DE2336195C3 - Servolenkung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem durch ein Lenkorgan betätigten Axialkolbcnlcnkventil mit geschlossener Mittelstellung, dem über eine Druckleitung von einer Druckmiitelqucl-Ie gefördertes Druckmittel .'ugeführt wird, das je nach Auslenkrichtung des Lenkventils dem einen oder anderen von die Stirnflächen des Axialkolbcns umschließenden Reaktionsräumen zugeleitet wird, von denen jeder über eine Arbeitslcitung mit einem Arbeitsraum eines doppelt wirkenden Lenkmotors verbunden ist.

Gemäß DE-OS 21 31 276 sind Servolenkungen dieser Art bekannt, bei denen der Anstieg der erforderlichen Handkraft begrenzt ist. Da das Lenkventil mechanisch durch die l.enkspindel betätigt wird, muß es in deren unmittelbarer Nähe angeordnet werden. Dies führt insbesondere bei höheren aufzubringenden Lenkleistungen und bei größeren Fahrzeugen zu unerwünschtem Aufwand für hydraulische Leitungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Servolenkung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der unter ■i Vermeidung obengeschilderter Nachteile eine einstellbare und sichere Handkraftbegrenzung erzielt wird mit einer einfach aufgebauten und platzsparenden Anordnung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise die Arbeitsleitungen über ein Umschaltventil geführt sind, dessen Ventilkolben durch zwei an seinen Stirnseiten angreifende vorgespannte Druckfedern zentriert ist und durch auf seine Stirnflächen einwirkenden, durch jeweils eine von

η dem zwischen Lenkventil und Umschaltventil gelegenen Teilstück jeder der Arbeitsleitungen abzweigende Zweigleitung zugeführten Arbeitsdruck aus der Mittelstellung ausgelenkt wird und dessen Gehäuse eine an die Druckleitung angeschlossene Mittelnut aufweist, wobei in der Mittelstellung des Umschaltventils die beiden durch dieses voneinander trennbaren Teilslücke jeder Arbeitsleitung miteinander verbunden sind und durch in einer Arbeitsleitung zugeführten ansteigenden Arbeitsdruck der Ventilkolben des Umschaltventils zunehmend verschoben wird, bis er bei einer bestimmten Druckhöhe die beiden Teilstücke der zugehörigen Arbeitsleitung voneinander trennt ί.-nd gleichzeitig die Mittelnut des Gehäuses mit dem zum Arbeitsraum des Lenkmotors führenden Teilstück dieser Arbeiisleitung verbindet.

j« Federzentriert, hydraulisch durch Arbeitsdruck gesteuerte und zwischen Lenkventil und Lenkmotor in die Arbeitsleitungen eingeschaltete Umschaltventil sind gemäß US-PS 29 58 339 bei Servolenkungen für Fahrzeuge bekannt.

)"/ Auf die erfindungsgemäße Weise wird ab einer bestimmten Handkraft der maximal zur Verfügung stehende Druck in den Servomotor cingesteuert. was eine schnelle Lenkbewegung bis zum gewünschten Einschlagwinkel zur Folge hat. ohne daß die Handkraft weiter erhöht werden muß. Vorteilhaft braucht hier der Arbeitsdruck nicht erst durch Drosselung aufgebaut werden. Die eigentliche Steueranordnung ist dabei sehr einfach aufgebaut und kann auf kleinem Raum untergebracht werden. Das Schaltglied braucht nicht

JO direkt mit der Steueranordnung verbunden sein, sondern kann unmittelbar vor dem Servomotor einem Austausch oder einer Justiertätigkeit gut zugänglich angebracht werden, oder auch als Zusatzsteuergerät nachträglich eingebaut werden.

in Eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung besteht darin, daß die Vorspannung der Druckfedern durch Stellschrauben einstellbar ist.

Mit dieser Ausbildung ist ein einfach aufgebautes Zusatzelement verwirklicht, an dem sich die maximale Handkraft, die nötig ist. um den vollen Druckmitteldruck dem Servomotor zuzuführen, leicht einstellen läßt.

Eine andere vorteilhafte erfindungsgemäße Ausbildung besteht darin, daß in die Leitung zwischen der

ho Druckmittclquclle und dem Lenkventil ein einstellbares Druckreduzierventil eingeschaltet ist. Damit kann der auf den Steuerschieber wirkende Druck auf den Druck reduziert werden, der dem Arbeitsdruck bei der gewünschten maximalen Handkrafl entspricht. Durch

o. Verwendung dieses Druckreduzierventils kann die maximale Handkraft mit Sicherheit begrenzt werden. Außerdem bietet sich der Vorteil, daß das eigentliche Steuergerä! nur auf einen wesentlich niedrigeren Druck

ausgelegt zu werden braucht und somit bei geringeren Ansprechkräften eine exaktere Steuerung erzielt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung im schematischen Aufbau,

F i g. 2 ein zweites Ausfühningsbeispiel der Erfindung im schematischen Aufbau und

F i g. 3 ein Diagramm des Verlaufs der Handkraft bei steigenden Lenkkräften.

In eimern Lenkventilgehäuse 1 einer Servolenkung ist ein Axialkolben 3 in einer Bohrung 4, die beiderseits durch Deckel 5 verschlossen ist, durch einen Hebel 7 verschiebbar. Der Hebel ist in einer von der Bohrung 4 abgehenden und nach außen durch einen Deckel 9 verschlossenen Ausnehmung 8 angeordnet und sitzt fest auf einer Achse 11, die im Lenkventilgehäuse 1 gelagert ist und druckmitteldicht nach außen führt. Am äußeren Ende der Achse 11 ist ein Betätigungshebel 12 befestigt, der mit einer nicht weiter dargestellten Lenkhandkurbel verbunden ist.

In eine mittlere Ringnut 14 in der Mantelfläche der Bohrung 4 mündet eine Druckleitung 15 ein. In der in Fig. I gezeichneten Mittelstellung des Axialkolbens 3 wird die mittlere Ringnut 14 durch einen mittleren Kolbenteil 16 des Axialkolbens 3 verschlossen. Der mittleren Ringnut benachbart sind in der Mantelfläche der Bohrung 4 in gleichen Abständen je links und rechts eine weitere Ringnut 17,18 angeordnet, die miteinander durch eine Verbindungsleitung 20 verbunden sind, und von denen eine Rücklaufleitung 21 zu einem Druckmittelvorratsbehälter 23 führt. Der mittlere Kolbenieil 16 wird durch eine rechte Ringnut 25 und eine linke Ringnut 26 am Axialkolben 3 gebildet. In der gezeigten Mittelstellung des Steuerschiebers sind diese Ringnuten 25, 26 mit den Ringnuten 17, 18 in Verbindung. Von der rechten Ringnut 25 führt eine Verbindungsbohrung 28 durch den Steuerschieber zur linken Stirnseite 29 des Steuerschiebers, der an diesem Ende in einen aus einem erweiterten Teil der Bohrung 4 und in dem Deckel 5 gebildeten Reaktionsraum 30 taucht. Gleichermaßen führt von der linken Ringnut 26 eine Verbindungsbohrung 32 zur rechten Stirnseite 33 des Steuerschiebers 3 und dort in einen gleichermaßen gebildeten Reaktionsraum 34. Der Hebel 7 greift zur Betätigung des Axialkolbens 3 in eine der linken Ringnut 26 benachbarten Nut ein.

Die Versorgung des Lenkventiis mit Druckmittel erfolgt über die Druckleitung 15 von einer Druckmittelquelle 37 her, die durch eine über eine Leitung 38 angeschlossene Pumpe 39 sowie einen Druckmittelspeicher 37 gebildet wird. Parallel zur Pumpe zwischen der Verbindungsleitung 38 und der Ansaugleitung 40 der Pumpe befindet sich ein Druckregelventil 41.

Vom linken Reaktionsraum 30 führt eine Arbeitsleitung 43 und vom rechten Reaktionsraum 34 eine Arbeitsleitung44 zu einem Umschaltventil 46.

Dieses enthält in einer Längsbohrung 47 einen verschiebbaren Veiitilkolben 48, der von beiderseits seine kegelförmig ausgebildeten Stirnseiten 5Ö, 5Ö^! über Federteller 51, 5Γ beaufschlagenden, vorgespannten Druckfedern 52, 52' in die Mittelstellung zentriert. Die Federteller 5Γ, 51 sind in einem aus jeweils einer Erweiterung der l-Sngsbohrung 47 und jeweils einem die Druckfedern 52 bzw. 52' in eine Sackbohrung aufnehmenden Verschiu'J'eil 54 bzw. 54' gebildeten Ringraum 55 bzw. 55' in axialer Richtung bewegbar.

Durch axial in das Verschlußteil 54 bzw, 54' eingesetzte Stellschrauben 56 bzw. 56', die ebenfalls über einen Federteller auf die Druckfeder 52 bzw. 52' wirken, ist die Vorspannung der Federn veränderbar.

Die Längsbohrung 47 enthält eine mittlere Ringnut 58, in die von der Druckmittelquelle her die Druckleitung 59 mündet, sowie dieser Ringnut benachbart je eine Ringnut 60 bzw. 60'. In die Ringnut 60 mündet die Arbeitsleitung 43 vom linken Reaktionsraum 30 her ein,

ίο von der zuvor eine Zweigleitung 62 zum Ringraum 55 abzweigt, der über öffnungen 63 im Federteller 51 mit der Längsbohrung 47 verbunden ist. Gleicherweise mündet in die Ringnut 60' die Arbeitsleitung 44, von der eine Zweigleitung 62' in den Ringraum 55' mündet, der

is wiederum über öffnungen 63' in der Längsbohrung 47 verbunden ist.

In der Mittelstellung dc.-s Ventilkolbens 48 schließt dieser mit einem mittleren Kolbenteil 65 die mittlere Ringnut 58 ab. Der mittlere Kolbcnteil 65 wird durch zwei Ringnuten 66, 66' begrenzt, die in der Mittelstellung des Ventilkolbens mit den Ringnuten 60, 66' in Verbindung stehen. Zwischen der mittleren Ringnut 58 und der Ringnut 60 führt ein Teilstück 68 der Arbeitsleitung zu einem Arbeitsraum 69 eines Leiikmo-

2ϊ tors 70. Gleichermaßen führt zwischen den Ringnuten 58 und b0' ein Teilstück 72 der Arbeitsleitung zu einem Arbeitsraum 72 des Lenkmotors 70. Die Arbeitsräume 69 und 73 des Lenkmotors werden durch einen mit einer Kolbenstange 75 verbundenen Kolben 76 voneinander

jo getrennt, wobei die Kolbenstange zur Unterstützung der Lenkbewegung mit dem nicht dargestellten Lenkgestänge des Fahrzeuges verbunden ist.
Die Servolenkung arbeitel folgendermaßen:
Wenn der Betätigungshebel ausgelenkt wird, so wird

ii über den Hebel 7 der Axialkolben 3 beispielsweise nach links ausgelenkt. Durch diese Auslenkung wird die Ringnut 17 verschlossen und eine Verbindung zwischen der mittleren Ringnut 14 und der rechten Ringnut 25 hergestellt. In dieser Stellung kann von der Druckleitung 15 her das Druckmittel über die Verbindungsbohrun." 28 in den linken Reaktionsraum 30 gelangen, von dem es über die Arbeitsleitung 43 in die Ringnut 60 des Umschaltventils 46 und von dort über die Ringnut 66 und das Teilstück 68 der Arbeitsleilung in den linken

4·) Arbeitsraum 69 des Lenkmotors 70 geleitet wird. Im Arbeitsraum 69 baut sich somit ein Arbeitsdruck auf. der den Kolben 76 im Sinne einer Unterstützung der Lenkbewegung verschiebt. Der rechte Arbeitsraum 73 ist dabei über das Teilstück 72 der Arbeitsleitung, die Ringnut 66' und 60' sowie die Arbeitsleilung 44 mit dem rechten Reaktionsraum 34 des Lenkventils verbunden, wobei dieser rechte Reaktionsraum 34 über die Verbindungsbohrung 43, die Ringnuten 26,18 und 17 mit der Kücklaufleitung 21 in Verbindung steht. Der

^r,5 Arbeitsraum 53 des Lenkmotors 70 ist somit wie der rechte Reiiktionsraum 34 druckentlastet. Der Axialkolben 3 wird somit durch den im linken Reaktionsraum 30 herrschenden Arbeitsdruck einseitig entgegen der Auslenkrichtung d~s Steuerschiebers belastet, so daß M) vom Lenkrad her über die Übertragungsvorrichtung der Lenkbewegung und dem Betätigungshebel 12 eine dem Arbeitsdruck proportionale Handkraft .ungeübt werden muß. Nach Aufhebung der Handkraft kehrt der Axialkolben 3 wieder in seine Mittellage zurück, in der bj die Reaktionsräume 30 und 34 über die Verbindungsbohrungen 28 und 32 und die Ringnuten 26, 18 und 17 mit der Rücklaufleitung 21 verbunden und damit druckentlastet sind.

Bei einer umgekehrten Auslenkung des Steuerschiebers nach rechts erfolgt die Betätigung von L.enkventi!. Umschaltventil und Lenkmotor in entsprechend umgekehrter Richtung.

Je nach GröBe des Widerstandes an den Rädern ist eine größere oder kleinere Lenkkraft notwendig, die durch einen größeren oder kleineren Arbeilsdruck im Servomotor erzeugt werden muß. Ab einer bestimmten Lenkraft bzw. ab einem bestimmten Arbeitsdruck wird jedoch der Ventilkolben 48, der jeweils einseitig an seinen Stirnflächen durch diesen Arbeitsdruck beaufschlagt wird, entgegen der Kraft der vorgespannten Feder 52 oder 52' verschoben, wodurch die Ringnut 60 oder 60' verschlossen wird und eine Verbindung von der minieren Ringnut 58 bzw. über die Ringnut 66' und das Tcilstück 72 der Arbcitslcitiing zum Arbeitsraum 73 hergestellt und diesen Arbeitsraum anstelle des gesteuerten Arbeitsdrucks der volle Druck von der Druckmittelciuclle über die Druckleitung 59 /iißcleiiet wird. Mit Hilfe dieses maximalen Druckes wird die Lenkbewegung vom Schaltpunkt des Ventilkolbens 48 ab schnell zu Ende geführt, ohne daß der Axialkolbcn 3 im Sinne einer Vergrößerung des Arbeitsdruckes entgegen einem ansteigenden Druck in den Reakiionsräiinicn 30 oder 34 betätigt /u weiden braucht. Rs ist also ab dem Schaltpunkt des Umsclialtventils 46 zur Durchführung der gewollten Lenkbewegung keine Vergrößerung der Handkraft mehr nötig. Durch die Stellschrauben 56, 56'. mit denen die Vorspannung der Federn 52, 52' reguliert werden können, liil.il sich der maximale Arbeitsdruck, ab dem keine Vergrößerung der Handkraft mehr erfolgen soll, leicht einstellen.

Im Ausführungsbcispiel nach Fi g. 2 ist eine Servolenkung gezeigt, die im wesentlichen den gleichen Aufbau hat. wie die Anordnung nach F i g. I. nur wird in diesem Falle dem Lenkventil nicht der volle Druck der Druckmittelquclle über die Druckleitung 15 zugeführt, sondern ein reduzierter Druck, der durch ein zwischen Tcilstücke 15;i. 15b der Druckleitung eingesetztes Druckreduzierventil 80 erzeugt wird. Dieses ist von einer allgemein bekannten Art mit einem Steuerkolben 81. der in einer Längsbohrung 82 angeordnet ist und iiiiucis au einer Ringnut 54 gebildeter .Sieuerkanien die Verbindung zwischen den Teilstücken 15,7 und 15b der Druckleitung steuert. Die eine Stirnseite des Steuerkolbens 81 ist von einer Druckfeder 85 belastet, deren Vorspannung durch eine Stellschraube 86 einstellbar ist. Die gegenüberliegende Stirnseite des Steuerkolbens taucht in einen Arbeitsraum 87. der über eine Leitung 88 eine Verbindung zur vom Druckreduzierventil 80 zum Lenkventil führenden Druckleitungsteilstück 15i>hat.

Bei Druckmangel im Arbeitsraum 87 wird dei Stcuerkolbcn 81 durch die Druckfeder 85 nach links bi« zu einem festen Anschlag verschoben, so daß in diesel Stellung über die Ringnut 84 eine Verbindung /wischer ι dem in eine Ringnut 89 der lüngsbohrung 8i mündenden Druckleitungsteilstück 15a mit dem Druck lcitungsteilstiick 15ύ hergestellt ist. Auf diese Weise kann Druckmittel über die Leitung 88 in der Arbeitsraum 87 gelangen und dort einen Drucl<

κι aufbauen, so daß ab einem bestimmten Druck dei Steuerkolben 81 nach rechts verschoben wird. Bc weiterer Verschiebung nach rechts entgegen der Kraf der leder 85 wird mit der Ringnut 84 eine Ver'iindiin^ /wischen dem Druckleilungstcilstück 15Λ ui I einei

ι > weiteren Ringnut 90 in der Längsbohrung 82 hergesielli Von dieser Ringnut 90 führt eine Rückhuifleiiung 91 zum Druckmittclvorratsbchiiltcr 23. Mil Hilfe diese Druckrcdu/iervenlils 80 wird der maximale von Lenkventil dem Lenkmotor 70 zuleilbarc Arbeitsdruck

-'Ii auf einem bestimmten an der Stellschraube 8f einstellbaren Wert gehallen. Gleichermaßen wird auch die maximale am Axialkolben 3 des Lenkventil" wirkende Rcakiionskraft begrenzt. Zur sicheren Funk tion wird dabei das Umschaltventil 46 an der

.'"· Stellschrauben 56, 56' so eingestellt, daß der Schalt punkl, d. h. das Verschieben des Ventilkolbens 48 be einem Arbeitsdruck erfolgt, der mit Sicherheit untern' vom Dpjckreduzicrventil 80 dem Lenkventil zugeführten Druck liegt. Auf diese Weise erfolgt eine sichere

(" Begrenzung der Handkraft, die dazu noch leicht einstellbar ist. Fig. 3 zeigt an einem Beispiel der schematischen Verlauf der llanrlkraft (Ph) bei steigen den Lenkkräften (Pi). Ohne die Handkraftbcgrenzunj würden die Handkräfte im Verhältnis zu den Lenkkraf

i) ten nach der Linie 92 und der gestrichelten Linie 93 ansteigen. Durch die Begrenzung der Handkraft durch Umschalten des Ventilkolbens 48 im Punkt 94 steig jedoch die Handkraft bei steigenden Lcnkkräfien nich mehr weiter an, sondern hat den Verlauf der Linie 95.

■»" Die beschriebenen Anordnungen haben neben dei sicheren Begrenzung der Handkraft noch den Vorteil daß sie an beliebigen Einbaustellen im Kraftfahrzeug untergebracht werden können. Äucii kann das um schaltventil 46 und das Druckreduzierventil 80 durchau!

■»■> in eine bestehende Anlage ohne Handkraitbegrenzunj eingebaut werden. Das Umschaltventil 46 kann dabei ar einer gut zugänglichen Stelle untergebracht werden ohne daß zusätzlicher Raum bei den oft räumlich sehi beengten Verhältnissen am Lenkgetriebe beanspruch

i'i werden muß.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Servolenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem durch ein Lenkorgan betätigten Axialkolbenlenkventil mit geschlossener Mittelstellung, dem über eine Druckleitung von einer Druckmittelquelle gefördertes Druckmittel zugeführt wird, das je nach Auslenkrichtung des Lenkventils dem einen oder anderen von die Stirnfläche des Axialkolbens umschließenden Reaktionsräumen zugeleitet wird, von denen jeder über eine Arbeitsleitung mit einem Arbeitsraum eines doppelt wirkenden Lenkmotors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Arbeitsleitungen (43, 44) über ein Umschaltventil (46) geführt sind, dessen Ventilkolben (48) durch zwei an seinen Stirnseiten (50, 50') angreifende vorgespannte Druckfedern (52, 52') zentriert ist und durch auf seine Stirnflächen einwirkenden, durch jeweils eine von dem ZK^:schen Lenkventil und Umschaltventil (46) gelegenen Teilstück jeder der Arbeitsleitungen (43, 44) abzweigende Zweigleitung (62, 62') zugeführien Arbeitsdruck aus der Mittelstellung ausgelenkt wird und dessen Gehäuse eine an die Druckleitung (59) angeschlossene Mittelnut (58) aufweist, wobei in der Mittelstellung des Umschaltventil (46) die beiden durch dieses voneinander trennbaren Teilstücie (43 und 68, 44 und 72) jeder Arbeitsleitung miteinander verbunden sind und durch in einer Arbeitsleitung zugeführten ansteigenden Arbeitsdruck der Ventilkolben (48) des Umschaltvcntils (46) zunehmend verschoben wird, bis er bei einer bestimmtet! Dru<-<höhe die beiden Teilstückc der zugehörigen Arbeitsleitung voneinander trennt und gleichzeitig die Vlittclnut (58) des Gehäuses mit dem zum Arbeitsraum (69, 73) des Lenkmotors (70) führenden Tcilstück dieser Arbeitslcitung verbindet.

2. Servolcnkoinrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Druckfedern (52, 52') durch Stellschrauben (56, 56') einstellbar ist.

3. Servolcnkeinrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckleitung (15a. \5b) zwischen der Druckmittclqucllc (37) und dem Lenkventil (1) ein einstellbares Druckrcduzicrvcntil (80) eingeschaltet ist.