des Gestänges wirkt. Der bewegliche Teil des Steuerventils wirdi hierbei nicht nur in die neutrale Lage zurückgeführt, wenn, die lenkbaren Räder in die Geradeausfahrtstellung gebracht werden, sondern auch dann, wenn sie in einer eingeschlagenen Lage festgehalten werden. Die Relativbewegung zwischen den beiden Teilen des Steuerventils infolge einer Drehung des Steuerrades bewirkt eine Verkleinerung oder Vergröße ίο rung der Länge des Servomotorgliedes, so> daß der mit dem hoch untersetzten Gestänge gekuppelte Teil des Steuerventils die lenkbaren, Räder verschwenkt. Das Steuergefühl des Fahrers ist stets dem tatsächlichen Lenkwiderstand proportional, und es ergibt sich beim Beaufschlagen, des Servomotors ein im wesentlichen unmerkbarer Übergang.

Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. In der Zeichnung ist

Fig. ι eine schematische Darstellung einer Hilfskraftlenkung nach der Erfindung, Fig. 2 ein Schnitt durch .einen Teil des Steuerventilgehäuses,

Fig. 3 eiin Schnitt, der im Winkel zum Schnitt nach Fig. 2 liegt¹, und

Fig. 4 eine· schema,tische Darstellung einer a-b^ gewandelten Ausführungsform.

Die Einrichtung besteht aus einer drehbaren Lenkwelle 10 mit einem Steuerrad 12, an deren unterem Ende ein Lenkgetriebe 14 angeordnet ist. Aus dem Lenkgetriebe ragt eineLenkstockwelliei8, auf der ein Lenkstockhebel 16 sitzt. Dieser Lenkstockhebel hat zwei Arme 20 und 22. Der längere Arm 20' ist über einen. Kugelkopf 24 mit einem Steuerventil verbunden, während der kürzere Arm 22 durch einen Lenker 28 mit einem zweiten Schwinghebel 30 verbunden ist, der bei 32 gelagert ist.

Der Schwinghebel 30 ist über den Zapfen. 32 verlängert und ist an diesem Ende mit einer Stange 34 eines Kolbens 36 verbunden, der im einem Zylinder 40 gleitet. Dieser Zylinder ist mit einem Ausgleichshebel 42 verbunden, der um einen Zapfen 44 schwenkbar ist. An seinem freien Ende ist der Ausgleichshebel 42 mit einer Zugstange 46 verbunden, die ihrerseits über Spurstangen 48 und 50 mit den Lenkarmen 52 der lenkbaren Räder des Fahrzeuges in Verbindung steht. In der Zeichnung ist nur einer der Lenkarme 52 dargestellt.

Der Kugelkopf 24 ist zwischen zwei Sitzen· 54

(Fig. 3) gehalten, die ia einem topfähnlichen KoI-beni 56 gelagert sind. Dieser Kolben gleitet in einer Büchse 58, die an die Zugstange 46 angeschlossen ist oder mit dieser aus einem Teil besteht. An der Büchse 58 ist ein Gehäuse 60 eines Steuerventils 62 angebolzt, das auf der anderen Seite durch eine Endkappe 64 verschlossen ist.

Das Gehäuse 60 hat eine zentrale Bohrung zur Aufnahme eines Steuerventilkolbens 66, der zwei ringförmige Steuerbundei 68, 70 hat. Das Gehäuse hat ferner in der Mitte eine Einlassleitung 80, die zwischen den Steuerbunden 68, 70 einmündet, ein Paar Auslaßleitungen J2. und 74, die normalerweise von den Steuerbunden verschlossen sind, und zwei Auslaßleitungen 82 und 84 außerhalb der Steuerbunde. Die Leitungen 72 und 74 sind durch Leitungen 76 bzw. 78 mit je einer Seite des Zylinders 40 verbunden. Die Leitung 80 ist über eine Leitung 86 an einen Speicher 88 angeschlossen, der durch eine Pumpe 90 mit Flüssigkeit eines bestimmten Druckes gefüllt gehalten wird. Die Pumpe 90 saugt aus einem Behälter 92 an. Die Leitungen 82 und 84 sind an eine gemeinsame Leitung 94 angeschlossen, die zum Behälter 92 führt. Der Steuerventilkolben 66 ist hohl und enthält eine Stangego, die mit ihrem einen Ende in den Steuerventilkolben eingeschraubt und durch eine Mutter 98 gesichert ist. An ihrem anderen Ende ist ein Zapfen. 100 zwischen einer Schulter und einem Nietkopf 102 befestigt. Der Zapfen· 100 wirkt auf einen zweiten größeren Stopfen 104 ein, der in den. Kolben 56 eingeschraubt ist und einen Ringflansch 108 trägt. Zwischen dem Zapfen 100 und dem einen Kugelsitz 54 ist eine Feder 167 vorgesehen, die den Zapfen 100 und den Stopfen 104 in Anlage hält.

Über ringförmige Leisten 114 am Ende des go Ventiilgehäuses 60 sind ringförmige Dichtungen no, 112 gestülpt. Die Dichtung 110 wird in ihrer Lage durch einen Ring 116 gehalten, der sich an einer Schulter am linken Ende der Büchse 58 aV stützt. Die Dichtung 112 wird durch einen Ring it8 festgehalten, diar durch einen· Sprengring 120 in einer Ringnut des Ventilgehäuses gesichert ist. Der Steuiervenitilkolben. 66, die Stange 96, der Zapfen 100, der Stopfen· 104 und der Kolben 56 sind gemeinsam verschiebbar. Diese Verschiebung wird durch eine ringförmige Schulter 122 der Büchse 58 und den Ring 116 begrenzt, die als Anschläge für den Flansch 108 wirken.

Sollen die lenkbaren Räder nach links eingeschlagen werden, so wird das Steuerrad 12 mit der Lenkwelle 10 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wodurch der Lenkstockhebel 16 im Uhrzeigersinn um die Lenkstockwelle 18 gedreht wird. Dies veranlaßt eine Schwenkung des Schwinghebels 30 im Uhrzeigersinn um seinen Zapfen 32. Der Kolben 36 ist hydraulisch in dem Zylinder 40 blockiert, wenn die lenkbaren Räder und der Steuerventiilkolben in der neutralen Mittellage sind, so daß das Gestänge, in dem Kolben und Zylinder liegeni, als starres Gestänge wirkt. Dieses Gestänge versucht den Ausgleichshebel 42 um seinen Zapfen 44 im Uhrzeigersinn, zu verschwenken. Aus diesem Grunde wird der Widerstand der lenkbaren Räder gegen Verschwenkung am Steuerrad 12 fühlbar. Die dort auftretende Kraft iist aber iao nur ein Teil des tatsächlichen Lenkwiderstandes. Einer bestimmten Bewegung des Endes des Armes entspricht eine gleiche Bewegung des Endes des Armes 30, dessen anderes Ende jedoch einen kürzeren Weg zurücklegt. Dieser Weg entspricht las auch der Bewegung des Anlenkzapfens 124.

Da der Arm 20 langer als der Arm 22 ist, vollführt dessen Ende eine größere Bewegung. Demzufolge wird der Kugelkopf 24 weiter nach rechte verstellt als die Zugstange 46, die vom Ausgleichshebel 42 bewegt wird. Der Steuerventilkolben 66 wird demzufolge gegenüber dem. Gehäuse 6o- nach rechts verstellt.

Nach einer ausreichendien Relativbewegung dieser beiden Teile legen die Steuerbunde 68 und 70 die Leitungen 72 und 74 frei, von denen die erste mit Leitung 80, die zweite mit Leitung 82 in Verbindung kommt. Aus dem Speicher 88 fließt Druckflüssigkeit über die Leitung 80 durch das Steuerventil zur Leitung 72 und über die Leitung 76 auf das rechte Ende des-Zylinders 40. Das linke Ende dieses Zylinders ist über die Leitung 78, die Leitung 74, durch das Steuerventil, die Leitung 82 und die Leitungo4 mit dem Behältero2 verbunden.

Die Beaufschlagung am rechten Ende des Zylinders 40 verursacht dessen Bewegung nach rechts in bezug auf den Kolben 36, so daß das die Stange 34 und den Zylinder enthaltende Glied des Gestänges sich ausdehnt. Dadurch wird der Ausgleichshebel 42 um einen größeren Winkel geschwenkt,

as als dies durch den kürzeren Arm des Schwinghebels 30 erfolgt. Diese Bewegung wird über die Zugstange 46, die Spurstangen 48 und 50 und die Lenkarme auf die lenkbaren Räder übertragen. Die Bewegung der Zugstange 46 veranlaßt eine Bewegung des Ventilgehäuses 60 so> lange, bis die Leitungen. 72 und 74 wieder durch die Steuerbunde 68 und 70 verschlossen werden. Werden jetzt die lenkbaren Räder in ihrer Lage festgehalten, so findet keine weitere Bewegung statt, so> daß die Reaktionskraft am Steuerrad wieder ein Teil des tatsächlichen Lenkwiderstandes ist. Diese Reaktionskraft am Steuerrad ist daher jederzeit dem Lenkwiderstand proportional.

Bei Aufhören, der Handkraft am Steuerrad beginnt das Lenkgestänge auf Grund seiner geometrischein Bedingungen die lenkbaren Räder in ihre Mittellage zurückzustellen. Die dabei entstehende Bewegung der Zugstange 46 nach links ergibt über den blockierten Zylinder 40 ein geringes Zurückschwenken des Armes 22 und eine entsprechend größere Bewegung des Armes 20, wodurch der Steuerventiikolben 66 nach links gegenüber' dem Gehäuse 60 verstellt wird, welches mit der Zugstange verbunden ist. Hierdurch wird die Leitung 74 zur Leitung 80 geöffnet, so daß Druckflüssigkeit auf das linke Ende des Zylinders 40 geleitet wird, dessen rechtes Ende über die Leitungen! 72 und 84 entlastet wird. Das die Stange 34 und den Zylinder 40 enthaltende Glied zieht sich zusammen, bis die Schwenkbewegungen des Ausgleichshebels 42 und des langen Armes 20 des Lenkstockhebels 16 sich ausgleichen. Wenn sich die lenkbaren Räder ihrer Mittellage nähern, kehrt dbr Steuerventilkolben in seine Mittellage zum Gehäuse zurück, wodurch der Flüssigkeitsdruck vom, Zylinder abgesperrt wird. Ein tiberlaufien der Mittellage wird hierdurch verhindert. Da die Bewegung der Lenkarme dem Weg des Endes des Armes 20 entspricht und dieser Arm 20 verhältnismäßig lang ist, veranlaßt ein kleines Drehen der Lenkwelle ein. Vor- 6g schwenken der lenkbaren Räder in der Weise, wie sie durch ein hoch untersetztes Lenkgetriebe erreicht wird, obwohl die am Steuerrad fühlbare Reaktionskraft nur so stark ist, als wenn die Übertragung durch ein niedrig untersetztes Lenkgetriebe erfolgt. Dies ergibt sich aus den mechanischen Verhältnissen auf Grund des kurzen Armes 22 und des Schwinghebels 30.

Wenn das hydraulische System ausfällt, kann das Fahrzeug ohne weiteres über den Kugelkopf 24 gelenkt werden, der den Kolben 56 in der Büchse 58 bis zum Anschlag des Flansches 108 entweder an der Schulter 122 oder am Ring 116 bewegt.

Wird Rechtseinschlag der Räder gewünscht, so ergeben sich analoge Bewegungen, wie sie oben beschrieben worden sind.

Bei der abgewandelten Ausführungsform entsprechend Fig. 4 sind sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen unter Zufügung eines Beil· strichs bezeichnet. Bei 130 ist ein Kniehebel 128 8g schwenkbar gelagert, der mit zwei Spurstangen 132 verbunden ist. Die Spurstangen sind an Lenkarmen 52' angelenkt, von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist.

Das Lenkgetriebe 14' hat einen Lenkstockhebel 134, der über einen Schlepphebel 136 an eimern Arm 138 angelenkt ist. Die Anlenkung erfolgt an dem äußeren Ende des Armes 138, der bei 140 am Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagert ist ebenso wie der Zapfen 130.

Der Arm 138 hat eine Kulissenverbindüng 144 mit, einer kurzen Stange 146, die den Steuerkolben des Steuerventils, 62' trägt. Der Kniehebel 128 hat einen Kugelkopf 148, der in einen Sockel des Gehäuses des Ventils 62' eingreift.

Der kurze, über den Zapfen 140 hinausragende Teil des Armesa38 ist über ein Gelenk 158 und einen Lenker 152 mit dem langen Arm 154 eines bei 156 gelagerten doppelarmigen. Schwinghebels verbunden. Der kurze Arm 160 dieses Schwinghebeis ist mit der Stange 150 eines Kolbens 36' verbunden, der in einem mit dem Gehäuse des Ventils 62' verbundenen Zylinder 40' gleitet.

Sollen die lenkbaren Räder links eingeschlagen werden, so wird das Steuerrad 12' entgegen' dem Uhrzeigersinn gedreht, um den Schlepphebel 136 zurückzuziehen und dadurch den Arm 138 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn zu verschwenken. Durch die Anordnung des kurzen Armes 138 und der Arme 154, 160 wird dler hydraulisch geblockte Zylinder 40' um einen kürzeren Weg nach rechts bewegt als die Kulissenverbindung 144. Der Steuerventilkolben wird also um einen größeren Betrag nach rechts verstellt als der Zylinder und das Ventilgehäuse. Diese sich ergebende Relativbewegung zwischen Steuerventilkolben und Gehäuse steuert Druckflüssigkeit auf die rechte Seite des Zylinders und entlastet dessen linke Seite. Es ergibt sich eine Verkürzung des aus Zylinder und Stange 150 gebildeten Gestängeteiles. Die sich er- 12g gebende Bewegung wird über ,den Kugelkopf 148

und den Kniehebel 128 auf die Lenkarme 52' übertragen. Die Verkürzung setzt sich so lange fort, wie der Arm 138 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Das aus Zylinder und Stange 150 gebildete Gestängeglied wird hingegen verlängert, wenini der Arm 138 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Hierbei ist es gleichgültig, ob dies durch Drehen des Steuerrades oder durch die Rückstellbewegung auf Grund der geometrischen Verhält-

nisse des Lenkgestänges erfolgt, wenn das Steuerrad zurückgedreht wird¹.

Bei Rechtseinschlag der Räder ergeben sich entsprechende Verhältnisse. Die anfängliche Verschwenkung der lerikbaren Radier erfolgt durch ein niedrig untersetztes System, das aus dem Lenkgetriebe 14 oder 14', dem Lenkgestängesystem 22, 28, 30 oder 138, 152, 154, 160 und dem verriegelten Zylinder 40 oder 40' besteht. Zu Anfang der Bewegung bewegt sich die Zugstange 46 oder der

ao Kniehebel 128 langsamer als der Kugelkopf 24 bzw. der Steuerventilkolbenschaft 146. Infolge der Überlappung der Steuerbunde 68 und' 70 und der Leitungen 72 und 74 werden diese nicht sofort geöffnet, so daß der Fahrer kleine Änderungen in der Lage der lenkbaren Räder über ein niedrig untersetztes System mit durch das Ventil blockiertem Zylinder vornehmen kann. Sobald sich das Ger stänge genügend weit bewegt hat, um den Steuerventilkolben bis zur öffnung der Leitungen! 72 oder 74 zu verstellen, wird dem Zylinder Druckflüssigkeit zugeleitet, wodurch dieses Glied des Gestänges verlängert oder verkürzt wird, so daß die Zugstange 46 oder der Kniehebel 128 sich mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen wie der Kugelkopf 24 bzw. der Steuerventilkolbenschaft 146. Demzufolge unterliegen die Zugstange^ oder der Kniehebel 128 einer Geschwindigkeitsänderung, wenn das Ventil geöffnet wird, obgleich das Steuerrad in gleichem Maße weiter gedreht wird wie zuvor. Der Reaktionsdruck durch den Zylinder 40 ändert sich indessen) nicht, sofern sich der Lenkwiderstand nicht ändert, so daß die Kraft am Steuerrad 12 konstant bleibt und der Fahrer von dfem erwähnten. Wechsel nichts merkt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Druckflüssigkeits-Hilfskraftlenkung ohne Flüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge mit einer Drucknussigkeitsquelle, einem doppelt wirkenden Servomotor und einem nicht dauernd von Flüssigkeit durchströmten Steuerventil, das Druckflüssigkeit im Bedarfsfalle dem Servomotor zuleitet, in der neutralen Lage aber beide Enden des Servomotors absperrt, wobei ein Teil des Steuerventils mit einem Lenkstockhebel verbunden und durch diesen bewegbar ist, während sein anderer Teil mit den Lenkarmen der lenkbaren. Räder verbunden und mit diesen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dietr letztgenannte Teil (60) des Steuerventils über ein Hilfsgestänge (42, 34, 30, 28, 22; 150, 160, 154, 152, 138) an den Lenkstockhebel (16; 134) angeschlossen und gegenüber dem ersten Teil (66) des Steuerventils (62) untersetzt bewegbar ist, wobei in dem Hilfsgestänge ein längenveränderliches Glied (40, 34; 40', 150) angeordnet ist, das den Servomotor (40; 40') enthält.
2. 2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Lenkwelle (10, 10') bewegbarer Schwinghebel (16; 138) zwei Anlenkpunkte mit verschieden großen Verstellwegen hat und daß an den dem größeren Verstellweg ausführenden Anlenkpunkt (24; 144) der eine Teil (66) des Steuerventils (62) angeschlossen ist, während das Hilfsgestänge zwischen dem anderen Anlenkpunkt (22; 158) und den Lenkarmen (52; 52') liegt.
3. 3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (66, 60) des Steuerventils (62; 62') mit je einem Schwinghebel (20, 42; 138, 128) verbunden ist und daß diese Hebel im wesentlichen gleiche Länge haben.
4. 4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dier andere Teil (60) des Steuerventils (62) mit seinem Schwinghebel (42) über eine Zugstange (46) verbunden ist, an die die Lenkarme (52) der lenkbaren Räder angeschlossen, sind, go
5. 5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel des anderen. Teiles (60) des Steuerventils (62') einer der Arme eines Kniehebels (128) ist, der über zwei: Zugstangen (132) mit den Lenkarmen (52') der lenkbaren Räder verbunden ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 629 649; USA.-Patentschrift Nr. 2 608 263.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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