DE2504537A1

DE2504537A1 - Servo-einrichtung fuer die lenkung von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2504537A1
Application number: DE19752504537
Authority: DE
Inventors: Gerd W Dr Ing Seifert
Original assignee: Seifert gerd W dr-Ing
Current assignee: Seifert gerd W dr-Ing
Priority date: 1975-02-04
Filing date: 1975-02-04
Publication date: 1976-08-05

Description

Servo-Einrichtung für die Lenkung von Kraftfahrzeugen Gegenstand der Erfindung ist eine Servoeinrichtung für die Lenkung von Kraftfahrze der bestehend aus Arbeitselementen und Übertragungselementen für die Servokraft und aus Steuerorganen, die beim Betätigen der Lenkung für die erforderliche Unterstützung der Lenkcharakteristik sorgen.
Bei den bekannten Ausführungen von Servolenkungen wird als Arbeitsmedium Öl benutzt. Bei diesen Anlagen wird ein hydraulischer Freislauf durch Pumpe dauernd aufrecht erhälten. Die erforderlichen Arbeitsdrücke im System sind hoch und der Aufbau dadurch aufwendig, teuer und schwer. In vielen Fäller konnten solche Anlagen deshalb nicht zum Einbau bei verschiedenen Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen.
Um ein weiteres Anwendungsgebiet für Servolenkungen zu erschließen, wird ein Arbeitsverfahren vorgeschlagen, daß auf einem niedrigen Druckniveau arbeitet und dessen Arbeitsmedium ein kompressibles aus, vorzugsweise Luft ist, die in Unterdruckbereich i <1 ata und/oder tberdruckbereich I>1 ata zur Erzeugung der Servokraft zur Anwendung kommt. Des Verfahren arbeitet als Intnahme system so daß eine Rückführung nicht erforderlich und mit geringem Aufwand auch eine Speicherung moglich ist.
Die @ unktionstüchtigkeit ist damit tACh für eine gewiese Zeit gesichert während welcher der Motor des Fahrzeuges noch. nicht oder auch unerwartet nicht mehr läuft.
Die erforderliche Druckluft, P> 1 ata wird erzeugt.
durch eine Pumpe, die vom Fahrzeugmotor oder durch einen unabhängig von diesem arbeitenden Elektromotor anetrleben wird.
wir die Arbetitssysteme mit Unterdruck i'<1 ata, steht der Unterdruck im Saugrohr des Fahrzeugmotors zur Kerfügung. Unabhängig von diesem können Pumpen, die von einer hilfskraft angetrieben werden fiir die Erzeulung des Unterdruckes zur Anwendung kommen.
Solche Anordnungen sind einfach und zuverlässig, wenn die Servokraft für die Lenkung durch den Luftdruck erzeugt wird. Die6 erfordert die Evakuierung eines Arbeitsraumes, der etwa zylinderförmig ausgebildet ist und eine vom Luftdruck beauschlage Fläche, Kolben oder ..:ecbrarí besitzt, die mittels der Übertragungsglieder die erzeugte Servokraft auf die Lenkung über tragt.
Die Arbeitselemente können ggf. unrund ausgeführt werden, wobei die Übertragungsglieder für die Servokraft etwa im Flächerschwerpunkt der Querschnittsfläche angreifen.
Die den Unterdruck erzeugenden Quellen arbeiten über Steuerorgane, Rückschalgventile ggf. über einen Speicher, auf Pneumatikschalter, die von einem. durch die Lenkung beeinflu£ten Geber das tlrbeitsmedlum. zu den die Bervokraft erzeugenden Arbeitselementen leiten.
Die Arbeitselemente arbeiten in Wirkverbindung mit der Lenkurg und Übertragen die vom Luftdruck erzeugte Servokraft.
Diese Arbeitselemente werden als einfach wirkende Elemente oder doppelt wirkende Elemente aufgebildet.
ie konner- einzeln od gruppenweise angeordnet senf.
Speicher, Filger, Rückschlagventile, Prosseln, Schwingungsdämpfer kommen nach Bedarf zur Anwendung. Druckregler begrenzen Spitzendrücke, die vorwiegerd bei Unterdruckentnehme aus dem Saugrohr des Motors entstehen. Druckregler und frosseln können auf Festwerte eingestelt sein oder regelbar ausgeführt werden. Sie verarbeiten dann verschiedene Betriebskennwerte des Fahrzeuges, beispielsweise Geschwindigkeit, Einschlagwinkel der Vorderräder, Drehwinkel des Lenkrades, jeweilige Übersetzung der Gangstufe im Getriebe, bzw. @m Antrieb des Fahrzeugs einschl. Rückwärtsgang und Leerlauf, Stellung der Drosselklappe, Stellung des Gaspedals und ggf. werden Druckregler auci-: über eine Höherdose angesteuert.
Regelbare Drosseln können auch in der Belüftungsleitung von Arbeitselementen vorgesehen sein und dienen der Angleichung der erzeugten Servokraft entsprechend der Betriebskennwerte des Fahrzeuges durch einen im Arbeitselement angestauten Gegendruck. Dies ist oftbei Rücklauf der Lenkung zweckmäßig, da die Servounterstützung bei der Rückstellung der Lenkung geringe Werte annehmen soll.
nie auf die Lenkung einviirkende Servokraft i bereich kleiner Geschwindigkeiten z.B. Standtverkehr, Fahrt auf belebten Landstraßen bis ca. 80 km/h kann etwa gleich sein. Bei höheren Geschwindigkeiten sollte die Dervokraft abnehmen, da in diesem Betriebsbereich sehr geringe Lenkkräfte erforderlich sind. Bei Nutzung des Unterdruckes im Saugrohr des Fahrzeugmotors ergibt sich bereits eie weitgeLende Angleichung an verschiedene Betriebszustände des Fahrzeugs.
ohe ervokraft für die Lenku ist erforderlich am Stand, in den untere längen und bei ahren im Dtückwärtsgarg. Bei langsamer Fahrt mit wechselnder Geschwindigkeit z.B. im Stadverkehr ist der Unterdruck im Saugrohr hoch und damit ist eine entsprechende Unterstützung der Lenkung vorhanden.
tndererseits ist bei hoher Geschwindigkeit mit hoher rotor drehzahl der Unterdruck gering, entsyrechend ist die Unterstt;tzungskraft der Lenkung klc ner, was in diesem Fahrzustand wünschenswert ist.
Ein besonderer Betriebszustand liegt ter bei Bergauffahrt mit vielen Kurven. hier ist der Urterdruck im Saugrohr gering, da der Verbrehnungsmotor mit hoher Drehzahl arbeitet. Die Zusatzpumpe, z.B. durch einen Elektromotor angetrieben, sorgt nun für die ausreichende Evakuierung des Speichers, wenn ein Druckfühler, auf einen Äindestdruck ein£estellt, zur Schaltung dieses Elektromotors vorgesehen wird.
Zum Abbau von Unterdruckspitzen beim plctzlichen Jaswegnehmen, die sich als Erhöhung der ervokraft am Lenkgestänge auswirken, werden Druckgebrenzer vorgesehen. Die Angleichung der erzeugten Servokraft an verschiedene Betriebszustände kann durch weitere Druekregler erfolgen, die von verschiedenen Betriebskennwerten des Fahrzeuges angesteuert und ggf. parallel undjoder in Serie geschaltet sind.
Um den Einfluß des mit der öe abnehmender Luftdruckes auszugleichen, wird eine auf den Luftdruck ansrrechende Vorrichtung, Höhendose, vorgesehen, ggf. eine bereits vorhandene Vorrichtung auch zum Ansteuern der Druckregler verwenden.
Die Verwendung eines elastischen Mediums, vorzugsweise atmosphärische Luft zur Erzeugung der Servokraft bringt noch weitere Vorteile. Der Einsatz einer solchen bervoeinrichtung erfolgt weich und frei von Schwingungen. .7ie Drücke in den Bauteilen, Leitungen und "teuerorganen sind gering und da diese Teile im vorliegenden Fall nur von außen nach innen beansprucht werden, ist ihre Herstellung, Gestaltung, @ ontage auch aus Kunststoff möglich und damit einfach und preisgünstig. Die Abdichtungen brauchen nur in einer Richtung wirkend ausgeführt zu werden, was eine wesentliche Vereinfachung dieser Bauteile mitsichbringt.
Die Anlage arbeitet im Gegensatz zum Bekannten nach dem 3ntnahmesystem. Vs ist somit keine ückführung des 4rbeitsmediums erforderlich.
Das Entrahmesystem ermöglicht es, das Arbeitsmedium unter Betriebsdruck mit enfachen Mitteln zu speichern. Damit steht die Servounterstützung der Lenkung auch aann noch zur Verfügun , wenn der Motor des ahrzeuges ausgefallen ist oder noch nicht gestartet wurde. Insbesondere können Kraftfahrzeuge mit einer Servolenkung nach vorliegendem System auch nach Ausfall des Verbrennungsmotors oder ähnlichem steuerbar bleiben und somit erforderlichenfalls auch auf einfache Weise abgeschleppt werden.
In den anliegenden Zeichnungen sind Beispiele zur die tnwendung und für die Ausbildung der aggregate gezeigt.
figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Servounter~ stützung für Kraftfahrzeuge bei welcher Luft im Unterdruckbereich zur Erzeugung der Servokraft vererendet wird.
ICs bedeuten 1 das Fahrgestell, 2 den Motor des Fahrzeuges, 3 u. 4 die lenkbaren der. Die Lenkung besteht aus dem Lenkrad 5 der Lenkspindel 6, die in das Lenkgetriebe 7 führt. Das Lenkgetriebe 7 besitzt einen Lenkhebel 8. Er betätigt über eine Lenkstange 9 den Lenkhilfshebel 10, vor: welchem aus die Spurstange 11 zum Achsschenkel des ades 3, vom Lenkhebel 8 die spurstange 12 zum Ächeschenkel des Rades 4, führt.
km Lenkgetriebe 7 sind Geber und Pneumatikschalter im Gehause 13 angeordnet. Diese Teile steuern das doppelt wirkende Ärbeitselement 14, welches bei 15 am Fahrgestell befestigt ist.
Die Arbeitsstange 16 des Arbeitselementes ist bei 17 am Hilfslenkhebel 10 angelenkt.
Per Unterdruck für die Evakuierung des Arbeitselementes 14 v.ird dem Saugrohr 18 des Fahrzeugmotors 2 entnommen, in einem vakaier.lw ssystem 19 auf die jeweiligen Betriebskennwerte abgestimrt, über Leitung 20 zum Pneumatikschalter 13-gçleitet.
Figur 2. zeigt den Aufbau einer Servolenkung am Beispiel einer Zahnstangenlenkun,. Die Anlage besteht aus einer die Servokraft erzeugenden Gruppe 33 mit Pneumatikschalter 13 und aus einem Evakuierungssystem 19.
Zur Erläuterung ist in Fig. 2 rechts eine Linie angegeben unterhalb welcher die Gruppe 33 und oberhalb das Fvakuierungssystem 19 dargestellt sind.
Das Lenkrad 5 ist auf der spindel 6 befestigt undbesitzt ein Ritzel 21, das mit einer Verzahnung 22 einer Lenkschubstange 23 zusammenarbeitet, die im Gehäuse 24 gelagert ist. An der Lenkechubstange 23 ist eine Lasche 25 befestigt, von welcher aus die Spurstangen 11 u. 12 zu den Naben der gelenkten Räder (3 u. 4 Fig. 1) führen.
4uf der Lenkspindel 6 ist im Gehäuse 33 eine Steuerscheibe 26 drehbar, axial fest, gelagert. Vine nruckFlatte 27 ist drehfest jedoch axial verschiebbar auf der Lenkspindel gelagert.
Eine sich axial auf der Lenkspindel 6 abstützende Feder 28 bewirkt eine Reibverbindung mit der Steuerscheibe 26, die einen Steuersektor 29 aufweist, der durch Drehung des Lenkrades 5 in der einen oder anderen Richtung an den Anschlägen 30 oder 31 zur Anlage kommt.
Die Drehwinkel bis zu den beiden anschlägen entspreche etwa dem Spiel der Lenkung. Nach Anlage des Steuersektors bei 31 kann das Lenkrad 5 unter Überwindung des Reibmomentes zwischen Steuerscheibe 26 und Druckplatte 27 bis zum Vollausschlag der gelenkten Räder gedreht werden.
Im Gehäuseboden 32 sind axiale Ausnehmungen als Anschlüsse nach augen geführt. Fvakuierungssystem 19 ist bei 20 angeschlossen. 34 ist Anschluß nach 36 des Arbeitselementes 47, das am Gehäuse 24 angeordnet ist und dessen kolben 37 an der Lenkschubstange 23 befestigt ist. 35 ist Anschluß für Belüftung des 4rbeitselementes 47. ;.egendberliegend ist am Gehäuse 24 ein weiteres Arbeitselement 38, dessen Kolben 4C an der Lenkschubstange 23 befestiet ist, angeordnet. Anschluß 39 dieses Arbeitselementes ist mit Anschluß 41 des Gehäuses verbunden. Die Belüftung erfolgt über Anschluß 42 des Gehäuses 33.
Ausnehmungen 47' und 38' an den Arbeitselementen dienen der Beaufschlagung der Arbeitskolben durch den Luftdruck.
Im Gehäuseboden 32 sind L-fcrmige Nuten 43 und 44 angeordnet.
Am Steuersektor 29, an der dem Gehäuseboden 32 zugewandten Seite befindet sich Kanal 45, dieser verbindet in sollage, wie gezeichnet, 41 mit 42. Auf der rechten weite der Zeichnung ist dieser Kanal nicht sichtbar, er verbindet dort 34 mit 35, dadurch sind die trbeitselemente 38 und 47 beidseitig in nullage mit dem Luftdruck beaufschlagt. Außerdem verllruft ein Kanal 46 radial nach innen, welcher in nullage bei Anschluß 20 im Gehäuseboden beginnt und sich radial nach innen bis zum Durchmesser auf dem 43 u. 44 liegen, erstreckt.
Fin Ausführung's beispiel eines Evakuierungssystems bei welchem die dvakuierung über mehr als eie Quelle erfolgt, wird in Fig. 2 mit 19 bezeichnet. Der Unterdruck im Saugrohr des Fahrzeugmotors wird bei Bedarf durch eine hilfskraftangetriebene Pumpe ergänzt.
as Saugrohr 18 eines Fahrzeugmotors besitzt am Lufteinlaß eine Drosselklappe 48, die von einem nichtgezeigten Gaspedal des Fahrzeuges mittel und/oder unmittelbar gesteuert wird. tber ein Rückschlagventil 49 wird der speicher 5C evakuiert.. Geber das Saugrohr 18 können auch andere Geräte z.?. ein Bremshelf 51 evakuiert werden'. Solche Geräte können vor und/oder nach dem Rückschlagventil 4, angeschlossen sein.
Der Speicher 50 ist mit einem druckabhängigen Schalter 52 verbunde, der bei Unterschreitung eines wählbaren, ggf. von irgendeinem Betriebskernwert abhängigen Unterdruckes in dem Speicher 50 einen Steuerstromkreis schließt, durch den über relais 56 die Antriebsmaschine 54 für die Unterdruckpumpe 53 geschaltet wird. ine Unterdruckpumpe 53 ist hier an einem ßlektromotor 54, der einen vorhandenen Kühlventilator 55 antreibt, angebracht. Zwischen Speicher 50 und Unterdruckpumpe 53 arbeitet ein Rückschlagventil 62.
I)er Tlektromotor 55 arbeitet mit 2 Betriebsdrehzahlen z.B.
als Dreibürstenmaschine. Eine Betriebsdrehzahl wird über Schalt ter 52 und Relais 56 abhängig vom Druck im Speicher 50 geschaltet. Die andere Betriebsdrehzahl, vorzugsweise eine höhere, wird über Schalter 57, der z.B. auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühler 58 anspricht, über Relais 60 geschaltet. Um zu vermeiden, daß beide Stufen des Elektromotore 54 gleichzeitig eingeschaltet sind, wird die Steuerleitung des Relais 56 über ein Ruhekontaktpaar 59 des Relais 60 geführt. Arbeitet der Elektromotor 54 so treibt er nicht nur den Lüfter 55, sondern auch die *.Tnterdruckpumpe 53 an. tiere evakuiert den Speicher 50 bis ein wählbarer mindestwert bei 52 überschritten ist.
Der Hilfskraftschalter C,1 ft'r den totor 54 ist zweckmäßig 50 angeordnet, daß er bereits vor Inbetriebsetzung des Fahrzeugmotors geschlossen ist urd nach Abschalten des Fahrzeugmotors geschlossen bleibt, bis Schalter 52 die Hilfskraft unterbricht oder bis er vom Fahrer durch eine weitere Schaltung, ggf. nach einer wahlbaren Zeit, automatisch betätigt wird.
Damit ist die Betriebsbereitschaft des r:vakuieruna3systems auch bei Ausfall des Fahrzeugs zur Servounterstützung der Lenkung und ggf. auch für den Bremshelf oder andere Funktionen sichergestellt.
Das Evakuierungssystem ist über mindestens einen Druckregler 63 bei 19 an Evakuierungsanschluß 20 des Pneumatischalters 13 angeschlossen.
Druckregler des Evakuierungssystems können feste werte aufweisen oder regelbar, abhängig von wählbaren Betriebskennwerten des rotors und/oder des Fahrzeuges arbeiten. Ggf. arbetten mehr als ein Druekrepler 63 zum Beispiel parallel 64 und/oder in Serie 65. Die Kennwerte können mechanisch, elektrisch, pneumatisch übertragen, an den Druckreglern wirksam werden.
Arbeitselemente, einfach und/oder doppeltwirkend, können @ en wcli an Stelle von Kolben mit Membranen versehen sein, die als noll- oder Haltmembran ausgebildet sind (ig. 3).
Die Anordnung nach ig. 2 arbeitet wie folgt: jird das Lenkrad 5 in Pfeilrichtung gedreht, kommt Steuersektor 29 bei 31 zur Anlage, damit werden Evakuierungsanschluß 20 über 34 mit 36 des Arbeitselementes 47 verbunden, Arbeitselement 47 wird evakuiert. Außerdem wird der Anschluf 41, der mit 39 des Arbeitselementes 38 verbunden ist über die Radialnut 46 und L-formige rut 44 im Boden 32 des Geäuses 33 mit Belüftung 42 verbunden. Damit ist das Arbeitselement 38 beidseitig vom Luftdruck beaufschla t. ie Verschiebung der Lenkschubstange erfolgt nicht nur durch die vom Fahrer auf das Lenkrad 5 ausgeübte Rraft, sondern auch durch Unterstützung der Servokraft, die der Luftdruck über Ausnehmungen 47' auf die linke weite des Kolbens 37 ausübt.
riese Servokraft wirkt solange, wie das Steuersegment 29 bei 31 anliegt urd das Lenkrad in Pfeilrichtung gedreht ist. ird das Lenkrad zurückgedreht, führt die Reibverbindung 26, 27, Feder 28 den Steuersektor in die Nullage zurück. Beide Arbeitselemente sind dann beiderseitig vom Luftdruck beaufschlgt, <'ervokraft ist nicht vorhanden. Die gelenkten @äder befinuen sich jedoch noch in eingeschlagener R position.
Das Lenkrad 5 wird unter tberwindung des Reibmomentes weiter entgegen der Pfeilrichtung gedreht, dadurch kommt der tteuersektor 29 nun bei 30 zur Anlage, so daß das Arbeitselement 38 über 39, 41, Nut 45 über 20 evakuiert wird. leichzeitig wird Arbeitselement 47 über 36, 34 46, 43, belüftet. Die Servokraft des Arbeitselementes 38 unterstützt die Rückstellung der gelenkten Räder und die (;eradeausstellung der Lenkung.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel von Arbeitselementen gezeigt. Das doppelt wirkende .rbeitselement 14 besteht aus zwei topfförmigen Teilen 14' und 14'', die an ihrer offener weite je einen Flansch 66' und 66 '' trager:. Zviisczer diesen topfförmigen Teilen ist ei Rollmembran 67 dichtend befestigt, welche etwa in der Mitte, bei unrundem Querschnitt etwa im Flächenschwerpunkt, an einer Arbeitsstange 68 mittels Haltemittel 69 und 70 befestigt ist. Die beiden toppförmigen Teile 14' und 14'' haben Anschlüsse 71 und 72 über welche die Räume zu be den zeiten aer vollme..bran 67 evakuiert bzv.
beliftet werden.
In vorliegenden Beispiel ist die Arbeitsstange 68 des doppelt wirkenden .rbeitæelen.entes irJ Boden des Topfes 14' in Pührun£ 73 axial verschiebbar gelagert. Die Führung 73 ist in einer belligen Fläche 74 in einem Flansch 75 und Topf 14 kardanisch gelagert, damit ist ein Schwenken der tange 68 in mindestens einer Ebene möglich. Zur Abdichtung ist ein Balg oder Rollmembran 77 am Flansch 75 durch Haltemittel 76 befestigt und an der anderen Seite durch Ilaltemittel 78 mit Stange 68 verbunden. Ggf. können Dichtmittel auch zwischen Stange 68 und Führung 73 sowie zwischen Flansch 75 und balliger Flasche 74 angeordnet sein.
Durch Führung der Arbeitsstange 68 in einer schwenkbaren Führung 73 ist es möglich, dorrelt wirkende Arbeitselements auszubilden, die in Zusammenarbeit mit z.B. hebeln u. a.
seitliche Bewegungen ausgleichen. Eine schwenkbare Aufhängung der Arbeitselemente, die oft zu Störungen Anlaß gibt, ist so vermieden.
Einfach wirkende Arbeitselemente bestehen aus den Teilen Topf 14' mit Anschluß 72, Rollmembran 67, die am Flansch 66'' dichtend befestigt ist. Eine Arbeitsstange'68 ist mit Flanschen 69 und 70 an der Rollmembran befestigt. Auch bei einfach wirkenden Ausführungen nimmt die Rollmembran seitliche Bewegungen der Arbeitsstange 68 gui.
Die Figur + u. 5 teigen eine die Servokraft erzeugende Gruppe Kit einem Pneumatikschalter 13 welcher eine sylinderförmige Dichtfläche besitzt.
Der die Servokraft erzeugende Teil besteht aus zwei doppeltwirkenden Arbeitselementen 79 und 80. Diese Elemente sind an dem Gehäuee 24 einer ahnstangenlenkung angeordnet. In den Arbeitselementen arbeiten Kolben 81 und 82, die Ueber eine Lenkschubstange 23 miteinander verbunden sind. Die Arbeitsräume sind wechselseitig aber die Leitungen 83 und 84 miteinander verbunden. Dichtmittel 85 und 86 arbeiten zwischen Gehäu so und Lenkschubstange 23.
Ein Pneumatikschalter 13 - Einzelheiten in Fig. 5 - besitzt Cm Gehäuse 87 einen Evakuierungsanschluß 20. Anschluß 88 für Arbeitselemente 80 und 89 für Arbeitselement 79. Die Belüftung erfolgt über 90 und 91.
Der Steuersektor 92 mit zylindrischer Dichtfläche 100 ist teilweise teschnitten. In der gezeigten rullstellung verbindet der Kanal 93 Anschlup 89 für Arbeitselement 79 mit Belüftung 91 und Kanal 94 Anschluß 88 mit Belüftung 90. DiE doppelt wirkenden Arbeitselemente arbeiten wechselseitig zusammen. Djese besonders raumsparende Anordnung ist sinngemaß auch für andere Lenkungssysteme geeignet.
in Figur 5 sind Einzelheiten eines Pneumatikschalters 13 der Figur 4 gezeigt. Auf einem Teil der Lenkung, Spindel 6, arbeitet krafrschlüssig mit diesem verbunden, ein Steuersektor 92. Dieser ist axial fest, jedoch drehbar derart gelagert, daß er mit radialem Spiel 95, 95' vorzugsweise in einer radialen lichtuns verschiebbar ist. Durch eine Kraft, Federn 96, 96.', die zwischen 92 und dem Gehäuse 87 wirksam ist, kann sich das Steuersegment 92 mit seiner Arbeitsfläche 99 satt an die zylindrische Innenfläche 100 anlegen. Dichtmittel, z.B. elastomere können zwischen den sich berührenden flächen arbeiten.
Der Ineumatikschalter 13 arbeitet wie folgt: Das Gehäuse 87 besitzt an der Innenseite 100 Ausnehmungen, die sich nach Außen als Anschlüsse fortsetzen. G' -zeigt Abwicklung der Innenfläche des Gehäuses, Ansicht in Ifeilrlchtung. Die Arbeitsfläche 99 des Steuersektors 92, S' - S'' zeigt Abwicklung dieser Fläche, besitzt Kanäle für die Verbindung der Ausnehmungen im Gehäuse. Es bedeuten 20 Anschluß an ein Evakuierungssystem (z.B. 20 d. Fig. 2).
88 Anschluß für Arbeitselement 80, 89 Anschluß für Arbeiten element 79. 90 Anschluß Belüftung für 8(', 91 Anschluß für Belüftung 79. L-förmige Kanäle 98 und 98' arbeiten mit Kanal 97 zusammen und dienen der Belüftung der nicht evakuierten Räume in Arbeitsstellung. In sollage, wie gezeichnet, verbinden Kanal 93 die Ausnehmungen 89 und 91, Kanal 94 die Ausnehmungen 88 und 90. In allen Räumen herrscht der Luttdruck. Wird unter Drehung des Lenkrades 5 die Lenkspindel 6 und über Reibschluß Steuersektor 92 in Pfeilrichtung 101 verschoben, wird Arbeitselement 80 über Kanal 94 d*t flwi 20 mit 88 verbindet, evakuiert, damit über Leitung 84 auch aer rechte Raum des Arbeitselementes 79.
Die Belüftung des Arbeitselementes 79 und über Leitung 83 des Arbeitselementes 80 erfolgt über Kanal 98 'der Anschluß 89 über Kanal 97 mit Belu:ftung 91 verbindet. Der Luftdruck lastet sowohl auf dem Kolben 82 und 81, die Servokraft sn der Lenkschubstange 23 wird wirksam. Nach Rückdrehung des Lenkrades 5 nimmt der Steuersektor die gezeigte Stellung wieder ein.
Für die Rückstellung der lenkbaren Räder wird in vielen Fällen nur ein Teil der Servokraft benötigt. Durch Anordnung von regelbaren Drosseln 104, 105, wird durch Stau in der Belüftungslettung dem auf den Kolben stehenden Luftdruck entgegengewirkt. Solche Drosseln werden von Betriebskennwerten angesteuert.
Um das System frei von Unreinigkeiten zu halten ist es zwecke mäßig, die Belüftung bei 90 und 91 über Filter 102, 103, mit der Atmosphäre zu verbinden.
In Figur 6 ist eine andere Ausführung des Gebers und Eneumatikschalters gezeigt.
An der Lenkung, dem Lenkhilfahebel 10 ist, drehfest mit diesem verbunden, ein Gewindestück 106 befestigt. Die sugehöri-.
ge Mutter 107 besitzt mindestens eine, sich radial erstrecken de Steuerkurve 108, die' sich bei Drehung des Gewindeteil 106 axial verschiebt, wobei die durch das Reibmoment im Gcwindetrieb und ggi. ein zusätzliches Reibmoment wählbarer Grb'ße, erzeugte Tangentialkraft je nach Drehrichtung über die Schaltstempel 110, 111 jeweils einen der voneinander unabhängigen Schalter 112, 113 die im Gehäuse angeordnet sind, betätigt. Diese Schalter schließen Stromkreise in welchen die Stellmagnete 119, 120 des E eumatikschalters liegen. Der Eneumatikschalte 118 ist in Nullage gezeichnet.
Er besitzt Anschlüsse 121 und lct', die mit dem Speicher des Evakuierungssystems (18, 4, 5) verbunden sind. Unterdruckquelle 18 evakuiert diesen über Rückschlagventil 49.
rie Anschlüsse 123 und 124 führen zu den Arbeitselementen 125 und 126. Die Arbeitsstangen 125'und 126' arbeiten am Lenkhilfshebel 1C.
Im vorliegenden Beispiel sind die Arbeitselemente 125 und 126 in nullage evakuiert. Der Belüftungsans'ohluß 122 des Pneumatikschalters eitrd durch die beiden Steuerscheiben abgeschlossen. ii7ird nun durch Drehung des Lenkrades 5 das Lenkgetriebe aus der nullage gebracht, wird auch der Schalter 112 des Gebers geschlossen und durch den zugehörigen Magnet 120 der Steuerkolben in die gestrichelt gezeichnete Lage gestellt. Dadurch wird Arbeitselement 126 mit der Belüftung 122 verbunden und der Luftdruck wird am Xrboitselement 125 wirksam. Die damit erzeugte Kraft wird über Arbeitsstange 125' als Servokraft am Lenkhilfshebel 10 wirksam. Bei Rückdrehung wird der Stromkreis unterbrochen. Die Federn 127 und 128 stellen den Pneumatikschalter in Nullage.
Seide Arbeitselemerte bleiben wieder über 50 evakuiert.
Durch die Anordnung, beide Arbeitselemente in Nullage zu evakuieren, wird die ansprechzeit wesentlich verringert.
Figur 7 zeigt eine Anordnung des Gewindestückes 106 auf einer Lenkspindel 6. Die mutter 107 besitzt eine Steuerkurve 106, die in nullage mit ihren Ausnehmungen 137 und 138 zwischen den Schaltstempeln 110 und 111 der zwei voneinander unabhängigen Eneumatikschaltern 130, 131 steht. In der Fig. 7 ist durch Drehung des Lenkrads 5 die Steuerkurve in Pfeilrichtung verschoben und legt sich an die obere Führungsfläche 129 an. Dadurch wurde Schaltstempel 111 gegen die Kraft Pr nach außen verschoben und betatigt über eine Ubersetzung ein Pneumatikumschaltventil 130. Wlrd die Steuerkurve weiter in ifeilrichtung bewegt, kommt eine Ausnehmung 132 in die Höhe der Schal ts tempel und das Pneumatikventil 13C schaltet in ruhelage. Dadurch kann die Servokraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Lenkrades 5 unterbrochen werden, was z.B. beim Fndausschlag der gelenkten Räder erforderlich ist, um Uberbeanspruchung im Gestänge zu vermeiden. Wirddas Lenkrad aus dieeer Stellung zurückgedreht, legt sich die Steuerkurve an die untere Führungsfläche 133 des Gehäuses an. Dadurch wird das Eneumatikventil 131 betätigt und die Servokraft steht für die Rückstellung der Lenkung zur Verfügung.

Claims

1 atentansprüche

1) Servo-Eirrichtung für die Lenkung yon Kraftfahrzeugen, bestehend aus nach außen hin abgedichteten Arbeiten elementen, die ausgebildet sind als Gehäuse mit axial beweglichen lioll- oder Faltenbälgen oder Kolben, an denen Ubertragungeelemente für die erzeugte Servokraft befestigt sind und bestehend aus Steuerorganen, die beim Betätigen der Lenkung für die gewünschte Lenkcharakteristik sorgen, dadurch gekennzeichnet, daß ein kompressibles Arbeitsmedium, vorzugsweise Luit im Unterdruckbereich p<l ata und/oder im Überdruckbereich p> 1 ata zur Erzeugung der Servokraft verwendet wird, welches im Arbeitsraum der Arbeitselemente (14) die Flächen des axial beweglichen Teils (67) beaufschlagt.

2) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das irbeitemedium nach dem Entnahmesystem vorzugsweise im niedrigen Druckbereich durchgesetzt wird.

3) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmedium im erforderlichen Druckbereich in einem Speicher (50) bevorratet wird, so daß die Servo-Unterstützung der Lenkung auch ohne Betrieb des Antriebßm.otore des Fahrzeuges oder einer Pumpe noch eine Zeitlang aufrecht erhalten wird.

4) Servo-Eirri¢htung nach Anspruch 1 - 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitselemente einfach- oder doppeltwerkend ausgebildet sind und einzeln oder gruppenweise angeordnet sein können (14, 79, 80, 125, 126).

5) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungselement (16) vorzugsweise als Stange (68) ausgebildet, an einer Gehäusehälfte (14') des Arbeitselementes (14) um mindestens eine Achse schwenkbar, Vorzungsweise kardanisch (73, 74) gelagert ist.

6) Servo-Einrichtung nach Anspruch l - 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmedium durch den Unterdruck im Saugrohr (18) eines Fahrzeugmotors (2) auf den erforderlichen Druck gebracht wird, und über ein Regelsystem (19) dem Pneumatikschalter (13, 118, 150, 131) zugeführt wird.

7) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmedium durch eine lunge auf den erforderlichen Druck, p>1 ata, gebracht wird, die entweder vom Fahrzeugmotor oder von einer Hilfskraft (54) angetrieben wird.

8) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 7 dadurch Rekernzeichnet, daß die Erzeugung des Arbeitsdruckes p< 1 ata sowohl vom Saugrohr (18) des Fahrzeugmotor (2) als auch von mindeatens einer von einer Hilfskraft (54) angetriebenen Pumpe (53) erfolgt, wobei jede Evakuierungsquelle (18,53) durch Rückschlagventile (49, 62) abgesichert ist und auf mindestens einen Speicher (50) arbeiten.

9) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, daß Speicher (50) mit einem Druckfühler zusammenarbeiten, der bei Abweichung vom erforderlichen Druckniveau im Speicher die zusätzliche Evakuierung mittels hilfskraftgetriebener Pumpe (53) einleitet.

10) Servo-Tinrichtung nach Anspruch 1 - 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (54) der Pumpe (53) auch für andere Aufgaben im Fahrseug (55, 58) genutzt und auch von diesen sugeordneten Kennwerten gesteuert (57, 60, 59) wird.

11) Servo-F.inrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskraft des Antriebsmotors (54) der rumpe (53) vor der Inbetriebsetzung des Fahrzeugmotors (2) eingeschaltet (61) wird und nach Stillstand oder Abschaltung des Bahrseugmotors durch eine zusätzliche Schaltung von Hand oder automatisch, vorzugsweise zeitabhängig, abgeschaltet wird.

12) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 11 dadurch gekennzeichnet, daß im Fvakuierungssystem nach dem Speicher (50) ein oder mehrere Druckregler (63, 64, 65) hintereinander oder parallel arbeitend angeordnet sind, die abhängig von verschiedenen Betriebskennwerten des Motors und/oder des Fahrzeugs den Arbeitsdruck modulieren bevor das Arbeitsmedium dem Pneumatikschalter (13, 33, 118) zugeführt wird.

13) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 12 dadurch gekennzeichnet, daß Druckr.gler in wählbaren Gangstufen des Getriebes, s.B. Leerlaui, 1. Gang, 2. Gang, Rückwärtsgang auf den höchsten Unterdruck am Pneumatikschalter regeln.

14) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 13 dadurch gekennzeichnet, daß ein Geber (13, 27, 28, 92; 106, 107, 108) die Winkeländerung des Lenkrades (5) beim Lenkvorgang auf den Pneumatikschalter (29, 92; 130, 131) überträgt, der dann je nach gewünschter Richtungsänderung das eine oder andere Arbeitselement (14', 14''; 125, 126) ansteuert.

15) Serro-F:inrichtung nach Anspruch 1 - 14 dadurch' gekennzeichnet, daß bei der Unterdruck-Entnahme von Saugrohr des Verbrennungsmotors eine autometische Servokraft-Anpassung bei direktem Gang dadurch stattfindet, daß bei hoher Motordrehzahl und somit auch bei hoher Geschwindigkeit infolge der weit geöffneten Drosselklappe niedriger Unterdruck anfällt, fle ein.

niedrige Servokraft nur Folge hat, während bei geschlossener Drosselklappe - d. h. niedriger Drehzahl und Geschwindigkeit - hoher Unterdruck und somit auch eine große Servokraft vorhanden ist.

16) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 15 dadurch gekennzeichnet, daß Pneumatikschalter für Unterdruck oder Überdruck vorzugsweise als Drehechalter atisgebildet sind.

17) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 16 dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikschalter (13, 118) mechanisch, pneumatisch oder elektrisch angesteuert wird.

18) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsräume der Arbeitselemente (14', 14''; 125, 126) in Ruhelage d.h.

bei Geradeausfahrt sowohl mit dem Druck des Arbeitsmediums, p< 1, als auch mit atmosphärischem Druck beaufschlagt sein können.

19) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 18 dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Lenkung zusammenarbeitende Geber (106, 107, 108;) auf zwei voneinander unabhängige lneumatikumschaltventile (130, 131) arbeitet.

20) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 19 dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Geber, der aus einem Gewindestück (106)und Mutter (107) besteht, die tter eine Steuerkurve (108) aufweist, deren obere und untere Arbeitsfläche Ausnehmungen beiderseits (137, 138) und/oder einseitig (132, 136') aufweisen.

21) Servo-Einrichtung nach nspruch 1 - 20 dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen Lenkung (6) und weber mit Steuerschalter (13, 26, 27, 28) bestehende reibmoment Größer ist als das Reibmoment des Pneumatikschalters (29, 32).

22) Servo-Einrichtung nach Anspruch 1 - 21 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswinkel des Steuersektorn (29) durch Anschläge (30, 31) begrenzt und kleiner als der Drehwinkel der Lenkung (5, 6) ist.

L e e r s e i t e