Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die

Hilfskraftlenkung enthält ein Lenkventil, das zwei Einlaß- Sitzventile und zwei Auslaß-Sitzventile aufweist, die über eine Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Dreh¬ bewegung einer Lenkspindel verstellbar sind. Die Schließ- körper der Auslaß-Sitzventile und deren Betätigungsstößel werden durch die Kraft von Zentrierfedern in Richtung auf die Betätigungseinrichtung gedrückt, so daß die Betäti- gungssstößel an der Betätigungseinrichtung anliegen. Dabei werden die Schließkörper der Einlaß-Sitzventile durch die Kraft von Druckfedern in Schließrichtung beaufschlagt, so daß die Einlaß-Sitzventile in der Neutralstellung des Lenk¬ ventils geschlossen sind. Die Auslaß-Sitzventile sind in der Neutralstellung des Lenkventils geöffnet. Die Einlaß- Sitzventile werden erst nach dem Schließen des jeweiligen zugehörigen Auslaß-Sitzventils geöffnet.

Eine derartige Hilfskraftlenkung mit geschlossener Mitte ist bekannt aus der DE-Al-41 26 020. Eine solche Hilfskraftlenkung weist einen linearen Kennlinienverlauf auf. Dies bedeutet, daß bei hohen Servodrücken das Betäti¬ gungsmoment stark ansteigen kann.

Bei heute gebräuchlichen Hilfskraftlenkungen mit offe¬ ner Mitte ist es jedoch üblich, das Betätigungsmoment ab einem bestimmten Druck im Servomotor nur noch unwesentlich zu erhöhen. Dies bedeutet, daß die Kennlinie ab diesem be¬ stimmten Punkt steiler verläuft. Man nennt diesen Effekt "Abschneidung" oder "Betätigungsmomentbegrenzung".

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gat¬ tungsgemäße Hilfskraftlenkung, d. h. eine Hilfskraftlenkung mit geschlossener Mitte, derart zu verbessern, daß mit ihrem Lenkventil Kennlinien erzeugt werden können, die in ihrer Form den Kennlinien heute gebräuchlicher Hilfskraft¬ lenkungen mit offener Mitte möglichst nahe kommen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn¬ zeichnete Hilfskraftlenkung gelöst. Die Lösung erfolgt da- durch, daß bei einer gattungsgemäßen Hilfskraftlenkung für jede Seite des Lenkventils ein Begrenzungskolben vorgesehen ist, der einerseits von dem in einem Arbeitsraum eines Ser¬ vomotors herrschenden Druck und andererseits von einer Be¬ grenzungsfeder beaufschlagt ist. Die Begrenzungsfeder hält in Neutralstellung des Lenkventils den Begrenzungskolben in einem Abstand von dem Schließkörper des Einlaß-Sitzventils. Dadurch werden ab einem bestimmten Servodruck die mechani¬ schen Zentrierkräfte des Lenkventils reduziert. Der Begren¬ zungskolben wirkt dann auf den Schließkörper des Einlaß- Sitzventils ein, wenn die Kraft des auf den Begrenzungskol¬ ben wirkenden Druckes die Kraft der Begrenzungsfeder über¬ steigt. Wesentlich ist dabei, daß der Begrenzungskolben auf den Schließkörper des Einlaß-Sitzventils wirkt und nicht auf den Schließkörper des Auslaß-Sitzventils. Dadurch wird erreicht, daß beim Zurücklenken eine Ventilkennlinie ent¬ steht, nach der beim

Absinken des Druckes im Servomotor das Betätigungsmoment am Lenkhandrad stetig abnimmt.

Die Funktion des Begrenzungskolbens wird dadurch ver¬ bessert, daß der Querschnitt des Begrenzungskolbens kleiner ausgeführt ist als der Querschnitt des Schließkörpers des Einlaß-Sitzventils.

Bis hierher ist die Lösung Gegenstand der älteren Pa¬ tentanmeldung P 43 18 102.3. Bei dieser Ausführung muß die Zentrierfeder so dimensioniert sein, daß sie alleine die volle mechanische Kraft zur Anlage des Betätigungsstößels an der Betätigungseinrichtung aufbringen kann. Die Feder muß daher entsprechend groß dimensioniert sein.

Dieser Nachteil soll vermieden und ein kompakterer Aufbau ermöglicht werden. Gleichzeitig sollen die Montage und die Einstellung des Ventils vereinfacht werden.

Dies geschieht dadurch, daß sich je eine Zentrierfeder und eine Begrenzungsfeder an ihren dem BetätigungsStößel zugewandten Enden an einem gemeinsamen Federteller abstüt- zen. Der Federteller steht in Wirkverbindung mit dem Betä¬ tigungsstößel. Dadurch wirken beide Federn, die Zentrierfe¬ der und die Begrenzungsfeder, gemeinsam auf den Betäti¬ gungsstößel, d. h., daß die Begrenzungsfeder gleichzeitig einen Teil der Zentrierfunktion mit übernimmt, wodurch die Zentrierfeder entsprechend schwächer ausgelegt werden kann.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er¬ findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin¬ dung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und ein¬ zelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zen- trierfeder koaxial innerhalb der Begrenzungsfeder angeord¬ net. Damit der Federteller auf den Betätigungsstößel ein¬ wirken kann, wird der Betätigungsstößel mit einem zylindri¬ schen Fortsatz versehen, der den Begrenzungskolben abge¬ dichtet durchdringt und bis zu dem Federteller reicht. Durch einen Kanal in dem Fortsatz wird eine Verbindung her-

gestellt von dem einen Arbeitsraum des Servomotors zu einem an den Begrenzungskolben angrenzenden Begrenzungsraum. Durch diesen integrierten Durchgangskanal kann eine außen¬ liegende Leitungsverbindung entfallen.

Besonders einfach montiert und eingestellt werden kann das Ventil dann, wenn je ein Einlaß-Sitzventil und ein Aus¬ laß-Sitzventil in einer einschiebbaren bzw. einschraubbaren Patrone zusammengefaßt werden. Die beiden Patronen können dann von einer Seite her in das Ventilgehäuse eingesetzt werden. Die innere Patrone wird eingeschoben, die äußere wird eingeschraubt. Die äußere, eingeschraubte Patrone weist zwei koaxial zueinander angeordnete Einstellschrauben auf. Durch eine Verstellung der radial äußeren Einstell- schraube kann auf einfache Weise der Abstand der beiden

Patronen zueinander und damit die Länge der offenen Ring¬ spalte der Auslaß-Sitzventile eingestellt werden. Wird da¬ gegen die radial innere Einstellschraube verstellt, so läßt sich dadurch die Lage der beiden Auslaß-Sitzventile zu der Betätigungseinrichtung und damit ihre Symmetrie einstellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu¬ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemä¬ ße Hilfskraftlenkung;

Fig. 2 den Längsschnitt durch das Lenkventil der

Hilfskraftlenkung der Fig. 1 nach der Linie II-II.

In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Ritzel 2 in zwei Lagern 3 und 4 drehbar gelagert. Das Ritzel 2 trägt an sei¬ nem einen Ende einen Lenkspindelanschluß 5 für den Anschluß an ein Lenkorgan, beispielsweise eine nicht dargestellte Lenkspindel mit einem Lenkhandrad. Eines der Lager, vor¬ zugsweise das Lager 3, das in der Nähe des Lenkspindelan¬ schlusses 5 liegt, ist als Festlager ausgebildet. Das ande¬ re Lager, vorzugsweise das Lager 4, das dem Lenkspindelan¬ schluß 5 abgewandt ist, ist als Loslager ausgebildet. Mit "Loslager" wird hier ein Lager, beispielsweise ein Rillen¬ kugellager, bezeichnet, das zwar in axialer Richtung fest¬ gelegt sein kann, in radialer Richtung aber innerhalb be¬ stimmter Grenzen bewegt werden kann. Dadurch ist das Rit¬ zel 2 schwenkbar gelagert.

Das Ritzel 2 steht über sei e Verzahnung in Eingriff mit einer Zahnstange 6, die in dem Lenkgehäuse 1 axial ver¬ schiebbar geführt ist. Zur Hilfskraftunterstützung dient ein Servomotor 7, dessen Kolbenstange 8 fest mit der Zahn- stange 6 verbunden ist. Der Servomotor 7 enthält zwei Ar¬ beitsräume 10 und 11, die über Arbeitsleitungen 12 und 13 mit zwei Zylinderanschlüssen 14 und 15 eines Lenkventils 16 verbunden sind. Das Lenkventil 16 weist außerdem noch zwei Zulaufanschlüsse 17 und 18 auf, die an einen Speicher 20 angeschlossen sind. Der Speicher 20 wird von einer nicht dargestellten Servopumpe mit Druckmittel versorgt. An zwei Rücklaufanschlüssen 21 und 22 ist ein Behälter 23 ange¬ schlossen.

Das Lenkventil 16 enthält zwei Einlaß-Sitzventile 24 und 25 und zwei Auslaß-Sitzventile 26 und 27. Jeweils ein Einlaß-Sitzventil 24 bzw. 25 und ein Auslaß-Sitzventil 26 und 27 sind koaxial zueinander angeordnet.

Die beiden Teile des Lenkventils 16 mit je einem Ein¬ laß-Sitzventil 24 bzw. 25 und je einem Auslaß-Sitzventil 26 bzw. 27 sind im wesentlichen gleich ausgebildet. Der ge¬ nauere Aufbau des Lenkventils 16 wird deshalb im folgenden anhand nur eines Teiles - in Fig. 2 der rechte Teil - des

Lenkventils 16 mit dem Einlaß-Sitzventil 25 und dem Auslaß- Sitzventil 27 beschrieben.

In der Neutralstellung des Lenkventils 1 ist das Ein- laß-Sitzventil 25 geschlossen. Dies wird dadurch erreicht, daß dessen Schließkörper 28 durch die Kraft einer Zuhalte¬ feder 30 in Schließrichtung gegen einen gehäusefesten Ven¬ tilsitz 31 beaufschlagbar ist. Die Zuhaltefeder 30 stützt sich einerseits an dem Schließkörper 28 und andererseits an einem gehäusefesten Bauteil 32 ab. Sie könnte sich aber mit gleicher Wirkung auch am unten beschriebenen Betätigungs¬ stößel 35 abstützen.

Das Auslaß-Sitzventil 27 ist gebildet durch einen Ven- tilsitz 33, der an dem Schließkörper 28 des Einlaß-Sitzven¬ tils 25 ausgebildet ist und durch einen Schließkörper 34. Der Schließkörper 34 besitzt auf seiner einen Seite einen Betätigungsstößel 35 und auf seiner anderen Seite einen Fortsatz 36. Der Betätigungsstößel 35 wirkt mit einer Betä- tigungseinrichtung 37 zusammen, die beispielsweise durch den Außenring des Loslagers 4 gebildet ist. Die Bedeutung des Fortsatzes 36 wird im weiteren Verlauf der Beschreibung erklärt.

Zusätzlich zu dem Einlaß-Sitzventil 25 und dem Auslaß- Sitzventil 27 ist ein Begrenzungskolben 38 vorgesehen. Der Begrenzungskolben 38 ist in die eine Richtung, die dem Ein¬ laß-Sitzventil 25 und dem Auslaß-Sitzventil 27 abgewandt ist, von einer Begrenzungsfeder 40 beaufschlagt. In seine andere Richtung ist der Begrenzungskolben 38 von einem

Druck beaufschlagt, der in einem angrenzenden Begrenzungs¬ raum 41 herrscht. Der Begrenzungsraum 41 ist über einen Durchgangskanal 42 in dem Fortsatz 36, der den Begrenzungs¬ kolben 38 abgedichtet durchdringt, verbunden mit dem Arbeitsraum 10 des Servomotors 7, so daß in dem Begren¬ zungsraum 41 jeweils der gleiche Druck herrscht wie in dem Arbeitsraum 10. In der Neutralstellung des Lenkventils ist die Kraft der Begrenzungsfeder 40 größer als die Kraft des in dem Begrenzungsraum 41 herrschenden Druckes. Damit wird der Begrenzungskolben 38 in der Neutralstellung des Lenk¬ ventils 16 in Anlage gehalten an einer Anschlagschulter 43 des Lenkgehäuses 1. Zwischen dem Begrenzungskolben 38 und dem Schließkörper 28 des Einlaß-Sitzventils 25 besteht in der Neutralstellung des Lenkventils ein Abstand, der erst dann überbrückt wird, wenn der Begrenzungskolben 38 durch den in dem Begrenzungsraum 41 herrschenden Druck gegen die Kraft der Begrenzungsfeder 40 in Richtung auf den Schlie߬ körper 28 verschoben wird. Der wirksame Querschnitt des Begrenzungskolbens 38, der von dem in dem Begrenzungs- räum 41 herrschenden Druck beaufschlagt wird, ist kleiner als der wirksame Querschnitt des Schließkörpers 28 des Ein¬ laß-Sitzventils 25.

Die Begrenzungsfeder 40, die im Inneren eines topfför- migen Fortsatzes des Begrenzungskolbens 38 angeordnet ist, stützt sich einerseits an dem Begrenzungskolben 38 und an¬ dererseits an einem Federteller 44 ab. An dem Feder¬ teller 44 stützt sich außerdem eine Zentrierfeder 45 ab. Die Zentrierfeder 45 wird an ihrem anderen Ende von einem gehäusefesten Bauteil in der Form einer inneren Einstell¬ schraube 46 abgestützt.

Der Federteller 44 steht in Wirkverbindung mit dem Fortsatz 36 des Schließkörpers 34 und damit mit dem Betäti- gungsstößel 35. Über den Federteller 44 drücken somit so-

wohl die Zentrierfeder 45 als auch die Begrenzungsfeder 40 auf den Betätigungsstößel 35 und halten diesen in Anlage an der Betätigungseinrichtung 37. Die Zentrierfeder 45 ist zweckmäßigerweise koaxial innerhalb der Begrenzungsfeder 40 angeordnet.

Der Speicher 20 ist über entsprechende Kanäle mit ei¬ ner Zulaufkammer 47 verbunden, die an dem Einlaß-Sitzven¬ til 25 angeordnet ist. Eine Kammer 48, die die Zuhalte- feder 30 enthält und die in der Neutralstellung des Lenk¬ ventils 16 von der Zulauf ammer 47 getrennt ist, ist mit dem Arbeitsraum 10 des Servomotors 7 verbunden, so daß in der Kammer 48 der gleiche Druck herrscht wie in dem Begren¬ zungsraum 41. Die Kammer 48 steht außerdem über das in der Neutralstellung des Lenkventils 16 offene Auslaß-Sitzventil 27 und entsprechende Kanäle mit dem Druckmittelbehälter 23 in Verbindung.

Das Einlaß-Sitzventil 25 und das Auslaß-Sitzventil 27 sind mit den dazugehörigen Bauelementen in einer ein¬ schraubbaren Patrone 50 zusammengefaßt. Das Einlaß-Sitzven¬ til 24 und das Auslaß-Sitzventil 26 sind entsprechend in einer einschiebbaren Patrone 51 angeordnet. Beide Patro¬ nen 51 und 50 werden von einer Seite her in eine Sackboh- rung 52 des Lenkgehäuses 1 eingeschoben bzw. eingeschraubt. Die einschraubbare Patrone 50 bildet gleichzeitig eine äußere Einstellschraube 53, die koaxial ausgebildet ist zu der inneren Einstellschraube 46.

Durch eine Verstellung der radial äußeren Einstell¬ schraube 53 kann der Abstand der beiden Patronen 50 und 51 zueinander und damit die Summe der Längen der offenen Ringspalte der Auslaß-Sitzventile 26 und 27 eingestellt werden. Werden auf diese Weise die Ringspalte beispiels-

weise vergrößert, so ist zum Schließen dieser Spalte durch Drehung am Lenkhandrad ein entsprechend größeres Moment erforderlich.

Dreht man dagegen an der radial inneren Einstell¬ schraube 46, so verstellt man die Lage der beiden Auslaß- Sitzventile 26 und 27 in bezug auf die Betätigungseinrich¬ tung 37 und damit ihre Symmetrie. Wird die Einstell¬ schraube 46 beispielsweise nach innen gedreht, d. h. in Fig. 2 nach links, so verkleinert sich der Ringspalt des

Auslaß-Sitzventils 27 und der Ringspalt des Auslaß-Sitzven¬ tils 26 wird in gleichem Maße vergrößert. Dadurch kann eine Verstellung an dem linken, schwer zugänglichen Ventilteil entfallen.

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung beschrieben: Wird durch eine Drehung des nicht dargestellten Lenkhandrades die Betätigungseinrich¬ tung 37 beispielsweise nach links bewegt, so schließt zu- nächst das Auslaß-Sitzventil 27. Der Schließkörper 34 des Auslaß-Sitzventils 27 nimmt bei seiner weiteren Bewegung den Schließkörper 28 des Einlaß-Sitzventils 25 mit, so daß dieses Ventil öffnet. Das unter Druck stehende Druckmittel strömt aus der Zulaufkammer 47 in die Kammer 48 und damit sowohl in den Arbeitsraum 10 als auch in den Begrenzungs¬ raum 41. Der in der Kammer 48 herrschende Druck wirkt als Rückwirkungsdruck auf den Schließkörper 28 des Einlaß-Sitz¬ ventils 25 und wirkt damit der Betätigungskraft der Betäti¬ gungseinrichtung 37 entgegen. Dieser Druck herrscht gleich- zeitig in dem Begrenzungsraum 41 und drückt den Begren¬ zungskolben 38 gegen die Kraft der Begrenzungsfeder 43 in Fig. 2 nach links. Überschreitet diese Druckkraft die Vor¬ spannkraft der Begrenzungsfeder 40, so bewegt sich der Be¬ grenzungskolben 38 nach links und drückt auf den Schließ- körper 28 des Einlaß-Sitzventils 25. Dadurch verringert

sich der wirksame Querschnitt an dem Schließkörper 28 um den wirksamen Querschnitt des Begrenzungskolbens 38 und die Rückwirkungskraft vermindert sich entsprechend.

Steigt der Druck im Arbeitsraum 10 und damit in der Kammer 48 so weit an, daß die Kraft auf den Schließkör¬ per 28 vermindert um die Kraft auf den Begrenzungskolben 38 die Vorspannkraft der Zentrierfeder 45 übersteigt, so hebt der Betätigungsstößel 35 von der Betätigungseinrichtung 37 ab. Danach findet keine weitere Drucksteigerung mehr statt.

Wird anschießend die Kraft an der Betätigungseinrich¬ tung 37 vermindert, so bleibt der Druck in dem Arbeits¬ raum 10 so lange eingesperrt, bis die hydraulische Kraft an dem Schließkörper 34 des Auslaß-Sitzventils 27 die mechani¬ sche Schließkraft überwindet und das Auslaß-Sitzventil 27 öffnet.

Bezugszeichen

1 Lenkgehäuse 33 Ventilsitz

2 Ritzel 34 Schließkörper (von 27)

3 Lager 35 Betätigungsstößel

4 Lager 36 Fortsatz

5 Lenkspindelanschluß 37 Betätigungseinrichtung

6 Zahnstange 38 Begrenzungskolben

7 Servomotor 39 -

8 Kolbenstange 40 Begrenzungsfeder

9 - 41 Begrenzungsraum

10 Arbeitsraum 42 Durchgangskanal

11 Arbeitsraum 43 Anschlagschulter

12 Arbeitsleitung 44 Federteller

13 Arbeitsleitung 45 Zentrierfeder

14 Zylinderanschluß 46 Einstellschraube

15 Zylinderanschluß 47 Zulaufkammer

16 Lenkventil 48 Kammer

17 Zulaufanschluß 49 -

18 Zulaufanschluß 50 Patrone

19 - 51 Patrone

20 Speicher 52 Sackbohrung

21 Rücklaufanschluß 53 Einstellschraube

22 Rücklaufanschluß

23 Behälter

24 Einlaß-Sitzventil

25 Einlaß-Sitzventil

26 Auslaß-Sitzventil

27 Auslaß-Sitzventil

28 Schließkörper (von 25)

29 -

30 Zuhaltefeder

31 Ventilsitz

32 gehäusefestes Bauteil