DE1061203B - Hydraulische Servokraftlenkvorrichtung fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 63 c 47

INTERNAT. KL. B62d

PATENTAMT

A 25530II/63c

ANM ELDE-T AG: 23, a u g u s t 1956

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIFT: 9. juli 1959

Die Erfindung geht von einer hydraulischen Servokraftlenkvorrichtung für Fahrzeuge aus, bei der die Steuerventile für den Servomotor von der nach einer Richtung hin ausschwenkbaren, an ihrem Ende mit einem Zahnrad versehenen Lenkspindel betätigt werden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, das Hilfsgetriebe zur Betätigung der Steuerventile so einzubauen, daß dieses beim Ausbleiben der Hilfskraft nicht das volle, zum Lenken erforderliche Drehmoment aufnimmt, wie dies bei besonderen Hilfskraftlenksystemen an sich bereits bekannt ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die Vereinigung folgender Merkmale gekennzeichnet :

a) Das zur Betätigung der Steuerventile erforderliehe Hilfsgetriebe besteht aus dem mit der Lenkspindel seitlich ausschwenkbaren Zahnritzel, einem mit diesem koaxial angeordneten zweiten Ritzel, das fest auf der Schneckenwelle sitzt, und einem mit diesen beiden Zahnritzeln kämmenden, auf Rollen oder Kugellagern laufenden Ritzel, dessen Wellenzapfen bezüglich seiner Entfernung zur Schneckenwelle zwecks Einregulierung des Zahneingriffes verstellbar angeordnet ist.

b) In an sich bekannter Weise ist eine Totgangkupplung zwischen der Lenkspindel und der Schneckenwelle vorgesehen.

Die Schneckenwelle ist in an sich bekannter Weise hohl ausgebildet. Durch diese ragt die an ihrem Ende mit dem Hilfsgetriebe gekuppelte Verlängerung der Lenkspindel hindurch. In ebenfalls an sich bekannter Weise ist die Totgangkupplung an der einen. Seite des Lenkgetriebes und an der anderen Seite das Hilfsgetriebe angeordnet.

An Hand der Fig. 1, 2 und 3 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch in perspektivischer Darstellung die hydraulische Servobetätigung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Servokraftlenkvorrichtung; in

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das Lenk-' und das Hilfsgetriebe veranschaulicht; in

Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang de*· Linie 3-3 in Fig. 2 dargestellt.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, trägt die Lenksäule 10 an ihrem oberen Ende ein Lenkhandrad 11. Die Lenksäule 10 ist mit einem Lenkgetriebe gekuppelt, das im wesentlichen aus einer sanduhrförmigen Schnecke 12, die koaxial zur Lenksäule 10 angeordnet ist, und einem Lenkrollenarm 13 besteht. Der letztere ist starr mit der Lenkwelle 14 verbunden, die den Lenkstockhebel 15 trägt, welcher das nicht dargestellte Lenkgestänge der Fahrzeugräder betätigt. Die Schneckenwelle 16 des Lenkgetriebes ist oberhalb der Hydraulische Servokraftlenkvorrichtung für fahrzeuge

Anmelder:

Adamant Engineering Company Limited, Luton, Bedfordshire (Großbritannien)

Vertreter:.

Dr.-Ing. Dr. rer. pol, H. Kirchhoff, Patentanwalt, Berlin-Dahlem, Löhleinstr, 43

. Γ-

Boansprucate Priorität: Großbritannien vom 23. August 1955

Philip Guy Parkes, ^:Lüton, Bedfördshire (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

Schnecke 12 mit einem Bundring 17 ausgerüstet, ,der einen Teil der Totgangkupplung bildet, welche zwischen der Schneckenwelle;, 16 und der Lenksäule 10 des Lenkgetriebes eingeschaltet ist.

DieTotgangkupplung besteht aus einem Zapfen: 18, der in einer Ouerschnittbohrung der Lenksäule-10 befestigt ist und durch Bohrungen 19' der Hülse 17 hindurchragt, wobei der Durchmesser der Bohrungen 19 größer als der Durchmesser des Zapfens 18 ist. Diese Totgangkupplung kann konstruktiv auch anders ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise aus einer gezahnten Kupplung mit Spiel zwischen den Zähnen oder aus einer genuteten Welle und einer darauf "mit Spiel gelagerten Hülse bestehen.

Die Schneckenwelle 16 trägt am unteren Ende ein Ritzel 21, welches im wesentlichen koaxial mit einem anderen Ritzel 22 angeordnet ist, das am unteren Ende einer Verlängerung; 23 der Lenksäule 10 Befestigt ist. Diese Verlängerung 23 ragt durch die höhle Schneckenwelle 16 hindurch. Das Ritzel 22 kann, um einen geringen Betrag seitlich ausgeschwenkt werden. Beide Zahnritzel 21 und 22 kämmen mifeinem dritten Ritzel 24 zusammen, welches drehbar auf einem Zapfen 25 gelagert ist, der parallel zur Schneckenwelle 16 verläuft. Diese; drei Zahnritzel bilden das Hilfsgetriebe. · ' \_' · ..· J'· ·

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Die Verlängerung 23 der Lenksäule 10 trägt an ihrem unteren Ende eine Rolle 26, die an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten mit den Kolben 27 der beiden Ventile 28 in Berührung steht. Auf Grund der Biegsamkeit der Lenksäulenverlängerung 23 kann die Rolle 26 um einen geringen Betrag in Richtung der Achsen der Ventile 28 ausgeschwenkt werden. Eine durch die Achse der Rolle 26 gelegte, senkrecht zu den Achsen der Ventilkolben 27 stehende Ebene verläuft auch durch die Achse des Ritzels 24, wenn sich das Ritzel 22 in koaxialer Stellung zu dem Ritzel 21 befindet. In der vorgenannten Ebene liegt auch die Achse der Widerlagerschraube 29. Die letztere soll verhindern, daß die Zahnritzel 22 und 24 außer Eingriff kommen.

Die Ventile 28 regeln den Fluß der durch die Pumpe 31 gelieferten Flüssigkeit. Die Pumpe 31 kann beispielsweise mittels eines Treibriemens 30 von dem Fahrzeugmotor angetrieben werden. Wenn sich die beiden Ventile in ihrer neutralen Stellung befinden, durchströmt die Flüssigkeit diese Ventile und fließt zu dem Flüssigkeitsbehälter 32 weiter. Ist einer der Kolben 27 der Ventile 28 auf Grund des Ausschwenkens der Rolle 26 nach einer Seite hin verschoben, fließt die durch die Pumpe 31 geförderte Flüssigkeit in einen der Zylinder 33., welche mittels ihrer Kolben 34 den Lenkrollenarm 13 verschwenken. Ein Verschwenken der Rolle 26 nach der anderen Seite verursacht ein Ausschwenken des Lenkrollenarmes 13 nach der entgegengesetzten Richtung.

Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß die Verlängerung 23 der Lenksäule 10 mittels des Zapfens 18 in einer Bohrung der letzteren befestigt ist. Diese Befestigung läßt kein Spiel zwischen der Verlängerung 23 und der Lenksäule 10 zu. Die Hülse 17, welche mit Bohrungen 19 versehen ist, wird durch den Zapfen 35 in der in Fig. 2 dargestellten Lage auf der Schneckenwelle 16 gehalten. Das Zahnritzel 21 ist auf dem anderen Ende der hohlen Schneckenwelle 16 mittels des Zapfens 36 befestigt.

Die Ventile 28 und das Hilfsgetriebe sind in dem Ventilgehäuse 38 untergebracht, welches den Abschluß des unteren Endes des Lenkgetriebegehäuses 39 bildet. Das Ritzel 24 ist mittels Rollenlager 37 auf dem exzentrischen Teil des Zapfens 25 drehbar gelagert. Mittels des Exzenters kann der Zahneingriff zwischen den Ritzeln 24 und 21 einreguliert werden. Das Widerlager 29 ist als Drehzapfen ausgebildet und — wie Fig. 2 zeigt ·—· in das Ventilgehäuse 38 eingeschraubt. Jed«s Ventil 28 besteht aus einer Hülse 41, die in einer Bohrung des Ventilgehäuses 38 gelagert ist. Fig. 3 läßt erkennen, daß die Hülse 41 an ihrem inneren Umfang zwei ringförmige Eindrehungen 42 und 43 aufweist. Die Eindrehung 42 befindet sich am äußeren Ende der Bohrung des Ventilgehäuses 38 und ist durch Bohrungen 44 mit einer Leitung 45 verbunden, die — wie Fig. 1 und 2 erkennen lassen — zu der Pumpe 31 führt. Die Ventilkolben 27 gleiten in den Hülsen 41. Die Kolben weisen auf der inneren Seite einen kleineren Durchmesser auf. Sie sind außen mit einer ringförmigen Eindrehung 46 versehen. Radiale Bohrungen führen von diesen Eindrehungen 46 zu den axialen Aushöhlungen des Kolbens, die sich nach außen öffnen. Das äußere Ende jeder Ventilbohrung ist mit einer Abschluß armatur 48 versehen. Von dort aus führen Verbindungsleitungen zu den Betätigungszylindern 33. Die Kammer 49 zwischen den beiden Bohrungen des Ventilgehäuses 38 ist mittels einer Armatur 51 und einer Leitung 52 mit dem Flüssigkeitsbehälter 32 verbunden.

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Die Ventilkolben 27 werden durch Federn 53 gegen die Rolle 26 gedrückt. Wenn sich diese Rolle in ihrer neutralen Stellung befindet, steht die Brücke 54 zwischen den Eindrehungen 42 und 43 der Hülse 41 gegenüber der Mitte der Eindrehung 46 des Kolbens 27, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Brücke 55 am Umfang des Kolbens 27 steht der Eindrehung 43 an der Hülse 41 gegenüber. Diese Eindrehung hat eine solche Breite, daß eine Bewegung des Kolbens 27 niemals die Brücke 55 an die innere Seite der Eindrehung bringen kann. Beide Zylinder 33 und die Rückleitung zu dem Flüssigkeitsbehälter 32 sind dann mit der Pumpe 31 verbunden.

Wenn der Rückfluß zum Flüssigkeitsbehälter etwas abgedrosselt wird, wird in den Zylindern 33 ein geringer Druclc aufrechterhalten. Schwenkt die Rolle 26 nach der einen oder anderen Seite aus, wird ein Ventilkolben 27 nach innen und der andere Kolben nach außen verschoben.

ao Derjenige Kolben 27, der nach der Mitte des Ventilgehäuses 38 zu bewegt ist, schließt ganz oder teilweise die Eindrehung 42 der ihm zugeordneten Ventilhülse 41. Dies hat zur Folge, daß der Flüssigkeitsstrom abgedrosselt wird. Zu gleicher Zeit vergrößert sich der Durchfiußquerschnitt für die Rückleitung der Flüssigkeit von dem anderen Zylinder zum Flüssigkeitsbehälter 32. Der Ventilkolben, der nach auswärts bewegt wird, schließt ganz oder teilweise den anderen Zylinder 33 vom Flüssigkeitsbehälter 32 ab. Durch Vergrößerung der Überlappung zwischen den Eindrehungen 42 und 46 wird der von der Pumpe 31 kommende Flüssigkeitsstrom vergrößert. In den beiden Zylindern 33, welche mittels ihrer Kolben 34 den Leitrollenarm 13 verschwenken, wird auf diese Weise ein unterschiedlicher Druck erzeugt. Die Kolben 34 unterstützen somit die Betätigung des Lenkgetriebes.

Das seitliche Ausschwenken der Rolle 26 wird durch die Verdrehungskraft im Hilfsgetriebe bewirkt.

Wegen des Spieles zwischen dem Zapfen 18 und den Bohrungen 19 der Hülse 17 dreht sich die Lenksäule 10 relativ gegenüber der hohlen Schneckenwelle 16 des Lenkgetriebes. Dies hat zur Folge, daß das Ritzel 22 gegenüber dem Ritzel 24 verdreht wird. Diese relative Verdrehung verursacht das seitliche Ausschwenken des Ritzels 22 und damit der Rolle 26. Auf diese Weise werden die Ventile 28 betätigt.

Die durch die Zylinder 33 ausgeübte Kraft hat zur Folge, daß die Schnecke 12 der Bewegung der Lenksäule 10 folgt, so daß die Ventilkolben 27 in ihre neutrale Stellung zurückkehren und die Rolle 26 zentralisieren. Der Grad des Ausschwenkens der mit dem Lenkstockhebel 15 gekuppelten Fahrzeugräder ist deshalb der Drehung des Lenkhandrades 11 äquivalent.

Das Montieren des erfindungsgemäßen Hilfsgetriebes ist aus dem Grunde besonders einfach, weil das Ventilgehäuse 38, in dem die Ventile 28 und die Ritzel 21, 22 und 24 des Hilfsgetriebes eingekapselt sind, an ein Lenkgetriebegehäuse an Stelle des bisherigen Abschlußbodens befestigt werden kann. Die Totgangkupplung kann leicht in der normalerweise hohlen Lenksäule untergebracht werden.

Das Hilfsgetriebe sowie die Totgangkupplung können auch zwischen dem unteren Ende der Lenksäule und dem Lenkgetriebegehäuse angeordnet werden.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuervorrichtung liegt darin, daß das Hilfsgetriebe nur zur Steuerung der Ventile dient.

Es kann deshalb relativ leicht ausgeführt werden. Das

Claims (3)

Hilfsgetriebe hat nicht die Kräfte von der Lenksäule auf die Antriebswelle des Steuergetriebes zu übertragen, wenn die Lenkung des Fahrzeuges ohne Servounterstützung durchgeführt werden muß. In diesem Fall werden die Kräfte direkt von der Totgangkupplung aufgenommen. Patentansprüche:

1. Hydraulische Servokraftlenkvorrichtung für Fahrzeuge, bei der die Steuerventile für den Servomotor beim Drehen des Lenkhandrades durch seitliches Ausschwenken der an ihrem Ende mit einem Zahnrad versehenen Lenkspindel betätigt werden, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale :

a) Das zur Betätigung der Steuerventile erforderliche Hilfsgetriebe besteht aus dem mit der Lenkspindel seitlich ausschwenkbaren Zahnritzel (22), einem mit diesem koaxial angeordneten zweiten Ritzel (21), das fest auf der Schneckenwelle (16) sitzt, und einem mit diesen beiden Zahnritzeln (21, 22) kämmenden, auf Rollen oder Kugellagern (37) laufenden Ritzel (24), dessen Wellenzapfen (25) bezüglich seiner

Entfernung zur Schneckenwelle (16) zwecks Einregulierung des Zahneingriffes verstellbar angeordnet ist.
b) In an sich bekannter Weise ist eine Totgangkupplung (18,19) zwischen der Lenkspindel (10) und der Schneckenwelle (16) vorgesehen.

2. Hydraulische Servokraftlenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Schneckenwelle (16) hohl ausgebildet ist und durch diese die an ihrem Ende mit dem Hilfsgetriebe (21,22,24) gekuppelte Verlängerung (23) der Lenkspindel (10) hindurchragt.

3. Hydraulische Servokraftlenkvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Totgangkupplung (17,18,19) an der einen Seite des Lenkgetriebes (12,13) und an der anderen Seite das Hilfsgetriebe (21, 22, 24) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 877 560;
französische Patentschriften Nr. 1 058 102,
737, 1 095 426;

USA-Patentschriften Nr. 2 077 747, 2 368 135, 464110, 2 685 211.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

■© 909 560/266 6.59