DE1133642B - Druckmittelsteuereinrichtung fuer Hilfskraftlenkungen, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuereinrichtung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem aus zwei Teilen bestehenden, durch federnd nachgiebige Mittel verbundenen Lenkorgan, dessen einer Teil mit dem Lenkhandrad und dessen anderer Teil mit der Lenkschnecke zusammengeschlossen ist, und mit in einem der Teile des Lenkorgans· vorhandenen Druckmittelsteuer- und Rückwirkungskolben.

Es sind bereits Lenkeinrichtungen der genannten *° Art bekannt, welche eine aus Primär- und Sekundärteil bestehende Lenkspindel aufweisen, die über Druckfedern nachgiebig verbunden sind, wobei die Teile der Lenkspindel zur Längsachse außermittige Steuer- und Reaktionskolben enthalten.

Es sind weiterhin Lenkeinrichtungen bekannt, deren Druckmittelsteuerung aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten und relativ gegeneinander drehbaren Steuerbüchsen besteht, die unter der Wirkung eines verdrehweichen Gliedes stehen.

Die bekannten Einrichtungen erfordern zum Erzielen einer am Lenkhandrad spürbaren Reaktionskraft neben den Druckmittelsteuergliedem noch Reaktionskolben, die in nach außen abzudichtenden und gegeneinander abgeschlossenen Kammern liegen, welche je mit dem entsprechenden Zylinderraum in Verbindung stehen. Auch arbeiten die Steuer- und Rückwirkungskolben der bekannten Lenkungen gegen Druckfedern und weisen eine verhältnismäßig große Anzahl von Übertragungsgliedern mit einer entsprechenden Anzahl von Reibstellen auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenkeinrichtung mit wesentlich vereinfachtem Aufbau und geringem Raumbedarf sowie Herabsetzung der Reibung in der Druckmittelsteuereinrichtung zu schaffen. Demgemäß besteht die Erfindung in der Kombination folgender, einzeln an sich bekannter Merkmale:

a) Quer zur Längsachse der Lenkeinrichtung und zu dieser außermittig sind die Steuer- und Rückwirkungskolben angeordnet.

b) Die beiden Teile des Lenkorgans sind mittels eines verdrehweichen Gliedes verbunden, und die Steuer- bzw. Rückwirkungskolben sind frei verschieblich in einem der Teile des Lenkorgans angeordnet.

c) An dem anderen der Teile des Lenkorgans sind unmittelbar in Ausnehmungen an den Steuerkolben eingreifende Finger für deren gleichzeitige gegenläufige Mitnahme je in beiden Verstellrichtungen vorgesehen.

Druckmittelsteuereinrichtung

für Hilfskraftlenkungen,
insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft, Friedrichshafen

Erich Jablonsky, Schwäbisch Gmünd,
ist als Erfinder genannt worden

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß sämtliche Kolbenflächen der Steuerkolben in ein und derselben, mit dem Druckmittelzulauf in Verbindung stehenden Zulaufringnut liegen.

Die Größe der Rückwirkung auf das Lenkrad kann durch Verändern der Abmessungen der kleineren Kolbenflächen der Steuerkolben eingestellt werden. Damit wird auch der manuelle Kraftanteil an der Lenkung verändert. Werden die beaufschlagbaren Flächen der Steuerkolben gleich groß ausgeführt, so ist eine Rückwirkungskraft überhaupt nicht vorhanden. Dies ist z. B. bei Schleppern, Hubstaplern und ähnlichen Fahrzeugen erwünscht. Es können daher die Steuerkolben mit den sie umschließenden Steuerbüchsen gegen solche anderer Ausführung ausgetauscht werden, um jede Forderung bezüglich Rückwirkung und Straßengefühl erfüllen zu können.

Die Hilfskraftlenkung nach der Erfindung kann vorteilhaft auch für Lenksäulen in geknickter Ausführung verwendet werden, wobei die Lenkspindel mittels eines Kreuzgelenkes oder einer Gelenkkupplung angeschlossen wird. Durch die direkte Übertragung der Lenkbewegung des Lenkrades auf die Steuerkolben ohne Zwischenschalten von Übertragungsorganen ist der Aufbau einfacher und weniger störanfällig.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt die Druckmittelsteuereinrichtung und das Lenkgetriebe in einem in Längsrichtung geführten Schnitt und

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verbunden. Am unteren Ende des hülsenförmigen Teiles 47 sind radial nach außen gerichtete, einander gegenüberliegende Vorsprünge 54 und 55 gebildet, an deren Enden in axialer Richtung verlaufende 5 Zapfen 56 bzw. 57 angebracht sind, welche Eingriffsfinger 58 bzw. 59 aufweisen.

In den verstärkten Teil 31 der Lenkschnecke 5 sind zur Längsachse der Lenkeinrichtung quer verlaufende Bohrungen eingearbeitet, in welche Steuerbüchsen 65 und 66 fest eingesetzt sind (Fig. 3). In den Steuerbüchsen 65 und 66 führen sich in beiden Richtungen verstellbare Steuerkolben 67 bzw. 68, in deren quer zur Längsachse verlaufende Langlöcher 60 bzw. 61 die Finger 58 bzw. 59 der Lenkspindel 47 eingreifen. Zur Verteilung des Drucköls auf die Steuerkolben ist ein Ringraum74 vorgesehen, in welchem die vom Druckerzeuger kommende Druckmittelzuführungsleitung 78 mündet. Die Steuerkolben 67 und 68 weisen je drei Kolbenteile 80, 81 und 82 bzw. 83, 84 und 85

Fig. 2 in einem Schnitt nach der Linie H-II der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Druckmittelsteuereinrichtung in einem quer zur Längsachse verlaufenden Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 das Lenkgetriebe in einem quer zur Längsachse geführten Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

In den Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform einer Hilfskraftlenkeinrichtung dargestellt, bei welcher beispielsweise die Lenkmutter gleichzeitig als Hilfskraftkolben und das Lenkgetriebegehäuse als Druckmittelzylinder ausgebildet sind.

Das Lenkgetriebegehäuse 1 nimmt die axial in beiden Richtungen verschiebbare Lenkmutter 2 auf, die vermittels zweier umlaufender Kugelketten 3 und 4 auf der Lenkschnecke 5 gelagert ist. Durch den Kolbenteil 6 der Lenkmutter 2 sind im Lenkgetriebegehäuse 1 Zylinderräume 8 und 9 gebildet, die über

Verbindungskanäle mit den Steuemuten einer später 20 mit Steuerkanten auf, die mit entsprechenden Steuernoch beschriebenen Druckmittelsteuereinrichtung und kanten an der Steuerbüchse 65 bzw. 66 dem Druckerzeuger, entsprechend der Richtung des
Lenkeinschlages, wechselweise in Verbindung gebracht werden können. Zu beiden Seiten der Lenkmutter 2 sind mit dieser vereinigte Zahnstangenteile 25
vorgesehen (nicht dargestellt), welche in Zahnsegmente
12 und 13 der Lenkwelle 14 dauernd eingreifen. Letztere trägt an ihrem freien Ende den Lenkstockhebel,
der über das Lenkgestänge auf die zu lenkenden Fahrzeugräder einwirkt. 30

Eine im Lenkgetriebegehäuse 1 drehbare Exzenterwelle 25 und eine auf dieser gelagerte Andrückrolle 26 erlauben das Einstellen eines spielfreien Eingriffs zwischen den Zahnstangen und den Zahnsegmenten 12 und 13. Die Rolle 26 läuft hierbei mit ihrer Mantelfläche auf einer an der Lenkmutter 2 gebildeten Fläche 27 und wird durch entsprechende Drehung der Exzenterwelle gegen diese angedrückt.

Am oberen Ende der Lenkschnecke 5 ist ein im

Durchmesser verstärkter Teil 31 gebildet, welcher in 40 der Durchlässe 123 bzw. 124 sowie des Ringraumes einen hülsenähnlichen Teil 32 übergeht. Die Lenk- 126 eine Verbindung hergestellt, die eine Rückführung

schnecke 5 führt sich frei drehbar in einem an das Lenkgetriebegehäuse 1 unter Vermittlung eines Flanschteiles 33 angeschlossenen Gehäuse 34. Die auf die Lenkschnecke 5 wirkenden axialen Kräfte werden durch je ein Axialnadellager 36 und Axialkugellager 37 aufgenommen, wobei das Lager 37 gleichzeitig zur radialen Zentrierung der Lenkschnecke 5 dient. Die Lenkschnecke 5 stützt sich hierbei in der einen axialen Richtung über die als Lagernadeln ausgebildeten Wälzkörper 36 und einen Laufring 39 gegen den Flanschteil 33 ab, während sie sich in der anderen Richtung über einen Innenlaufring 42, die Wälzkörper 37 sowie den Außenlaufring 44 gegen das Gehäuse 34

55 an der Steuerbüchse 65 bzw. 66 zusammenarbeiten und zwischen welchen Steuerschlitze 93 und 94 bzw. 95 und 96 gebildet sind. Vermittels der zwischen den Kolbenteilen vorhandenen Verjüngten Teile und der in die Steuerbüchse 65 und 66 eingearbeiteten Ringnuten sind Ringräume 98, 99 und 100 bzw. 101, 102 und 103 gebildet. Die Ringräume 98 und 101 sind mittels einer Bohrung 104 bzw. 105 und 106 bzw. 107 mit der Ringnut 108 bzw. 109 verbunden, die ihrerseits über die Kanäle 110 bzw. 111 (Fig. 3) in den Zylinderraum 8 bzw. 9 vor den doppeltwirkenden Hilfskraftkolben 2 mündet. An die Ringräume 100 und 103 ist eine weitere Bohrung 115 bzw. 116 angeschlossen, welche über Bohrungen 117 bzw. 118 gleichfalls mit der Ringnut 108 bzw. 109 und demzufolge auch mit dem Zylinderraum 8 bzw. 9 in Verbindung steht. Zwischen dem Ringraum 99 bzw. 102 und der Druckmittekücklaufnut 127 ist vermittels der Öffnung 120 bzw. 121 in der Büchse 67 bzw. 68 und

abstützt. Diese Art der Lagerung gestattet geringe Pendelausschläge der Lenkschnecke am Kugelumlaufteil, so daß eine Nachstellung mit Hilfe der Andrückrolle 26 möglich ist.

Der Innenlaufring 42 dient gleichzeitig als Laufring für den vermittels Nadeln 45 in der Lenkschnecke 5 gelagerten, mit der das Lenkhandrad tragenden Lenkspindel fest verbundenen Teil 47. Letzterer ist rohrförmig ausgebildet und nimmt in seinem Inneren einen Torsionsstab 50 auf, der mittels eines Stiftes 51 mit seinem oberen Ende mit dem hülsenförmigen Teil 47 fest verbunden ist. Das untere Ende des Torsionsstabes 50 ragt in eine Bohrung der Lenkschnecke 5 hinein und ist vermittels eines Stiftes 53 mit dieser fest

60 des Druckmittels in einen Vorratsbehälter ermöglicht. Die wirksamen Kolbenflächen 128 und 129 der Steuerkolben 67 bzw. 68 sind bei Ausführung mit hydraulischer Rückwirkung um einen bestimmten Betrag größer als deren Gegenkolbenflächen 130 bzw. 131 bemessen, wobei durch den unteren verjüngten Teil des Steuerkolbens 67 bzw. 68 eine Differenzkolbenfläche 133 bzw. 134 gebildet ist.

Es kann aber auch wahlweise der Kolben 67 bzw. 68 mit gleichen Kolbenflächen ausgebildet werden, wenn eine Reaktionskraft am Lenkrad nicht erwünscht ist, z. B. bei Hubstaplern und anderen Fahrzeugen, die kein Straßengefühl erfordern. Aber auch dann können die Kolbenflächen gleich sein, wenn man eine Reaktionskraft am Lenkrad dadurch erzeugt, daß man mit Hilfe besonders abgefaster Steuerkanten die Hilfskraft über die Dosierung der Ölmenge im Verhältnis zur Lenkkraft abstimmen kann.

Die Wirkungsweise der vorbeschriebenen Einrichtung ist wie nachfolgend beschrieben:

Wird die Lenkspindel 47 in der einen oder anderen Richtung gedreht und wirkt dieser Drehbewegung ein Widerstand von der Straße über die Fahrzeugräder entgegen, so wird der Drehstab 50 in bekannter Weise verdreht, und zwar um so mehr, je größer der Widerstand von den Fahrzeugrädern wirkt. Durch eine solche Verdrehung wird eine Relativbewegung zwi-

sehen dem unteren Ende der Lenkspindel 47 und der Lenkschnecke 5 bzw. der mit dieser vereinigten Teile 31 und 32 hervorgerufen. Mittels dieser Relativdrehung erfahren die in der Zeichnung in Neutralstellung befindlichen Steuerkolben 67 und 68 durch die in die Langlöcher 60 bzw. 61 eingreifenden Finger 58 bzw. 59 eine gegenläufige Verstellung in Richtung ihrer Längsachsen.

Wird die Lenkspindel 47 beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so wird der Steuerkolben 67 nach unten und in der gleichen Weise der Steuerkolben 68 nach oben verstellt, wobei hier unter dem Begriff unten bzw. oben die Verstellrichtung gemäß der Zeichnung verstanden werden soll (Fig. 3). Eine solche Verstellung des Steuerkolbens 68 hat zur Folge, daß der Ringraum 103 durch Schließen des Steuerschlitzes 96 gegen den Ringraum 74 abgeschlossen und der Steuerschlitz 94 zwischen dem Ringraum 101 und 102 weiter geöffnet wird. In den Ringraum 103 kann somit vom Zulauf 74 kein Druckmittel mehr zufließen, während über die mit dem Zylinderraum 9 in Verbindung stehende Bohrung 105 die Ringräume 101 und 102 sowie die Öffnung 121 das Druckmittel zum Ringraum 126 und damit zur Rücklaufnut 127 abströmen kann, so daß der Ölablaß des Zylinderraumes 9 geöffnet wird.

Da die wirksamen Kolbenflächen 129 und 131 des Steuerkolbens 68 unterschiedliche Abmessungen aufweisen, wirkt auf den Steuerkolben nunmehr eine Kraft im Verhältnis der Differenz der Kolbenflächen 129 und 131, welche der Verstellung des Steuerkolbens 68 und der Verstellung der Lenkspindel 47 entgegenwirkt, so daß eine anteilige Handkraft am Lenkhandrad spürbar gemacht wird.

Der Steuerkolben 67 wird, wie bereits ausgeführt, bei einer Drehung der Lenkspindel 47 entgegen dem Sinne des Uhrzeigers nach unten, d. h. in einer der Verstellung des Steuerkolbens 68 entgegengesetzten Richtung verstellt, wodurch ein Schließen des Steuerschlitzes 93 und ein Erweitern des Steuerschlitzes 95 bewirkt wird. Die Verbindung zwischen dem Zylinderraum 8 und der Rücklaufnut 127 über den Kanal 110, die Bohrung 104 und den Ringraum 98 ist somit unterbrochen, während das Druckmittel von der Zulaufnut 74 in den Ringraum 100 einströmen kann. Über die Bohrung 115 und den Kanal 110 wird das Druckmittel zum Zylinderraum 8 geführt und eine Beaufschlagung des Hilfskraftkolbens 2, 6 bewirkt. Da im Ringraum 100 und in der Zulaufnut 74 der gleiche Druck des Druckmittels herrscht, sind infolge der hier wirksamen Differenzkolbenfläche 133 die Kolbenflächen beider Kolbenseiten gleich groß, so daß der Kolben 67 in bezug auf die Rückwirkung auf die Lenkspindel druckneutral bleibt. Die Wirkungsweise bei einem Lenkeinschlag in entgegengesetzter Riehtung ist sinngemäß die gleiche, wobei die Steuerkolben in entgegengesetzter Richtung arbeiten.

Die Durchlässe 123 und 124 sind um einen bestimmten Betrag größer ausgeführt als die Zapfen 56 und 57, so daß die Zapfen eine gewisse für die ReIativbewegung der Teile 47 und 5 notwendige Bewegungsfreiheit haben. Die Durchlässe 123 und 124 sind dabei so bemessen, daß durch sie gleichzeitig eine Begrenzung des Verdrehweges des Drehstabes erzielt ist. Gleichzeitig ist durch diese Anschläge eine positive Verbindung zwischen der Lenkspindel 47 und der Lenkschnecke 5 nach Zurücklegen eines bestimmten Verdrehweges des Torsionsstabes 50 herstellbar, so daß die Lenkung des Fahrzeuges auch ohne Hilfskraft rein manuell erfolgen kann.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckmittelsteuereinrichtung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem aus zwei Teilen bestehenden, durch federnd nachgiebige Mittel verbundenen Lenkorgan, dessen einer Teil mit dem Lenkhandrad und dessen zweiter Teil mit der Lenkschnecke zusammengeschlossen ist, und mit in einem der Teile des Lenkorgans vorhandenen Druckmittelsteuer- und Rückwirkungskolben, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, einzeln an sich bekannter Merkmale:

a) quer zur Längsachse der Lenkeinrichtung und zu dieser außermittig sind die Steuer- und Rückwirkungskolben (67 und 68) angeordnet;

b) die beiden Teile (47 und 5, 31, 32) des Lenkorgans sind mittels eines verdrehweichen Gliedes (50) verbunden, und die Steuer- bzw. Rückwirkungskolben (67 und 68) sind frei verschieblich in einem der Teile des Lenkorgans angeordnet;

c) an dem anderen der Teile des Lenkorgans sind unmittelbar in Ausnehmungen an den Steuerkolben (67 und 68) eingreifende Finger (58 und 59) für deren gleichzeitige gegenläufige Mitnahme je in beiden Verstellrichtungen vorgesehen.

2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelsteuerkolben (67 und 68) zum Erzielen einer Reaktionskraft als Stufenkolben mit vom Druckmittel des Zulaufes beaufschlagbaren Kolbenflächen (128 und 130 bzw. 129 und 131) ausgebildet sind und daß an den Kolbenteilen kleineren Durchmessers (130 bzw. 131) Differenzkolbenflächen (133 bzw. 134) gebildet sind, die in durch Verstellen des Steuerkolbens aus der Neutrallage in einer Richtung abschließbaren Kammern (100 bzw. 103) liegen.

3. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abschließen des Ringraumes (100 bzw. 103) die Kolbenfläche (133 bzw. 134) unwirksam und eine Flächendifferenz zwischen den Kolbenflächen (128 und 130 bzw. 129 und 131) gebildet wird, durch die am Steuerkolben (67 bzw. 68) eine dessen Verstellbewegung entgegengerichtete Reaktionskraft wirksam wird.

4. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Kolbenflächen (128 und 130 bzw. 129 und 131) der Steuerkolben in ein und derselben mit dem Druckmittelzulauf (78) in Verbindung stehenden Zulaufringnut (74) liegen.

5. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geringer bemessenen Kolbenflächen (130 und 131) der Steuerkolben (67 und 68) auf ein und derselben Kolbenseite liegen.

6. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger (58 und 59) des oberen Lenkspindel-

teiles (47) durch an dem unteren Lenkspindelteil (5) gebildete erweiterte Durchbrüche (123 und 124) hindurchgreifen und daß diese gleichzeitig als an sich bekannte Begrenzungsanschläge für die Finger (58 und 59) ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 956 201, 945 553, 507, 942248, 940 094;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 054 859,1053 332, 817,1 040 392,1004 056,1003 610,1001132.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen