DE1025281B - Servolenkung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge, deren Lenkgetriebe mit einer Kugelumlauflenkung und mit einer in Längsrichtung zusammen mit einem Servokolben beweglichen Lenkschneckenmutter und mit einer durch einen, an mit der Lenkschneckenmutter in Verbindung stehenden Teilen angreifenden Hebelarm betätigten Lenkwelle ausgerüstet ist.

Es sind Lenkungen, insbesondere auch Servolenkungen, bekannt, die um die Steuersäule angeordnete Kugelketten aufweisen. Das Problem bei der Lenkung überhaupt und auch bei der Servolenkung ist, daß Reibungskräfte auftreten und diese bei den bisher üblichen Lenkungen und Servolenkungen, selbst wenn sie mit Kugelketten ausgerüstet waren, eine beachtliehe Größe aufwiesen. Selbst bei einer Servolenkung waren immer noch relativ große Kräfte zu überwinden und vor allem relativ große Winkelausschläge am Lenkrad erforderlich, bevor die Drücke in den Servozylindern groß genug waren, um die Servolenkung ansprechen und damit zusätzliche Kräfte zur Betätigung der gelenkten Räder wirksam werden zu lassen.

Es sind auch bereits Servolenkungen bekanntgeworden, bei denen ein Steuerzylinder durch die Verdrehung der Lenkspindelmutter betätigt wird. Ferner wurde bereits vorgeschlagen, das Gehäuse der Lenkschneckenmutter als Zylinder und die Lenkschnecke selbst darin als Arbeitskolben zu benutzen. Die Erfindung liegt in der Kombination einzelner an sich bekannter Merkmale, durch die in besonders einfacher und fortschrittlicher Weise ein Lenkschneckengetriebe erstellt wird, das sich den bisher bekannten Getrieben gegenüber durch besonders einfachen Aufbau ausweist und die oben geschilderten Nachteile bekannter Getriebe vermeidet. Insbesondere sollen bei dem neuen Getriebe geringere Kräfte für die Betätigung der Lenkung und geringe Winkelausschläge am Lenkrad für das Ansprechen der Lenkung erforderlich sein. Ferner wird eine Verringerung der Störanfälligkeit bei derartigen Getrieben angestrebt.

Die Erfindung besteht darin, daß die Lenkschneckenmutter als Geberorgan für einen mit seiner Längsachse vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Steuersäule und der Lenkwelle verlaufenden Steuerschieber dient, wobei die Lenkschneckenmutter bei Drehung der Steuersäule durch die zwischen Lenkschnecke und Lenkschneckenmutter vorhandene Reibung und durch die Schräge der Schneckennuten formschlüssig in Umlaufrichtung um die Steuersäule mitgenommen und der Steuerschieber durch den an der Lenkschneckenmutter angeordneten, senkrecht zu ihrer Längsrichtung abstehenden Arm in der einen oder anderen Richtung verschoben wird, und das Lenkgetriebe in an sich bekannter Weise gleichzeitig als Servolenkung für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Untertürkheim,

Mercedesstr. 136

Dr.-Ing. Hans-Joachim Förster,

Stuttgart-Bad Cannstatt,
und Dipl.-Ing. Josef Helmer,

Stuttgart-Untertürkheim,
sind als Erfinder genannt worden

Zylinder und die Lenkschneckenmutter als Arbeitskolben dienen.

Durch die Verwendung der Lenkschneckenmutter als Geberorgan ergibt sich eine sehr empfindliche Servosteuerung, bei der zum Ansprechen der Lenkung nur kleine Winkelausschläge am Lenkrad erforderlich sind. Um die Reibungskräfte weiterhin in geringen Grenzen zu halten, ist der Arm, der an der Lenkschneckenmutter angeordnet ist, an seinem freien Ende als Leiste mit gewölbter Oberfläche ausgebildet und der Steuerschieber, in den das Ende des Armes eingreift, in an sich bekannter Weise drehbar gelagert. Für die Lagerung des Steuerschiebers sind zwei Kugelreihen vorgesehen.

Besondere Umstände können es auch gelegentlich erforderlich machen, daß ein besonderer Servokolben und -zylinder vorgesehen wird, da diese Teile dann an einer beliebigen Stelle des Fahrzeuges untergebracht werden können. In diesem Falle dient die Lenkschneckenmutter lediglich als Geberorgan, und ein Servokolben ist nicht mit dieser als eine Einheit ausgebildet, sondern wird an einer anderen Stelle untergebracht.

Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, in gewissen Grenzen Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses dadurch herbeizuführen, daß die Lenkwelle mit längerem oder kürzerem Hebelarm ausgerüstet ist. Hierzu ist vorgesehen, den Hebelarm verstellbar oder so auszubilden, daß er mit veränderlicher Länge austauschbar ist.

Wichtig für eine einwandfreie Lenkung und damit für die Sicherheit des Fahrzeuges ist es, daß bei den vielen Übertragungsorganen die Spielfreiheit der einzelnen Organe gewährleistet ist, weil sich durch die Summation von kleinen Einzelspielen ein großes

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Gesamtspiel ergeben kann. Die Spielfreiheit der Übertragungsorgane in der Lenkschnecke ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung durch die Möglichkeit der Kugelauswahl für die Schnecke und die Mutter

teil 16 das Längslager 13 festhält und durch die Mutter 22 in ihrer Lage gesichert ist. Das freie Ende 23 des Kolbenteiles 21 gleitet auf dem nach innen gezogenen Teil 3' des Deckels 3 bei der Begegeben. Hierzu sind die Lenkschnecke und die 5 wegung des Kolbens in Längsrichtung der Lenk-Mutter so ausgebildet, daß zwischen beide Kugeln sol- säule 2.
eher Größe eingebracht werden können, die die Spielfreiheit der Übertragungsorgane gewährleisten. Beim

Schräglager, das an der Lenkschneckenmutter ange-

Die Lenkschneckenmutter 11 trägt an einer Seite einen Arm 24, der an seinem freien Ende 25 als Leiste mit gewölbter Oberfläche ausgebildet ist. Mit diesem

ordnet ist und im wesentlichen die auf die Lenk- io freien Ende 25 betätigt die Lenkschneckenmutter 11 schneckenmutter wirkenden Längskräfte aufnimmt, ist den Steuerschieber 26, indem dieses freie Ende 25 des ebenfalls Spielfreiheit durch Kugelauswahl gegeben. Armes 24 in einen Schlitz 27 des Steuerschiebers ein-Das Schräglager kann hierzu zwei- oder vierteilig ge- greift. Der Steuerschieber 26 ist in einem zum Gestaltet und so ausgebildet sein, daß Kugeln verschie- häuse 1 gehörenden Teilgehäuse 28 derart unterdener Größe eingebracht werden können. Den durch 15 gebracht, daß seine Längsachse parallel zur Längsdas Einbringen von Kugeln anderer Größe geänderten achse der Lenkwelle 20 und senkrecht zur Längsachse Verhältnissen kann durch Dazwischenlegen von Aus- der Lenksäule 2 verläuft. Zwischen dem mit gewölbter gleichsscheiben in den geteilten Außenring des Oberfläche ausgebildeten freien Ende 25 des Armes Schräglagers Rechnung getragen werden. Der Außen- 24 und dem Steuerschieber 26 findet eine Abwälzring des Schräglagers ist dazu zweckmäßigerweise in 20 bewegung statt, so daß bei einer Bewegung der Lenk-Längsrichtung oder in Umf angsrichtung oder in beiden schneckenmutter 11 in der Richtung der Längsachse Richtungen der Lenkschnecke geteilt. der Steuerschieber 26 durch das Ende 25 des Armes

Weitere Einzelheiten der Erfindung, die jedoch 24 durch Reibung mitgenommen wird und sich in nicht über den Inhalt der Patentansprüche hinaus- seiner Lagerung dreht. Der Steuerschieber 26 ist desgehen, sind dem durch die Zeichnungen näher er- 25 halb mit Hilfe der Kugellager 29 und 30 um seine läuterten Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Längsachse drehbar gelagert. Zwischen den beiden

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Servolenkung Lagern 29 und 30 und den zwischen diesen angeordlängs deren Steuersäule; neten Scheiben 31 und 32 ist eine Feder 33 angeord-

Fig. 2 zeigt einen weiteren Schnitt durch die Servo- net, die den Steuerschieber in die mittlere Ausgangslenkung quer zur Steuersäule und längs zur Lenk- 30 und Normalstellung zurückzuführen versucht. Der welle und zum Steuerschieber; in Steuerschieber 26 ist in seiner Längsrichtung bis bei-

Fig. 3 ist in einem Längsschnitt ein Steuerschieber nahe zur Mitte von beiden Seiten her zentrisch durchfür eine Lenkschnecke mit Linkssteigung und in bohrt, wodurch die beiden Hohlräume 34 und 35 ent-

Fig. 4 ein anderer Steuerschieber in gleicher standen sind. Im mittleren Teil des Steuerschiebers Schnittanordnung für eine Lenkschnecke mit Rechts- 35 verbleibt demnach noch ein Steg 36, dem an der Steigung dargestellt. Außenseite ein Bund 37 gegenübersteht. Durch

Das Gehäuse 1 der Servolenkung wird in Längs- schräge Querbohrungen 38 und 39 werden jeweils die richtung von der Lenksäule 2 durchdrungen, die einer- inneren Hohlräume 34 bzw. 35 über den Bund 37 seits im aufschraubbaren Deckel 3 des Gehäuses und hinaus mit einem durch weitere Einschnitte im andererseits im Fußteil 4 desselben in dem Lager 5 40 Steuerschieber 26 in Verbindung mit dem den Steuer- und den Lagern 6 bzw. 6' gelagert ist. Der Fuß teil 4 schieber 26 umgebenden Gehäuse 28 gebildeten Hohlist außerdem durch ein eingeschobenes Abschluß- raum 40 bzw. 41 für das Drucköl verbunden. Die stück 7 abgeschlossen, in welchem eine Dichtungs- inneren Hohlräume 34 und 35 im Steuerschieber sind manschette 8 angeordnet ist. Eine ähnliche Dichtungs- ^n ihren äußeren Enden durch die Kolben 42 und 43 manschette 9 befindet sich hinter dem Lager 5 im nach 45 abgeschlossen, die durch eingeleitetes Drucköl bei Aufinnen gezogenen Teil 3' des Deckels 3. Im mittleren hören der Lenkkraft an der Lenksäule 2 nach außen Teil des Gehäuses ist die Lenksäule 2 als Lenkschnecke gedrückt werden und durch die Reaktionskraft an den

10 ausgebildet. Um die Lenkschnecke 10 ist die Lenk- Gehäusedeckeln 44 und 45 den Steuerschieber in die schneckenmutter 11 angeordnet. Die Lagerung der mittlere Ausgangs- und Normalstellung zurück-Lenkschneckenmutter auf der Lenkschnecke erfolgt 50 drücken.

durch eine oder mehrere aus Kugeln 12 gebildete Die Arbeitsweise des Servokolbens ist folgende:

Kugelketten. An einem Ende der Lenkschneckenmutter

11 ist das Schräglager 13 angeordnet, das im Ausführungsbeispiel in LTmfangsrichtung geteilt ist. Die Teil-

fuge 14 kann bei Austausch der Kugeln 15 in solche 55 schneckenmutter befindliche Hebelarm 24 in der einen anderer Größe zur Anpassung an dieselben mit Aus- oder anderen Richtung bewegt und nimmt infolge diegleichsscheiben ausgefüllt werden. ser Bewegung mit seinem kugelig ausgebildeten Ende

Im Gehäuse 1, das gleichzeitig als Zylinder für den 25 den Steuerschieber 26 mit. Beispielsweise beim Servokolben dient, ist der Kolben 16 mit den Dicht- Hochgehen des Steuerschiebers wird durch den Bund flächen 17 angeordnet, der nach beiden Seiten je nach 60 37 das im Steuerschiebergehäuse 28 befindliche öl, das der vom Drucköl beaufschlagten Seite im Zylinder- durch eine Pumpe unter Druck gehalten wird, durch gehäuse längs der Lenksäule wirksam ist. Am Kolben- nicht gezeichnete Leitungen, die die entsprechenden teil 16, das das Schräglager 13 von außen und von Kammern im Steuerschiebergehäuse 28 mit den enteiner Seite umfaßt, ist ein Verlängerungsstück 16' an- sprechenden Zylinderräumen verbinden, beispielsweise gebracht, das durch eine federbelastete Halbkugel 18 65 in den Zylinderraum 46 eingeleitet und gleichzeitig die Verbindung mit dem Lenkhebel 19 herstellt. Dieser das im Zylinderraum 47 befindliche öl abgeleitet. Lenkhebel 19 ist am einen Ende der Lenkwelle 20 Damit wird die Bewegung des Kolbens 16 in Riehstarr befestigt. Zum Kolben 16 gehört die Hülse 21, tung der Lenkwelle 20 hervorgerufen und die letztere die in die Innenbohrung des Kolbenteiles 16 ein- so lange gedreht, wie eine Lenkkraft auf die Lenkgepaßt ist, von der anderen Seite wie das Kolben,- 70 säule ausgeübt wird. Beim Aufhören der Lenkkraft

Wird die Lenksäule 2 in Umdrehung versetzt, so versucht sie durch Reibung die Lenkschneckentmiutter 11 mitzunehmen. Dadurch wird der an der Lenk-

wird zunächst durch einen geringen Druck der Feder 33 eine Bewegung des Kolbens nach unten eingeleitet. Die dadurch frei werdenden Durchströtnungsquerschnitte infolge der Verschiebung des Bundes 37 bewirken, daß das Drucköl in beide innere Hohlräume 34, 35 des Steuerzylinders gelangt. Die Reaktionsflächen 48 der Kolben 42, 43 bewirken die Rückführung des Steuerschiebers in die Mittellage.

Eine analoge Bewegung findet bei der umgekehrten Lenikhewegting der Lenksäule 2 statt, wobei zunächst das Drucköl in den Raum 47 eingeleitet, das im Zylinderraum 46 befindliche öl abgeleitet, der Kolben 16 von der Lenkwelle weg verschoben wird und dann nach Aufhören der Lenkkraft an der Lenksäule der Steuerschieber 26 wieder in seine mittlere Ausgangs- und Normallage gebracht wird. Die Kolben 42 und 43 werden durch die Federn 49 und 49' in ständigem Kontakt mit den Deckeln 44 und 45 gehalten, um ein Klappern während der Fahrt zu vermeiden.

Der in Fig. 3 dargestellte Steuerschieber 50 ermöglicht die Beibehaltung der übrigen Servolenkungsteile, wenn die Lenkschnecke mit Linksgang versehen ist, dadurch, daß lediglich dieser Steuerschieber 50 an Stelle des bisher beschriebenen Steuerschiebers 26, der für rechtsgängige Steigung der Schnecke vorgesehen ist, eingesetzt wird. Der Steuerschieber 50 unterscheidet sich vom im Ausführungsbeispiel und in Fig. 4 nochmals besonders dargestellten Steuerschieber 26 lediglich durch die andere Anordnung der Bohrungen 51 und 51', die die Verbindung von Druckölkammern im Gehäuse 28 zum Innern des Steuerschiebers 50 im Gegensatz zu den Bohrungen 38 und 39 des anderen Steuerschiebers 26 herstellen. Außerdem sind an diesem Steuerschieber 50 im Gegensatz zum Bund 37 am bisher geschilderten Steuerschieber 26 die Bunde 52, 53 und 54 angeordnet.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Servolenkung für Kraftfahrzeuge, deren Lenkgetriebe mit einer Kugelumlauflenkung und mit einer in Längsrichtung zusammen mit einem Servokolben beweglichen Lenkschneckenmutter und mit einer durch einen an mit der Lenkschneckenmutter in Verbindung stehenden Teilen angreifenden Hebelarm betätigten Lenkwelle ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkschneckenmutter als Geberorgan für einen mit seiner Längsachse vorzugsweise senkrecht zur Längsachse der Lenksäule und der Lenkwelle verlaufenden Steuerschieber dient, wobei die Lenkschneckenmutter bei Drehung der Lenksäule durch die zwischen Lenkschnecke und Lenkschneckenmutter vorhandene Reibung und durch die Schräge der Schneckennuten formschlüssig in Umlaufrichtung um die Lenksäule mitgenommen und der Steuerschieber durch den an der Lenkschneckenmutter angeordneten senkrecht zu ihrer Längsrichtung abstehenden Arm in der einen oder anderen Richtung verschoben wird, und das Lenkgetriebe in an sich bekannter Weise gleichzeitig als Zylinder und die Lenkschneckenmutter als Arbeitskolben dienen.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Lenkschneckenmutter angeordnete Arm an seinem freien Ende als Leiste mit gewölbter Oberfläche ausgebildet ist und das Ende des Armes dort in den in an sich bekannter Weise drehbar gelagerten Steuerschieber eingreift.

3. Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm verstellbar bzw. mit veränderlicher Länge austauschbar ist.

4. Servolenkung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkschneckenmutter unmittelbar auf den Steuerschieber ohne Zwischenschaltung irgendwelcher mechanischer Zwischenglieder wirkt.

5. Servolenkung nach den Ansprüchen 1 und/ oder 3, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte federbelastete Halbkugelverbindung der Lenkschneckenmutter mit dem Hebelarm.

6. Servolenkung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Lenkschneckenmutter angeordnetes, im wesentlichen die Längskräfte aufnehmendes Schräglager zwei- oder vierteilig gestaltet und so ausgebildet ist, daß Kugeln verschiedener Größe eingelegt werden können und den durch Einbringen von Kugeln anderer Größe geänderten Verhältnissen durch Zwischenlegen von Ausgleichsscheiben in den geteilten Außenring des Schräglagers Rechnung getragen werden kann.

7. Servolenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfugen im Außenring des Schräglagers senkrecht zur Längsrichtung und/ oder in Umfangsrichtung der Lenkschnecke angeordnet sind.

8. Servolenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich durch Austauschen des Steuerschiebers eine Anpassung an die vorhandene »Rechts-« oder »Linkssteigung« der Schnecke vorgenommen wird.

9. Servolenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß deren Steuerschieber im Inneren mit sein Ende überragenden Kolben zur Rückführung des Steuerkolbens in die mittlere Ausgangs- und Normalstellung nach Aufhören der Lenkkraft versehen ist.

10. Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Öldruck den Reaktionsflächen des Kolbens in den inneren Hohlräumen des Steuerschiebers durch schräge Querbohrungen über entsprechende Nuten an der Außenseite des Steuerkolbens zugeleitet wird.

11. Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsfläche am Steuerschieberkolben veränderbar ist oder durch Austausch des Steuerschieberkolbens seine Reaktionsfläche verändert und er dadurch den verschiedenen Belastungsmöglichkeiten angepaßt werden kann.

12. Servolenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch zwischen Schiebergehäuse und Lenkgehäuse sowohl für die Verbindung von Lenkschneckenmutter zum Steuerschieber als auch zum Durchtritt des Steueröles auf eine der Kolbenseiten dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 828 637, 877 560,
094, 940 961;

deutsche Auslegeschrift D 1632111/63 c (bekanntgemacht am 29. 9. 1955);

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 720 707.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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