DD150579A5

DD150579A5 - Hydrostatische hilfskraftlenkung, insbesonderefuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DD150579A5
Application number: DD80221010A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Liebert; Werner Tischler
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-09
Publication date: 1981-09-09
Also published as: ES491351A0; FR2456027B1; IN154945B; JPS6350238B2; GB2050268A; SU1190980A3; BG44705A3; AR224264A1; YU103080A; DK182080A; ES8101483A1; FR2456027A1; PL224127A1; JPS55152672A; GB2050268B; DE2919050C2; US4354350A; PL121583B1; DE2919050A1; YU41707B

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung in der Bereitstellung einer wirtschaftlich einsetzbaren und hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden hydrostatischen Hilfskraftlenkung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge, liegt, besteht die Aufgabe darin, stets eine Leichtgaengigkeit dieser Hilfskraftlenkung zu gewaehrleisten und ein Verklemmen desselben auszuschlieszen. Erfindungsgemaesz ist nunmehr vorgesehen, dasz innerhalb des Drehsteuerschiebers eine Kupplungshuelse angeordnet ist, die mit der Antriebswelle mittels einer kardanischen Ausgleichskupplung drehfest gekuppelt, zwischen Anlaufflaechen axial festgelegt und ueber einen Fuehrungssteg sowie ueber Steilgewindeprofile in der Kupplungshuelse im Drehsteuerschieber gelagert ist.

Description

1010 -4- Berlin, den 11.7.1980

AP B 62 D/221 010 57 360/27

Hydrostatische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach der DS-OS 1 751 979 ist bereits eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung mit einer Handzahnradpumpe, bestehend aus einem gehäusefesten, innenverzahnten Zahnring und einem in diesem gelagerten, außenverzahnten, einen Zahn weniger als dieser aufweisenden Zahnrad, auf das über eine Gelenkkupplung mit Verdrehspiel eine Drehung einer Antriebswelle gegen die Kraft von Federelementen übertragen werden kann, und einem Drehsteuerschieber, der bei einer Drehung der Antriebswelle gegen die ICraft der Federelemente aus der neutralen Mittelstellung in 'Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkhandrades in beiden Richtungen axial verschiebbar ist und so das über die Handzahnradpumpe zugeführte Druckmittel einem der beiden Zylinderräume eines die Lenkbewegung bewirkenden Servomotors zuführt bekannt. Dabei ist ein einziger, schraubenförmiger Schlitz in der Antriebswelle vorgesehen, in den ein im Drehsteuerschieber eingesetzter Mitnehmerstift eingreift. Durch diese bekannte Maßnahme ist in bekannter V/eise eine Axialverschiebung des Drehsteuerschiebers innerhalb eines bestimmten Steuerspiels möglich.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der zur axialen Verschiebung des Drehsteuerschiebers zusammenwirkende

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Gewindegang in der Antriebswelle einerseits und durch den Mitnehmerstift im Drehsteuerschieber andererseits derart erfolgt, daß ein gegebener Mittenversatz und Fluchtungsfehler zwischen der Antriebswelle und dem Drehsteuerschieber durch eine erhöhte Reibung zum Verklemmen des Drehsteuerschiebers in seiner engen Passung im Gehäuse führt»

Selbst wenn Fluchtungsfehler vernachlässigbar klein sein sollten, ergeben sich beim Drehen des Lenkhandrades erhöhte Reibungsv/erte zwischen dem Drehsteuerschieber und der engen Passung im Gehäuse dadurch, daß nur ein Mitnehmerstift vorhanden istf so daß bei einer Drehmomentübertragung am Mit«. nehmerstift eine Kräftezerlegung auftritt. Während die axiale Kraftkomponente den Drehsteuerschieber verschiebt, führt die in Umfangsrichtung erzeugte Kraftkomponente zu einem Verkippen - und im Extremfall zu einem Verspannen - des Drehsteuerschiebers gegenüber dem Gehäuse,

Darüber hinaus birgt diese Anordnung den !lachteil, daß als Rückstellelement ein Drehstab verwendet wird, der zwischen der Antriebswelle und dem Drehsteuerschieber wirkt, d· h. er stützt sich zwangsläufig auf dem Gewindegang ab_e Dies führt zu einer erhöhten Schwergängigkeit*

Als nachteilig erweist sich auch, daß die Verbindung von der Antriebswelle zur Handzahnradpumpe über den Drehsteuerschieber erfolgt« Die wirksamen Kräfte führen dadurch zu einer Verformung des Drehsteuerschiebers, der somit einem erhöhten Verschleiß unterliegt.

Um diesen Nachteil auszugleichen, ist es bereits durch die DE-PS 14 80.720 bekannt, als Verstelleinrichtungen zum

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axialen Verschieben des Drehsteuerschiebers mindestens zwei, vorteilhafterweise drei Steilgewindegänge im Drehsteuerschieber und eine entsprechende 2ahl an Mitnehmerzapfen an der Antriebswelle vorzusehen. Diese Maßnahmen bringen jedoch in den meisten Fallen nicht den gewünschten Erfolg, da bei Pluchtungsfehlern und Mittenversatz zwischen der Antriebswelle und dem Drehsteuerschieber eine Kräfteabstutzung nur an einem Gewindegang bzw. einem Mitnehmerzapfen erfolgt« Eine Verspannung zwischen dem Drehsteuerschieber und der Gehäusepassung ist so trotzdem mögliche

Ein weiterer Nachteil der bekannten Lenkeinrichtung besteht darin, daß die Zentrierung des Drehsteuerschiebers inseine neutrale Mittelstellung durch eine in axialer Richtung wirkende Schrauben-Druckfeder bewirkt wird, so daß bei axialer Verschiebung des Steuerschiebers die in axiale Richtung wirkende Rückstellkraft der Zentrierfeder auf dem Gewindeeingriff abgestützt wird, wodurch SchwergÜngigkeit in der Betätigung und träge Rückstellung des Drehsteuerschiebers in seine neutrale Mittelstellung hervorgerufen wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer wirtschaftlich einsetzbaren und hohe Gebrauchswerteigensehaften aufweisenden hydrostatischen Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Hilfskraftlenkung zu schaffen, welche sich durch eine stetige Leichtgängigkeit auszeichnet und ein Verklemmen ausgeschlossen ist»

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nunmehr dadurch gelöst, daß innerhalb des Drehsteuerschiebers eine Kupplungshülse angeordnet ist, die mit der Antriebswelle mittels einer kardanisehen Ausgleichskupplung drehfest gekuppelt, zwischen Anlaufflächen axial festgelegt und über einen Führungssteg sowie über Steilgewindeprofile in der Kupplungshülse im Drehsteuerschieber gelagert ist₀

Im Sinne der Erfindung ist weiterhin, daß die Kupplungshülse über ein Kreuzschlitzgelenk mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist«

Ebenfalls als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Kupplungshülse zwischen den Anlaufflächen der Antriebswelle und den Anlaufflächen der Anlaufscheibe, die sich an der Gelenkwelle abstützt, axial festgelegt ist.

In v/eiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß je drei Steilgewindeprofile der Kupplungshülse im Drehsteuerschieber miteinander eine Steilgewindeverbindung bilden.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn Federelemente vorgesehen sind, welche mit der Kupplungshülse einerseits und mit der Gelenkwelle andererseits drehfest gekuppelt sind»

Zweckmäßigerweise bildet die Kupplungshülse mit der Gelenkwelle eine, die relative Verdrehung zwischen der Antriebswelle und der Gelenkwelle begrenzende Anschlagkupplung. Hierbei ist es auch vorteilhaft, wenn die Kupplungshülse zwei gegenüberliegende radiale Schlitze, die durch. Anschläge begrenzt v/erden, aufweist, derart, daß- die Kupplungshülse den in die.Gelenkwelle radial, spielfrei eingesetzten Mit-

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nehmerstift mit Verdrehspiel umschließt·

Die Vorteile der Erfindung sind im wesentlichen darin begründet, daß die Lagerung des Drehsteuerschie"bers sich allein an der engen Passung im Gehäuse ausrichtet· Ein Verklemmen zwischen dem Drehsteuerschieber und einer die Drehbewegung vom Lenkhandrad weiterleitende Kupplungshülse aufgrund eines Mittenversatzes oder Fluchtungsfehlers ist ausgeschlossen»

Au s führung sbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele erläuterte Dabei zeigen im einseinen:

Pig« 1: eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung mit Blattfedern;

Pig. 2: einen Querschnitt durch Pig. 1 längs der Linie II-II;

Pig· 3: einen Querschnitt durch Pig. 1 längs der Linie III-III;

Pig· 4: einen Querschnitt durch Pig. 1 längs der Linie IV-IV*

In Fig. 11 2 und 3 ist ein innenverzahnter Zahnring 1 zwischen einem Deckel 2 und einem Umlenk-Zwischenring eines Gehäuses 3 angeordnet und mit diesem und einem weiteren Abschlußdeckel 4 durch Schrauben 5 verbunden. Außerdem ist eine Handzahnradpumpe als Dosiereinrichtung vorgesehen·

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Dabei bildet ein, einen Zahn weniger als der Zahnring 1 aufweisendes, außenverzahntes Zahnrad 6 mit dem Zahnring 1 zwischen den Zähnen der beiden Teile und den am Zahnrad 6 angrenzenden Stirnflächen des Deckels 2 und des Gehäuses 3 Verdrängerzeilen 7·

Das Zahnrad 6 ist über eine Gelenkwelle 8 und einem Mitnehmerstift 21 mit Verdrehspiel mit einer Kupplungshülse verbunden, die wieserum über ein Kreuzschlitzgelenk 10 mit einer Antriebswelle 19 in drehfester Verbindung steht·

In einer Innenbohrung 3A des Gehäuses 3 ist ein Drehsteuerschieber 20 (im folgenden kurz "Drehschieber" genannt) koaxial zu der Kupplungshülse 9 gelagert· Die Lagerung erfolgt zum einen mittels eines ]?ührungsteges 12 an der Kupplungshülse 9« Zum anderen sind drei Steilgewindeprofile 13 und 14 in der Kupplungshülse 9 wie im Drehschieber 20 vorgesehen, die so zusammenwirken, daß die Kupplungshülse 9 über dieses Steilgewindeprofils 13 und 14 im Drehschieber 20 gelagert ist*

Der Drehschieber 20 ist über die Steilgewindeprofile 13 und 14 gegenüber der Kupplungshülse 9 axial verschiebbar und bis zu Anschlägen 24 begrenzt verdrehbar· Zwischen der Kupplungshülse 9 und der Gelenkwelle 8 sind ein paar Blattfedern 15 und 15a angeordnet· Zwei Mitnehmerstifte 21 und 22 dienen zur allseitigen gelenkigen, drehfesten Verbindung zwischen Zahnrad 6, Gelenkwelle 8 und Drehschieber 20*

Eine relative Verdrehung ist also zwischen der Kupplungshülse 9 und der Gelenkwelle 8 bis zu Anschlägen 24 möglich, die zwei gegenüberliegende radiale Schlitze 66 in der Kupp-

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lungshülse 9 ,begrenzen« In diese radialen Schlitze 66 greift - wie insbesondere aus Pig. 3 ersichtlich ist - der Mitnehmerstift 21, der in drehfester Verbindung mit der Gelenkwelle 8 steht. Dabei wird der Mitnehmerstift 21 radial spielfrei in der Innenbohrung der Kupplungshülse 9 geführt*

Um die Kupplungshülse 9 axial unverschiebbar zu lagern, stützt sie sich einerseits an einer Anlauffläche 64 der Antriebswelle 19 und andererseits an der Anlauffläche 63 einer Anlaufscheibe 65 ab, wobei sich die Anlaufscheibe 65 wiederum an der üelonkwelle 8 abstützt·

Zur Druckanregelung und zur Druckmittelverteilung ist das Gehäuse 3 und der Drehschieber 20 wie folgt ausgebildet: Eine zentrale Zulaufnut 26 ist an eine Servopumpe 27 angeschlossen und mit dem Inneren des Drehschiebers 20 durch einen Zulaufkanal 28 verbunden, Zv/ei der Zulaufnut 26 benachbarte Rücklaufnuten 29 und 30 stehen mit einem Druckmittelbehälter 31 in Verbindung. Je eine neben den Rücklaufnuten 29 und 30 liegende Zylindernut 32 bzw» 33 ist mit einem der beiden Zylinderräume 34 bzw. 35 eines Servomotors 36 verbunden. Auf der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 20 sind in bekannter Weise Ringnuten angeordnet, die in Neutralstellung des Drehschiebers 20 einen nahezu drucklosen Umlauf des Druckmittels von der Servopumpe 27 zu dem Druckmittelbehälter 31 gestatten und in axial verschobener Stellung des Drehschiebers 20 den freien Durchfluß absperren und eine der beiden Zylindernuten 32 bzw. 33 mit einer der beiden Rücklaufnuten 29 bzw. 30 in Verbindung bringen«

An den Enden des Drehschiebers 20 sind zv/ei Systeme 37 und 38 von gleichmäßig auf den Umfang verteilten Verteilerlängs-

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nuten 39 bzw« 40 angeordnet· Die Verteilerlängsnuten 39 und 40 sind in beiden Richtungen axial begrenzt und bilden mit ihren Abschlußkanten Steuerkanten, die mit den ihnen benachbarten Gehäusenuten zusammenwirken« Die Verteilerlängsnuten 39 und 40 der beiden Systeme 37 und 38 sind um eine halbe Teilung der Zähne des Zahnrades verdreht zueinander angeordnet»

Außerdem sind noch vorgesehen die notwendigen, durchgehenden Längsnuten 41 und 42 und ein durchgehendes Innenprofil mit Nuten 43 für die Druckmitteldurchführung von dem Zulaufkanal 28 zu dem einen System 38 der Verteilerlängsnuten 40«

Die Verteilerlängsnuten 39 und 40 sind in ITeutralstellung des Drehschiebers 20 abgesperrt« In den Lenkstellungen des Drehschiebers 20 sind die Verteilerlängsnuten 39 des einen Systems 37, je nach der Lenkrichtung, mit dem Zulaufkanal bzw, mit der Zylindernut -32 und die Verteilerlängsnuten 40 des anderen Systems 38 mit der Zylindernut 33 bzw. mit dem Zulaufkanal 28 verbunden·

Die Verbindung von den Verdrängerzellen 7 zu den Verteilerlängsnuten 39 und 40 erfolgt über Umlenkkanäle 44» Axialkanäle 45 und zwei Systeme von Steueröffnungen 46 und 47« Die Ausbildung der Umlenkkanäle 44 und der Axialkanäle 45 ist aus der DE-OS 27 18 148 bekannt und wird nicht näher beschrieben· Die Anzahl der Axialkanäle 45 entspricht der Anzahl der Zahnlücken des Zahnringes 1·

Die Steueröffnungen 46.und 47 sind als Bohrungen ausgebildet, die von den Axialkanälen 45 ausgehen und in die In-

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nenbohrung 3A des Gehäuses 3 einmünden. Dabei gehen jeweils von einer Axialbohrung 45 zwei Steueröffnungen 46 und 47 aus, beispielsweise von dem Asialkanal 45A die Bohrungen 46A und 47A· Die eine Bohrung 46A führt zu dem einen System 37 von Verteilerlängsnuten 39, die andere Bohrung 47A führt zu dem anderen System 38 von Verteilerlängsnuten 40«

Bei einer Drehung eines nicht näher gezeigten Lenkhandrades wird entsprechend die Antriebswelle 19 und über das Kreuzschlitzgelenk 10 die Kupplungshülse 9 gegen die Kraft der beiden Blattfedern 15 und 15a verdreht. Die beiden Blattfedern 15s 15a sind in axialer Längsrichtung gewölbt angeordnet und stützen sich in der Mitte mit ihrer Wölbung gegeneinander ab» Mit ihren beidseitig abgekröpften Enden 50 und 50a stützen sie sich auf miteinander fluchtenden Anlageflächen 51 und 51a der Kupplungshülse 9 und eines Federträgers 53 ab, der mit der Gelenkwelle 8 drehfest verbunden int. Dabei zeigt Pig. 2 einen Querschnitt durch die hydrostatische Hilfskraftlenkung in Neutralstellung mit fluchtenden Anlageflächen 51 und 51a. Durch diese Anordnung wird sichergestellt, daß die Federelemente nur in Umfangsrichtung wirken»

Eine Drehung der Antriebswelle 19 bewirkt, daß zunächst bei noch nicht drehender Handzahnradpumpe und damit feststehendem Federträger 53 die Blattfedern 15 und 15a zusammengedrückt v/erden und der Drehschieber 20 in seine Arbeitsstellung verschoben wird. Y/ird die auf die Antriebswelle ^.einwirkende Kraft fortgenommen, so ist die potentielle Energie, die in den Blattfedern 15 und 15a gespeichert ist, ausreichend groß, um den Drehschieber 20 über das Steilgewindeprofil I3 und 14 wieder in seine lieutrallage zu verschieben«

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Dadurch, daß die Kupplungshülse 9 von der Antriebswelle getrennt ist, ist die Kupplungshülse 9 allein durch den Führungssteg 12 und durch die drei ineinanderwirkenden Steilgewindegänge 13 und 14 im Drehschieber 20 gelagert· Radiale Kraftkomponenten, die zu einem Vorspannen des Drehschiebers 20 in der Innenbohrung 3A des Gehäuses 3 führen könnten, sind so unterbunden* Eine drehfeste Verbindung zwischen der Kupplungshülse 9 imd der Antriebswelle 19 wird über das Kreuzschlitzgelenk 10 hergestellt. Dazu weist die Antriebswelle einen Zapfen 55 auf, der in eine etwas langer als der Zapfen 55 vorgesehene Nut 56 einer Ausgleichsscheibe 57 greift» Die Kupplungshülse 9 greift mit zwei Außenbacken 59 und 60 in zwei Ausnehmungen 61 und 62 der Ausgleichsscheibe 57» so daß Fluchtungsfehler und ein Mittenversatz der Lenkspindel über dieses Kreuzgelenk ausgeschaltet werden»

Der erfindungsgemäße Vorschlag ist auch auf eine andere Ausführungsform einer hydrostatischen Hilfskraftlenkung anwendbar, bei der z. B_e als Huckstellelement statt der Blattfedern 15 und 15a ein Torsionsstab verwendet wird.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Hydrostatische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Handzahnradpumpe, "bestehend aus einem gehäusefesten, innenverzahnten Zahnring und einem in diesem gelagerten, außenverzahnten, einen Zahn weniger als dieser aufweisenden Zahnrad, auf das über eine Gelenkkupplung mit Verdrehspiel eine Drehung einer Antriebswelle gegen die Kraft von Federelementen übertragen werden kann, und einem Drehsteuerschieber, der bei einer Drehung der Antriebswelle gegen die Kraft der Federelemente aus der neutralen Mittelstellung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkhandrades in beiden Richtungen axial verschiebbar ist und so das über die Handzahnradpumpe zugeführte Druckmittel einem der beiden Zylinderräume eines die Lenkbewegung bewirkenden Servomotors zuführt, gekennzeichnet dadurch, daß innerhalb des Drehsteuerschiebers (20) eine Kupplungshülse (9) angeordnet ist, die mit der Antriebswelle (19) mittels einer kardanischen Ausgleichkupplung drehfest gekuppelt, zv/ischen Anlaufflächen (63; 64) axial festgelegt und über einen Führungssteg (12) sowie über Steilgewindeprofile (13; 14) in der Kupplungshülse (9) im Drehsteuerschieber (20) gelagert ist·

2· Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kupplungshülse (9) über ein Kreuzschiitzgelenlc (10) mit der Antriebswelle (19) drehfest verbunden ist·

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3β Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kupplungshülse (9) zwischen den Anlaufflächen (64) der Antriebswelle (19) und den Anlaufflächen (63) der Anlaufscheibe (65), die sich an der Gelenkwelle (8) abstützt, axial festgelegt ist,

4· Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß je drei Steilgewindeprofile (13; 14) der Kupplungshülse (9) im Drehsteuerschieber (20) miteinander eine Steilgewindeverbindung bilden«

5· Hydrostatische Ililfskraftlenkeinrichtung nach Punkt 1₉ gekennzeichnet dadurch, daß Pedereleraente (15; 15a) vorgesehen sind, welche mit der Kupplungshülse (9) einerseits und mit der Gelenkwelle (8) andererseits drehfest gekuppelt sind*

6* Hydrostatische Ililfskraftlenkeinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch_f daß die Kupplungshülse (9) mit der Gelenkwelle (8) eine, die relative Verdrehung zwischen der Antriebswelle (19) und der Gelenkwelle (8) begrenzende Anschlagkupplung bildet*

7« Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Kupplungshülse (9) zwei gegenüberliegende radiale Schlitze (66), die durch Anschläge (24) begrenzt werden, aufweist, derart, daß die Kupplungshülse (9) den in die Gelenkwelle (8) radial, spielfrei eingesetzten Mitnehmerstift (21) mit Verdrehspiel umschließt»