WO1992021545A1 - Servolenkung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO1992021545A1
WO1992021545A1 PCT/EP1992/001177 EP9201177W WO9221545A1 WO 1992021545 A1 WO1992021545 A1 WO 1992021545A1 EP 9201177 W EP9201177 W EP 9201177W WO 9221545 A1 WO9221545 A1 WO 9221545A1
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steering
power steering
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PCT/EP1992/001177
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Inventor
Wilhelm Beer
Wolf-Dieter Hirt
Original Assignee
Alfred Teves Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed

Definitions

  • the invention relates to a power steering system for a motor vehicle with a steering mechanism which can be actuated by means of a manual steering wheel and which is operationally connected to the wheels to be steered and which can be supported by means of a steering aid.
  • the invention has for its object to provide a power steering system of the type mentioned, which meets all requirements with a simple structure and reliable handling.
  • the object is achieved in that the steering aid for driving speed-dependent actuation is operationally connected to a switching device, which in turn is connected to a speedometer.
  • the power steering system according to the invention thus makes it possible to use the steering aid as a function of the respective vehicle speed, so that, for example, when parking the vehicle sufficient support is available and on the other hand the steering forces do not become too low when the vehicle is traveling faster.
  • the steering mechanism is hydraulic and comprises a pump provided with a pump drive, which is connected to a control cylinder via a steering valve. It is particularly favorable if the steering valve is arranged in a control slide housing
  • steering slide valve and the steering slide valve (axial control cylinder) is radially rotatable depending on the speed of travel.
  • an axial groove is provided at least on one control edge of the axial control slide, the overlap of which can be changed with a bore in the control slide housing as a function of the rotation of the slide.
  • the steering valve comprises a longitudinal slide valve arranged in a control slide housing and that the axial movement of the control slide can be influenced as a function of the driving speed by means of an adjustable braking device.
  • the braking device can comprise a pinion, which is mounted on the housing and meshes with a rack area of the control slide.
  • a braking torque is applied to the pinion. This can be done, for example, by spring force using a friction clutch, electromagnetically or by induction.
  • a bypass valve is connected to the control cylinder parallel to the steering valve, which is variable depending on the driving speed, for example by changing the flow area of the bypass valve. This change can be made mechanically, electromechanically or in another way.
  • the steering mechanism comprises a steering spindle and a pinion meshing with a toothed rack and that the steering spindle is operationally connected to the pinion via a friction clutch in a torque-transmitting manner, the friction clutch being adjustable as a function of the driving speed.
  • the friction clutch comprises two friction disks, which interact with an eccentric arranged between them. A rotation of the eccentric leads to a changing frictional force, which in turn causes different relative rotations between the pinion and the spindle.
  • the steering aid can be actuated not only as a function of the vehicle speed, but also as a function of the steering wheel position and / or the steering speed. Furthermore, further adjustments to additional operating parameters are possible.
  • the invention is described below using exemplary embodiments in conjunction with the drawing. It shows:
  • Figure 1 is a schematic representation of a bypass valve associated with the steering valve for speed-dependent control of the power steering.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of the invention using an axially displaceable control slide with a braking device
  • FIG. 3 an exemplary embodiment of the invention, in which a steering spindle and a pinion are in operative connection by means of a friction clutch,
  • Figure 4 is an axial sectional view of a
  • Axial control spool which is rotatably mounted and provided with an axial groove
  • Figure 5 is a sectional view taken along line V-V of Figure 4.
  • FIG. 1 a configuration of a steering valve in the form of a double-acting valve is shown schematically.
  • a control cylinder 14 comprises a first and a second working chamber 12 and 13, which are operatively connected to a control valve 24 via lines 22, 23. This is supplied with hydraulic fluid via an oil supply 25, which is only shown schematically and comprises a pump.
  • an oil supply 25 which is only shown schematically and comprises a pump.
  • a tachometer controller 26 which has control electronics and an operational tachometer for determining the r
  • Vehicle speed includes.
  • a bypass valve 15 is arranged parallel to the control cylinder 14 and has a variable cross-sectional area. Depending on the vehicle speed, the flow rates through the lines 22, 23 and thus the amounts of hydraulic fluid supplied and discharged to the working chambers 12 and 13 are variable.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the invention, in which in one.
  • Control spool housing 1, a control spool 2 is arranged axially displaceable, as is known from the prior art.
  • the control slide is sealed with respect to the housing 1 by means of seals 27 and has at one end a rack area 11 with which a pinion 10 meshes.
  • the pinion is connected to a braking device 9, which can be actuated via the tachometer control 26 as a function of the vehicle speed, in order to apply a braking torque to the pinion 9, which inhibits movement of the control slide 2.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which a steering spindle 16 is connected to a steering pinion 17 via a friction clutch 18.
  • the friction clutch 18 comprises friction disks 19, 20 between which an eccentric 21 is arranged.
  • FIGS. 4 and 5 show a further exemplary embodiment of the invention, in which an axially displaceable control slide 2 is arranged in a control slide housing 1.
  • the housing comprises a plurality of bores 4 to 8, for example bores 4 and 6 being tank bores.
  • the control slide 2 is provided on the control edges with an axial groove 3 and is rotatably mounted in the housing 1 as a whole, as is shown by the arrow in FIG. 4.
  • By an angular rotation for example by the angle 28 shown in FIG. 5, it is possible to change the overlap of the axial groove 3 with one of the bores, for example the bore 6, from a complete overlap to a complete closure of the bore 6.
  • the axial control slide 2 is rotated, for example, by means of an electromagnetic or electoral mechanical drive.

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für ein Kraftfahrzeug. Um eine fahrzeug-geschwindigkeitsabhängige Betätigung zu gewährleisten, ist beispielsweise vorgesehen, daß ein Axial-Steuerschieber (2), welcher verschiebbar in einem Gehäuse (1) gelagert ist, mittels einer Bremseinrichtung (9) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit hinsichtlich seiner Axial-Bewegung bremsbar ist.

Description

SERVOLENKUNG FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG
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 Servounterstutzung einer Lenkmechanik stellt sich stets das Problem, daß die Lenkkräfte ohne Servounterstutzung 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 ausreichenden 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:
Figur 1: eine schematische Darstellung eines parallel zu dem Lenkventil zugeordnetem Bypaßventil zur geschwindigkeitsabhängigen Steuerung der Servolenkung.
Figur 2: eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung eines axial verschiebbaren Steuerschiebers mit einer Bremseinrichtung,
Figur 3: ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Lenkspindel und ein Ritzel mittels einer Reibkupplung in Betriebsverbindung stehen,
Figur 4: eine Axial-Schnittansicht eines
Axialsteuerschiebers, welcher drehbar gelagert und mit einer Axialnut versehen ist und
Figur 5: eine Schnittansieht entlang der Linie V-V von Figur 4.
In Figur 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 Figur 1 eine Tachometersteuerung 26, welche eine Steuerelektronik sowie einen betriebsverbundenen Tachometer zur Ermittlung der r
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 Figur 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 Figur 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 Figur 3 dargestellt, führt zu einer Änderung der Reibungskräfte, welche zwischen den Reibscheiben 19, 20 und dem Exzenter 21 wirken; 5 b
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem in einem Steuerschiebergehäuse 1 ein axial verschiebbarer Steuetschieber 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 Figur 4 gezeigt ist. Durch eine winkelmäßige Verdrehung, beispielsweise um den in Figur 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 elektoraechanisehen 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

Patentansprüche
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.
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