DE1056489B

DE1056489B - Lenkgetriebe mit einem die Handbetaetigung der Lenkeinrichtung unterstuetzenden Kraftverstaerker, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1056489B
Application number: DER21730A
Authority: DE
Inventors: Charles Frederick Hammond
Original assignee: Ross Gear and Tool Co Inc
Current assignee: Ross Gear and Tool Co Inc
Priority date: 1954-07-07
Filing date: 1955-07-06
Publication date: 1959-04-30
Also published as: GB808201A; DE1054859B; FR1134032A; US2769348A; BE539641A; GB808202A

Description

DEUTSCHES

Gegenstand des Patents 877 560 ist ein Lenkgetriebe mit einem die Handbetätigung der Lenkeinrichtung unterstützenden Kraftverstärker, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Tätigkeit dieses Kraftverstärkers wird von einer Ventileinrichtung gesteuert, die ihrerseits von der Drehmomentreaktion in einem Zahnräderpaar betätigt wird, -welches das Drehmoment von einer mit der Lenkspindel in Verbindung stehenden, gelenkig gelagerten Zahnradwelle auf die den Lenkhebel tragende Lenkwelle überträgt

Bei einem Lenkgetriebe dieser Art ergeben sich besonders günstige bauliche Verhältnisse, wenn erfindungsgemäß das eine Zahnrad als Innenzahnrad und das andere als Außenzahnrad ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung ermöglicht es, die Achsen der beiden Zahnräder so nahe aneinander zu legen, daß sie fast miteinander fluchten.

Um bei sehr nahe aneinanderliegenden Achsen eine begrenzte Planetenbewegung des einen Zahnrades gegenüber dem anderen zu ermöglichen, wird .gemäß der Erfindung ferner vorgeschlagen, die gelenkig gelagerte Zahnrad welle dem Einfluß einer im Sinne des Eingriffs der Zahnräder wirkenden nachgiebigen Kraft auszusetzen.

Vorteilhafterweise wird die auf die Zahnradwelle einwirkende Kraft von einem Strömungsmittel erzeugt, das unter demselben Druck steht wie das in dem Zylinder des Flüssigkeitsmotors wirkende Strömungsmittel. Dabei kann der Druck auf die schwingend gelagerte Welle von einem Kolben ausgeübt werden, der unter dem Druck des auf den Kolben des Flüssigkeitsmotors wirkenden Strömungsmittels steht.

Das zum Übertragen des Drehmoments dienende Zahnräderpaar kann zusammen mit dem Flüssigkeitsmotor und dem Lenkwellenantrieb- des Getriebes in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des Lenkgetriebes;

Fig. 2 zeigt das Lenkgetriebe unter einem rechten W inkel gegenüber der Darstellung nach Fig. 1;

Fig. 3 ist der Grundriß des Lenkgetriebes;

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3 und

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 4;

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 4.

Das Lenkgetriebe bildet die Basis der Lenksäule eines Motorfahrzeugs und besitzt Mittel (nicht dargestellt) zu seiner Befestigung am Rahmen des Fahrzeugs. Das Getriebe umfaßt ein Gehäuse ^4 mit einem im wesentlichen zylindrischen Unterteil A¹ und einem Oberteil A² von kleinerem Durchmesser, welches das

Lenkgetriebe
mit einem die Handbetätigung
der Lenkeinrichtung unterstützenden
Kraftverstärker, insbesondere
für Kraftfahrzeuge

Zusatz zum Patent 877 560

Anmelder:
Ross Gear and. Tool Company, Inc.,
Lafayette, Ind. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ε. Frhr. v. Pechmami_r Patentanwälte, München S,, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 7. Juli 1954

Charles Frederick Hammond, Grosse Pointe, Mich. (V.St.A.), ist als Erfinder genannt worden

untere Ende der rohrförmigen Lenksäule aufnehmen kann. Zwischen dem Unterteil und dem Oberteil befindet sich ein Gehäuseteil A³, in dem ein Ventilmechanismus untergebracht ist. In dem Oberteil A² ist eine Welle B angeordnet die sich durch die Lenksäule hindurch nach unten erstreckt und deren oheres Ende mit der Welle des Lenkrades verbunden werden kann. Diese Teile sind in der üblichen Weise ausgeführt und daher in der Zeichnung nicht dargestellt. Die· Welle B trägt in der Nähe ihres oberen Endes einen teilweise kugelförmigen Bund B¹, der in ein zylindrisches Lager im Gehäuseteil A² paßt. Am unteren Ende der Welle B befindet sich ein Zahnrad C von kleinem Durchmesser, das in ein Innenzahnrad C¹ von ^größerem Durchmesser eingreift. Die Achsen dieser beiden Zahnräder sind zwar etwas gegeneinander versetzt, liegen jedoch verhältnismäßig nahe zusammen, so daß sie im wesentlichen miteinander fluchten. Das Zahnrad C¹ ist mit einer Welle D verbunden, die sich nach unten durch das Gehäuseteil A¹ erstreckt. Die Welle D ist von einer Hülse £ umgeben, die einen Kolben E² bildet, der in einem durch das

909'508/253

Gehäuseteil A¹ gebildeten Zylinder gleitend beweglich ist. Mit der Hülse E ist ein Zahnstangenteil G verbunden, das sich von der Hülse aus nach unten erstreikt und in ein ZahnEadsegment H auf einer sich in-· Querrichtung erstreckenden Schwenkwellei?¹ eingreift. Auf diese Schwenkwelle kann man einen Sclivvenkarm aufsetzen, der die unterhalb der Fahrzeugkarosserie angeordneten Teile des Lenkmechanismus betätigt; dieser Schwenkhebel ist jedoch in den Figuren nicht dargestellt.-.-^

Der Zylinder A¹ und xlecKolben E² sind Teile eines hydraulischen Motors,' der jdas Kraftbetätigungsmittel bildet -und als solches innerhalb des gleichen beschränkten Raumes untergebracht -ist,- den man für die Handsteuermittel benötigt. Die Ventilmittel zum Steuern dieses hydraulischen. Motors sind in dem Gehäuseteil A^s untergebracht, und als zusätzliche Elemente sind lediglich die Leitungen vorgesehen, mitfels deren der hydraulische Motor mit der Pumpe des hydraulischen Systems, verbunden ist.

Zur Unterbringung der 'Ventilmittel dient eine Querbohrung des Gehäusefeils A^s, welche den zentralen Längskanal schneidet, j$ur.ch den hindurch sich die Welle B erstreckt. In Teilen der Querbohrung auf beiden Seiten der Welle sind die Ventile / und I¹ angeordnet. Jedes dieser Ventile ..umfaßt eine feststehende Hülse oder Buchse I², welche in die Querbohrung paßt, und einen jn. der Buchse oder Hülse gleitend beweglichen Kolben /⁸.' Sowohl die Hülse als auch , der Kolben besitzen, -riiehrere in gegenseitigen Abständen angeordnete Ringkanäle an ihren Berührungsflächen, und hierzu gehören die durch eine Riggje c !voneinander getrennten Kolbenkanäle a und b. In jler Hülse ist ein Kanal-ei vorgesehen, dessen Breite ausreicht, um die Kanäle α und b in der neutralen Stellung des Ventils zu überlappen. Der Kanäle? ist durch radiale ^: Öffnungen d¹ mit einem Ringkanal e in dem die Hülse-umgebenden Gehäuseteil A^s verbunden. Dieser ^ Kanal e stellt eine Verbindung mit einem Kanal her," der zu einem Ende des Zylinders in dem Gehäuseteil A¹ führt, und die an den beiden. Ventilen beginnenden Kanäle führen zu den entgegengesetzten Enden des 'Zylinders. Aus dem hydraulischen Kreislauf (nicht dargestellt) tritt ein unter Druck stehendes Strömungsmittel durch einen Nippel oder Stutzen / ein,-woraufhin sich der Strömungsmittelstrom teilt, s& daß das Strömungsmittel durch "Kanäle J¹ bzw. J² %u den betreffenden Ventilen·'/ und Iⁱ sowie zu einem jede Hülse I² umgebenden _Ringkanal f strömt. Von dem Ringkanal / aus gelangt das Strömungsmittel durch radiale öffnungen f¹ in der betreffenden Hülse zu einem der betreffenden öffnung gegenüberliegenden Kanal g in dem Kolben. Der Kanal g\. ist von dem Kanal a durch eine Rippe getrennt, die jedoch gewellt ist, um ein Weiterströmen des Strömungsmittels zu dem Kanal a lind von diesem aus durch" den Kanäl e? und die Öffnu'ngen d¹ zu dem Kanal e zü ermöglichen. Der Kanal" & besitzt an seiner Außenseite eine gewellte Rippe h, die das Strömungsmittel aus diesem Kanal in "den Raum am Ende des Kolbens gelangen läßt. Die gegenüberliegenden Enden der Querbohrung in dem'·Gehäuseteil A³ ₁ in der sich die Ventile befinden, sind durch Abdeckplatten/³- verschlössen, und eine dieser Abdeckplatten ist mit einem Nippel oder Stutzen./⁴ versehen, an welchen die Rückleitung (nicht dargestellt) angeschlossen^ werden kann. Ferner sind nicht dargestellte Kanäle - vorgesehen, um die Ringräume an den äußeren Enden^:jedes Ventils mit dem Stutzen Jⁱ zu verbinden. In jedem Kolbenventil P ist

eine zylindrische Aussparungi vorgesehen, die auf einen ausgesparten Stopfen Iⁱ paßt, der sich an der betreffenden Abdeckplatte /³ abstützt. Eine schwache Feder Z³ innerhalb der Aussparung des Stopfens stützt sich am inneren Ende des Ventilkolbens ab und drückt den Ventilkolben gegen einen Bund K auf der Welle B. In der Rippe c ist eine langgestreckte öffnung c¹ vorgesehen, durch welche das unter Druck stehende Strömungsmittel in die zylindrische Aussparung i innerhalb des Ventilkolbens Z³ gelangen kann, wobei auf den Ventilkolben ein Druck ausgeübt wird, dem nicht das Gleichgewicht gehalten wird. Wenn die Welle B ihre normale Stellung einnimmt, befinden sich die A^entilkolben/ und I¹ somit in der neutralen Lage, und hierbei strömt das Strömungsmittel von dem Einlaßstutzen / aus stetig durch jedes Ventil zu dem Auslaßstutzen Jⁱ. Wenn die Ventilkolben dagegen in einer noch zu erläuternden Weise durch eine Bewegung der Welle B und des Bundes K aus ihrer neutralen Lage herausbewegt werden, schließt das eine Ventil seinen Flüssigkeitseinlaß,, während das andere Ventil seinen Flüssigkeitsauslaß schließt, wodurch bewirkt wird, daß das Strömungsmittel zu einem Ende des Zylinders in dem Gehäuseteil A¹ strömt, während es aus dem gegenüberliegenden Ende des " Zylinders entweicht.

Wie bereits erwähnt,'wird jede Drehbewegung der Welle B in beiden möglichen Richtungen durch das ZahnradC und das InnenzahnradC¹ auf die Welle/) übertragen. Die Welle B ist jedoch bei B¹ gelenkig : gelagert, so daß das ZahnradC Bewegungsfreiheit in Jeder Richtung hat. Diese Bewegungsfreiheit wird in einer Richtung durch ein Kolbenteil L beschränkt, dessen Achse in der waagerechten Schnittebene (Fig. 5) liegt und das sich in einer zylindrischen . Hülse L¹ in einer Querbohrung in dem Gehäuseteil A³ befindet. Der "Kolben L steht unter hydraulischem Druck und stützt sich auf dem Bund K ab, um das Zahnrad C nachgiebig in Eingriff mit dem Innenzahnrad C¹ zu drücken. Der KolbenL gibt jedoch nach, um - eine Planefenhewegüng des ZahnradesC gegenüber dem Innenzahnrad C¹ zuzulassen, während die beiden Zahnräder gleichzeitig im Eingriff gehalten werden. Sobald das handbetätigte Lenkrad (nicht dargestellt) in der einen oder anderen Richtung aus seiner neutralen Stellung herausgedreht wird, dreht das Zahnrad C entweder das Innerizahnrad C¹ oder führt gegenüber dem Iimenzahnrad eine kurze Planetenradbewegüng aus. Da' durch die Belastung des Lenkmechanismus einer Drehbewegung des Innenzahnrad'es C¹ stets ein Widerstand entgegengesetzt wird, i§t die' anfängliche Bewegung des Zahnrades C eine Planetenbewegung, so daß" unter "Vermittlung durch den Bund K die Ventile / und I¹ betätigt werden. Anfänglich wird "einer solchen Plänetenbewegung kein Widerstand entgegengesetzt, doch wenn sich diese Bewegung fortsetzt, muß der Bund K den Kolben L entgegen einem hydraulischen Druck verschieben. Außerdem Werden durch die Verkleinerung der Auslaßöffnung eines der Ventile und durch die Verkleinerung der Einlaßöffnung des anderen Ventils die von diesen Ventilen her auf den Bund K aufgebrachten Drücke aus dem Gleichgewicht gebrächt, so daß das Bestreben entsteht, die Ventile und die Welle B in ihre neutrale" Lage zurückzuführen. Dieser Rückführungsdruck ist stets proportional zu der gesamten Lenkbelastung und beträgt beispielsweise 20%. Der auf den Kolben L wirkende hydraulische Druck des Strömungsmittels -ist der gleiche wie der in dem Motor herrschendeDruck, so daß der die Zahnräder C

Claims

und C1 in Eingriff haltende Druck stets größer ist als jede Drehmomentreaktion der beiden Zahnräder, die bestrebt ist, die Zahnräder außer Eingriff zu bringen. Wie bereits erwähnt, bildet die Hülse £ einen Kolben E2 in dem Zylinder des Gehäuseteils A11 und bei einer Abschiebung der Ventilkolben / und I1 aus der neutralen Lage wird ein unter Druck stehendes hydraulisches Mittel auf der einen Seite des Kolbens in den Zylinder eingeleitet, während das hydraulische Mitte], auf der anderen Seite des Kolbens aus dem ZyJ-Mder entweichen kann. Das Innenzahnrad C1 läuft in einem Kugellager M, das in eine Aussparung am oberen Ende des Gehäuseteils A1 eingesetzt ist. Dieses Innenzahnrad trägt einen Ansatz C2, der eine Kupplung zum Übertragen eines Drehmoments auf die Welle D bildet. Ein Sprengring C3 hält die betreffenden Teile zusammen, und ein weiterer SprengringAf1 hält das Kugellager M in seiner Lage. Ferner sind Abdichtungsringe Ci und M2 vorgesehen, die ein Entweichen des unter Druck stehenden Strömungsmittels aus der oberen Kammer des Zylinders A1 verhindern. Patentansprüche:

1. Lenkgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem die Handbetätigung der Lenkeinrichtung unterstützenden Kraftverstärker, dessen Tätigkeit von einer Ventileinrichtung gesteuert wird, die ihrerseits von der Drehmomentreaktion in einem Zahnräderpaar betätigt wird, welches

das Drehmoment von einer mit der Lenkspindel in Verbindung stehenden, gelenkig gelagerten Zahnradwelle auf die den Lenkhebel tragende Lenkwelle überträgt, nach Patent 877 560, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Zahnrad (C) des Zahnräderpaares als Innenzahnrad, das andere (C¹) als Außenzahnrad ausgebildet ist.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkig gelagerte Zahnradwelle (B) unter dem Einfluß einer im Sinne des Eingriffs der Zahnräder (C, C¹) wirkenden nachgiebigen Kraft steht.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die gelenkig gelagerte Welle (B) einwirkende Kraft von einem Strömungsmittel erzeugt wird, das unter demselben Druck steht wie das in dem Zylinder (A¹) des Flüssigkeitsmotors wirkende Strömungsmittel.

4. Lenkgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck auf die gelenkig gelagerte Welle (B) von einem Kolben (L) ausgeübt wird, der unter dem Druck des auf den Kolben (E^z) des Flüssigkeitsmotors wirkenden Strömungsmittels steht.

5. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das das Drehmoment der Lenkspindel übertragende Zahnräderpaar (C, C¹) in einem Gehäuse (A) angeordnet ist, das den Fuß der Lenksäule bildet und zugleich den Flüssigkeitsmotor und die Lenkwelle (Hⁱ) mit ihrem Antrieb (G, H) enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen