Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung an Kraftfahrzeugen. Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung an Kraftfahrzeu gen, bei der vom Lenkhandrad ein Umschal ter so betätigt wird, dass er je nach der Ver stellrichtung die von einer Pumpe geförderte Druckflüssigkeit in den einen oder andern Arbeitsraum des Hilfskraftlenkmotors ein treten lässt, dessen Verstellkörper mit dem Lenkgestänge gekuppelt ist. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art fanden bisher Um schalter Verwendung, die als einfachwirkende Ventile oder als Drehschieber, vorzugsweise aber als Gleitschieber bezw. als zwei in einem zylindrischen Gehäuse gleitende Kolben aus gebildet waren, die jeweils eine der beiden zum Hilfskraftmotor führenden Leitungen steuern.
Die von einer Pumpe geförderte Druckflüssigkeit wird bei der zuletzt genann ten Einrichtung über einen Druckspeicher in den Raum zwischen den beiden Kolben ein geführt. An die Druckleitung ist hinter dem Druckspeicher eine zur Abflussleitung füh rende Zweigleitung angeschlossen, in der ein Ventil bei einem bestimmten Höchstdruck den "Übertritt des Druckmittels in die Abfluss leitung zulässt.
Diese bekannten hydraulischen Hilfskraft lenkeinrichtungen an Kraftfahrzeugen haben jedoch den Nachteil, dass sie zur Betätigung des die Druckflüssigkeit steuernden Umschal ters einen erheblichen toten Gang der Len kung erfordern, der die Genauigkeit der Len kung herabsetzt. Die Steuerkolben haben nämlich vor dem Öffnen der Steuerkanäle einen bestimmten, der Grösse der Überdek- kung entsprechenden Weg zurückzulegen und lassen bei ihrer Verstellung die Veränderung des Fahrbahnwiderstandes am Lenkhandrad nicht fühlbar werden.
Die Verwendung von Steuerkolben für den Umschalter bringt fer ner die Gefahr des Festfressens am Zylinder mit sich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Förderpumpe auch bei ausgeschalteter Hilfskraft die Flüssigkeit unter gleich hohem Druck fördern muss wie bei eingeschalteter Hilfskraft. Ferner gewährleisten die Um- schalten keine allmähliche Ein- bezw. Aus schaltung der Hilfskraft, sondern wirken ruckweise, wodurch das gewohnte Gefühl des Fahrers für die Lenkung gestört wird.
Die hydraulische Hilfskraftlenkeinrich tung gemäss der Erfindung unterscheidet sich von Bekanntem dadurch, dass der Umschalter zwei je in einer Kammer angeordnete, dop peltwirkende Ventile besitzt, die in Ausser betriebsstellung der Hilfskraftlenkeinrich tung sich in ihren je mit dem zugeordneten Arbeitsraum in dauernd offener Verbindung stehenden Kammern in einer solchen Lage befinden, dass das in zwei einander entgegen gesetzt fliessende Ströme geteilte Druckmittel die Kammern durchströmen und in den Vor ratsbehälter zurückfliessen kann, die zur Ein schaltung der Hilfskraft dagegen je in Rich tung auf den einen ihrer Sitze in dem Sinne verschoben werden, dass das Druckmittel zu nächst der einen der beiden Kammern in zu nehmendem, der andern jedoch in abnehmen dem Masse zufliesst, bis es,
wenn die Ventile auf den entsprechenden Sitzen angelangt sind, ausschliesslich in die eine Kammer und von dieser in den zugeordneten Arbeitsraum strömt.
Mit dieser Ausbildung wird bezweckt, dass ein Festfressen des Umschalters, bei dem die gelenkten Räder gespart bleiben würden, nicht zu befürchten ist, wodurch eine erheb lich grössere Sicherheit gegenüber den be kannten Einrichtungen dieser Art erreicht wird. In Ausserbetriebstellung der Einrich tung soll ferner die Pumpe nun unter einem geringen Druck zu fördern brauchen, der gerade zur Überwindung der Reibung in den Leitungen ausreicht. Bereits bei geringster Verschiebung des Umschalters sollen sich Druckunterschiede in den beiden zu dem Hilfskraftlenkmotor führenden Leitungen er geben, die die Hilfskraft in der einen Rich tung wirken lassen;
es fällt dann der bei Anwendung von bekannten Umschaltern zu rückzulegende, etwa der Grösse der Überdek- kung durch Steuerkolben entsprechende Weg fort. In dem Umschalter können Durchfluss leitungen von grossem Querschnitt für das Druckmittel bequem vorgesehen sein, so dass sie keinen nennenswerten Widerstand bieten. Der Umschalter kann gegen Verschleiss und Verunreinigung unempfindlich ausgebildet sein.
Es können die von den Kammern, in denen die doppelt wirkenden Ventile angeord net sind, zum Vorratsbehälter führenden Lei tungen unmittelbar hinter den Kammern einen kleineren Durchtrittsquerschnitt haben, als ihn die Zuflussleitung vor den Kammern aufweist.
Diese Massnahme dient zum selbsttätigen Zurückführen des Umschalters in die Ruhe lage. Der Umschalter ist bei einer Verschie bung aus der Ruhelage bestrebt, unter der Wirkung der Kräfte in die Ruhelage zurück zukehren, die das Druckmittel auf die paar- %veise wirkenden, das heisst gleichzeitig schlie ssenden Ventilflächen ausübt. Beim Loslassen des Lenkhandrades setzt somit die Hilfskraft sofort aus.
Der Umschalter mit den zwei doppeltwir kenden Ventilen bietet ferner den Vorteil, dass der Arbeitsdruck mit dem Fahrbahn widerstand steigt, der als Widerstand am Lenkhandrad wahrnehmbar ist, so dass der Fahrer ein Gefühl für die Grösse des Fahr bahnwiderstandes bei der Lenkung erhält.
Damit die eingeschlagenen gelenkten Rä der das Bestreben erhalten, in die Geradeaus richtung zurückzukehren, können Federn vor gesehen sein, die auf den hydraulischen Um schalter derart einwirken, dass dieser bei ein beschlagenen Rädern die Hilfskraft selbst tätig einschaltet. Die. Federn können mit dem Lenkgestänge verbunden sein, welches sie in eine der Geradeausfahrt entsprechende Mittelstellung drücken. Dabei wirkt die Be wegung des Lenkgestänges auf den Um sehalter, so dass die Hilfskraft eingeschaltet wird und dio gelenkten Räder so lange in dem entsprechenden Sinn gedreht werden, bis das Gestänge die mittlere Stellung erreicht hat.
Die Hilfskraftlenkeinrichtung kann so ausgebildet sein, dass die gelenkten Räder auch bei stillstehendem Fahrzeug in die Ge radeausrichtung zurückkehren. Auf der Zeichnung sind zwei beispiels weise Ausführungsformen der hydraulischen Hilfskraftlenkeinrichtung gemäss der Erfin dung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Hilfskraftlenkeinrich tung in ihrer Gesamtheit.
Fgi. 2 stellt eine Ausführung des Um schalters mit auf einer gemeinsamen Füh rungsstange angeordneten doppeltwirkenden Ventilen im Schnitt dar.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Umschalters im Schnitt, bei der die doppelt wirkenden Ventile auf zwei verschiedenen Führungsgestängen angeordnet sind.
Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichen an einem Umschalter ähnlich dem nach Fig. 2 die Ein wirkung der Reaktionskräfte auf die Ventile, die entstehen, sobald die Ventile aus der Ruhelage verschoben werden.
Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung an Kraftfahrzeu gen hat einen Vorratsbehälter 1 für das Druckmittel, eine Umlaufpumpe 2, den Um sehalter 3 und einen Hilfskraftarbeitszylin der 4. Die Pumpe 2 wird zum Beispiel vom Motor des Kraftfahrzeuges angetrieben. Sie saugt das Druckmittel (z. B. 01) aus einer Leitung 5 und drückt dieses durch eine Lei tung 6 sowie durch den Umschalter 3 ent weder in eine der in die Kammern des Ar beitszylinders 4 führenden Leitungen 7 bezw. 8 oder durch die Leitung 9 in den Behälter 1 zurück. In dem Hilfskraftarbeitszylinder 4 ist ein Doppelkolben beweglich angeordnet, der mit einem Hebel 10 gekuppelt ist. Der Hebel 10 ist durch die Schubstange 14 mit dem Achsschenkelhebel 15 verbunden und trägt einen Zapfen 11, auf dem ein Hebel 12 drehbar gelagert ist.
Der kleine Arm dieses Hebels 12 ist durch eine Stange 16 mit dem Lenkhebel 17 verbunden, während sein gro sser Arm auf ein Gestänge 13 und durch die ses auf eine Führungsstange 19 einwirkt, die die Ventile 20 und 21 des Umschalters 3 trägt. Der Lenkhebel 17 ist durch eine Stange 29 mit einem Hebel 30 verbunden, der unter der Einwirkung von zwei Federn 31 steht. Diese Federn 31 sind bestrebt, den Lenkhebel 17 in die mittlere, der Geradeausfahrt ent sprechende Stellung zu bewegen und schalten somit bei eingeschlosenen gelenkten Rädern die Hilfskraft selbsttätig ein, die die Räder in die Geradeausfahrtlage bringt.
In Fig. 2 ist der Umschalter 3 in der Ruhelage dargestellt. Auf der Führungs stange 19 sitzen fest die zwei doppeltwirkende Ventile 20 und 21, die in den Kammern 26 und 27 angeordnet sind. Die mit der Um laufpumpe 2 verbundene Druckleitung 6 mün det in eine innerhalb der Ventile befindliche Leitung 18. Die ausserhalb der Ventile lie genden Leitungen 23 und 24 sind durch einen Kanal 25 miteinander und mit der Austritt leitung 9 verbunden, die in den in Fig. 1 dar gestellten Vorratsbehälter 1 mündet. Die Kammern 26 und 27 sind durch die Leitun gen 7 bezw. 8 mit den Kammern des Hilfs kraftarbeitszylinders 4 verbunden.
Die dargestellte Einrichtung wirkt wie folgt: In der gezeichneten Ruhelage lassen die Ventile 20 und 21 das aus der Leitung 6 in die Leitung 18 eintretende Druckmittel in zwei entgegengesetzt gerichteten Strömen durch die Kammern 26 und 27 in die Lei tungen 23 und 24 und von dort durch die Leitung 8 in den Vorratsbehälter 1 ungehin dert zurückfliessen. Somit entsteht in der Ruhelage ein Umlauf des Druckmittels ohne eine nennenswerte Druckerhöhung.
Wird nun das in Fig. 1 mit 28 bezeichnete Lenkhand rad, das auf ein Lenkgetriebe 22 einwirkt, in dem durch den Pfeil angegebenen Sinn be tätigt, so entsteht eine Verschiebung des Ge stänges 13 und der Ventilführungsstange 19 in der Pfeilrichtung (nach rechts). Die Ver bindung zwischen den Leitungen 18 und 23 bezw. 24 hört allmählich auf, und das Druck mittel wird in die Arbeitsleitung 8 gelenkt. Der im Zylinder 4 befindliche Doppelkolben kommt unter dem Druck der Flüssigkeit in Bewegung, die sich auf die Schubstange 14 und durch diese .auf den Achsschenkelhebel 15 und somit auf die gelenkten Räder des Fahrzeuges überträgt.
Die von den doppelt- wirkenden Ventilen 20, 21 des Umschalters paarweise, das heisst gleichzeitig verschliess baren Leitungen haben ungleiche Quer schnitte, und zwar ist der Querschnitt der Eintrittsleitung 18 grösser als der der Aus trittsleitungen 23 und 24. Der gleiche Druck herrscht beiderseits der Ventile nur dann, wenn die letzteren sich genau in der Ruhe lage befinden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Flüssigkeit übt hierbei keine Kraft auf die Ventile aus. Fig. 5 zeigt die Ventile bei aus der Ruhelage etwas nach links ver schobener Lage.
Der Druck in der Zufluss leitung 18 und in der Kammer 26 wächst entsprechend dem Flüssigkeitswiderstand in den schmalen Durchgängen zwischen den Ventilen und ihren Sitzen. Da jedoch die Querschnitte Q, und Q" der Leitungen 18 und 23 bezw. 24 verschieden sind, und zwar ist Q, < Q2, und der Flüssigkeitsdruck in beiden Rich tungen gleich hoch ist, entsteht eine Reak tionskraft Rk = D.(Q2- Q,), die entgegen dem Betätigungssinn des Um schalters wirkt.
Rk bezeichnet hierbei die Re- aktionskra.ft und D den Flüssigkeitsdruck. Je mehr sich die Ventile ihren Sitzen nähern, um so grösser ist der Flüssigkeitswiderstand in den schmalen Durchgängen zwischen den Ventilen und ihren Sitzen, somit auch der Druck D und die Reaktionskraft Rk. Sobald die Ventile ihren Sitz erreicht haben, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, steigt der Druck D auf die Grösse, die erforderlich ist, um den grössten Widerstand der gelenkten Räder zu überwinden. Sobald also der Fahrer aufhört, auf das Lenkhandrad 28 eine Kraft auszu üben, drückt die Flüssigkeit die Ventile 20 und 21 in die Ruhelage zurück.
Wird das Lenkhandrad entgegen der in Fig. 1 ange gebenen Pfeilrichtung gedreht, so erfolgt der beschriebene Vorgang im umgekehrten Sinn.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Umschalters, bei der die doppeltwirkenden Ventile 32 und 33 auf verschiedenen Füh- rungsstangen angeordnet sind, die durch einen Nipphebel 34 betätigt werden. Die Betäti gung des Hebels 34 erfolgt durch eine Be wegung des Lenkgestänges, das zum Beispiel dem in Fig. 1 dargestellten entspricht. Die Leitung 35 ist mit der Pumpe verbunden und die Austrittsleitung 36 führt zum Vorrats behälter. Die Wirkungsweise dieser Ausfüh rung des Umschalters ist die gleiche wie die des in Fig. \.3 dargestellten.