DE2141031A1

DE2141031A1 - Kraftlenkvorrichtung

Info

Publication number: DE2141031A1
Application number: DE19712141031
Authority: DE
Inventors: Martin Allen South Bend Ind. Shields (V.StA.)
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1970-08-17
Filing date: 1971-08-16
Publication date: 1972-02-24
Also published as: US3646852A; FR2103989A5; GB1293328A; JPS5121507B1

Description

2U1031

PafenfanwSIie

°r. ing. R Negsndanlc

Dip!, ing. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmitz

8Münaen15,Morarfsfr.23

Tel. 5 38 05 86

The Bendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

ο J.T.*. -,j ,,. ,. ,.„ „_r 12. August 1971

Southfield, Michigan H8o75 ^ö

^USA Anwaltsakte M-17H

Eraft1enkvorri chtung

Die Erfindung "betrifft eine Kraftlenkvorrichtung mit einem eine Bohrung bildenden Gehäuse, einem in der Bohrung gleitbaren doppeltwirkenden Kolben, der zwischen den beiden Seiten des Kolbens und den entsprechenden Enden der Bohrung zwei Kammern bildet, einer mit den Kolben bewegbaren Zahnstange, einem wahlweise betätigbaren, mit der Zahnstange in Eingriff stehenden Zahnrad, das die Zahnstange und den Kolben in derselben Richtung bezüglich einer, Mittellage bewegt, einer Ventileinrichtung, die bei Drehung des Zahnrades Druckmittel in die entsprechende Kammer einströmen läßt, um auf den Kolben einzuwirken und die Bewegung der Zahnstange zu unterstützen, und einer koaxial zur Zahnstange angeordneten Hülse, die bei einer Bewegung der Zahnstange aus der Mittellage in der einen (ersten) Richtung gemeinsam mit der Zahnstange bewegbar ist, während die Zahnstange bei

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einer Bewegung aus der Mittellage in der entgegengesetzten (zweiten) Richtung sich relativ zur Hülse "bewegt.

Bei einer solchen Lenkvorrichtung verstellt sich die Hülse gemeinsam mit der Zahnstange, wenn die Fahrzeugräder in der zweiten Richtung gedreht werden. Die Hülse sorgt für eine Abdichtung der hydraulischen Kammer und erlaubt eine wesent-

W lieh kleinere Gesamtlänge der Vorrichtung, Im allgemeinen sind der Hydraulikdruck und die Dichtungsreibung ausreichend, um sicherzustellen, daß die Hülse mit der Zahnstange verschoben und zurückbewegt wird. Der Hydraulikdruck, der dazu verwendet wird, die Hülse in ihre Mittellage zurückzubewegen, muß sich jedoch erst aufbauen, bis ein Druckwert erreicht ist, der genügt, um die Reibungsv/irkung der Dichtung zu überwinden. Wenn dies geschieht, wird die Hülse häufig verhältnismäßig abrupt in ihre Mittellage bewegt; die Folge ist ein unerwünschtes Geräusch, wenn die Hülse das Gehäuse berührt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftlenkvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der die Hülse zwangsgeführt ist« Dies wird bei einer Kraftle.nkvorrich.tung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß durch eine Kupplung erreicht, die bei einer Bewegung der Zahnstange in der ersten Richtung und bei ihrer anschließenden Rückkehr-

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"bewegung in die Mittellage die Hülse und die Zahnstange lösbar miteinander verbindet*

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein "bevorzugtes Ausführungs-"beispiel der Erfindung näher erläutert» Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftlenkvorrichtung für ein Fahrzeug,

Figur 2 eine Detailansicht des in Fig_e1 durch strichpunktierte Linien umrandeten Bereichs in vergrößertem Maßstab.

Die in der Zeichnung dargestellte Kraftlenkvorrichtung 10 weist ein längliches Gehäuse 12 auf, das eine Bohrung 14 bildet· Eine Stange 16 ist in der Bohrung 14 gleitend gelagert und trägt einen doppeltwirkenden Kolben 18, der an der Wand der Bohrung 14 gleitend und abgedichtet anliegt. Der Kolben 18 unterteilt die Bohrung 14 in zwei hydraulische Kammern 20,22, Das eine Ende der Stange 16 steht aus dem einen Ende des Gehäuses 12 vor und ist mit dem rechten Vorderrad des Fahrzeuges (nicht gezeigt) verbunden. Vom

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anderen Ende der Stange 16 erstreckt sich eine Zahnstange 24· Das eine Ende der Zahnstange 24 ragt aus dem anderen Ende des Gehäuse.s 12 vor und ist mit dem linken Vorderrad des Fahrzeuges (nicht gezeigt) verbunden. Ein Teil der Zahnstange 24 ist gleitend innerhalb einer Hülse 26 angeordnet, die im Gehäuse 12 gleitend verschiebbar gelagert ist, Zwischen der Hülse 26 und der Wand der Bohrung 14 befindet sich eine Dichtung 28, die das eine Ende der hydraulischen Kammer 20 begrenzt.

Ein Zahnrad 30 ist im Gehäuse 12 drehbar gelagert und steht mit der Zahnstange 24 in Eingriff. Das Zahnrad 30 wird durch eine Lenkwelle 32 gedreht, die sich in den Fahrerraum erstreckt. An der Lenkwelle ist in üblicher Weise ein Lenkrad (nicht gezeigt) befestigt. Die Lenkwelle 32 dient außerdem zur Betätigung eines drehbaren hydraulischen Ventils 34, das je nach der Richtung, in der die Lenkwelle 32 gedreht wird, Druckmittel wahlweise durch einen Einlaß 36 oder 38 in die Kammer 20 oder 22 einströmen läßt. Das Drehventil 34 kann von an sich bekannter Bauart sein.

Die Hülse 26 ist vorgesehen, damit die Dichtung 28 an einer glatten Dichtungsfläche anliegt, wenn die Zahnstange 24 nach rechts (in Fig.1) verschoben wird. Um sicherzustellen, daß die Lenkvorrichtung einwandfrei arbeitet, muß sich die

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Hülse gemeinsam mit der Zahnstange verschieben, wenn die Zahnstange "bei einer Linkskurve aus der in den Zeichnungen dargestellten Mittellage, in der die Hülse 26 an einer Schulter des Gehäuses 12 anliegt, naoh rechts verschoben wird. Andererseits muß sich die Zahnstange relativ zur Hülse bewegen, wenn sich die Zahnstange zur Ausführung einer Rechtskurve nach links (in den Figuren) verschiebt. Zur einwandfreien Betriebsweise der Hülse 26 ist eine lösbare Kupplung 40 vorgesehen»

Die Kupplung 40 weist eine in der Wand der Bohrung 14 gebildete Ausnehmung 42 und eine sich von der Ausnehmung 42 erstreckende, axial verlaufende Nut: 44 auf. Die Tiefe der Nut 44 ist wesentlich kleiner als die Tiefe der Ausnehmung 42; es ist daher eine schräge Fläche 46 vorgesehen, die die Ausnehmung 42 und die Nut 44 miteinander verbindet. Eine Kugelführung 48 ist an der Außenfläche der Hülse 26 befestigt, und eine Öffnung 50 erstreckt sich durch die Kugelführung und die Hülse 26. In der Ausnehmung 42 befindet sich normalerweise ein kraftübertragendes Element in Form einer Kugel 52. Der Durchmesser der Kugel 52 ist größer als die Tiefe der Ausnehmung 42, so daß die Kugel 52 in die Öffnung 50 vorsteht. Von der Zahnstange 24 steht ein Anschlag 54 vor, der sich an das Ende der Hülse 26 anlegen kann, ohne die Hülse zu verschieben. In der Zahnstange 24 ist eine

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Ausnehmung 56 gebildet, die von dem Anschlag 54 einen solchen Abstand hat, daß sie unmittelbar über der Öffnung 50 der Hülse 26 liegt, wenn der Anschlag 54 am Ende der Hülse 26 anliegt. Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) besteht das kraftübertragende Element nicht aus einer Kugel, sondern aus einer Rolle.

w Die Betriebsweise der beschriebenen Lenkvorrichtung ist wie folgt: Die Mittellage der Lenkvorrichtung wird durch Anlage des Anschlages 54 an der Hülse 26 und der Hülse 26 an der Schulter des Gehäuses 12 (Fig.2) festgelegt.

Es sei angenommen, daß der Fahrer eine Linkskurve machen möchte. Der Fahrer dreht dann das Lenkrad und somit die Lenkwelle 32 entgegen dem Uhrzeigersinn, Die Zahnstange 24 wird vom Zahnrad 30 nach rechts (in den Figuren) bewegt* Gleichzeitig wird durch Drehung der Lenkwelle 32 das Drehventil 34 geöffnet, wodurch Druckmittel in die Kammer 20 einströmen kann, v/o es an der linken Seite des Kolbens 16 angreift und im Sinne einer Lenkhilfe die Stange 16 und die damit verbundene Zahnstange 24 nach rechts (in den Figuren) bewegt. Wenn sich die Zahnstange nach rechts zu bewegen beginnt, greift der Anschlag 54 der Zahnstange am Ende der Hülse 26 an und sucht die Hülse 26 nach rechts zu verschieben. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Ausnehmung

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oberhalb der Öffnung 50 der Hülse 26. Wenn sich die Zahnstange nach rechts zu bewegen beginnt, bewegt die Kugelführung 48 die Kugel 52 auf der schrägen Fläche 46 nach oben und in die Nut 44 hinein. Da der Durchmesser der Kugel 52 größer als der Abstand zwischen dem Grund der Nut 44 und der Innenfläche der Hülse 26 ist, steht die Kugel 52 in die Ausnehmung 56 der Zahnstange vor, wenn sich die Kugel 52 in der Nut 44 befindet. Wenn sich daher die Zahnstange 24 verschiebt, greift die Seite der Ausnehmung 56 und die Wand der Öffnung 50 an der Kugel 52 an. Die Kugel 52 kuppelt daher die Hülse mit der Zahnstange. Wenn die Zahnstange ihre Bewegung nach rechts fortsetzt, gleitet die Kugel 52 in der Nut 44, so daß sich die Hülse 26 gemeinsam mit der Zahnstange 24 verschieben kann.

Wenn der Fahrer die Linkskurve beendet hat, wird die Zahnstange in die Mittellage zurückbewegt» Da die Kugel 52 in die Ausnehmung 56 und die Öffnung 50 greift, bewegt sich die Hülse gemeinsam mit der Zahnstange nach links (in den Fign.). Wenn die Zahnstange die Mittellage erreicht, fällt die Kugel 52 entlang der schrägen Fläche 46 in die Ausnehmung 42, wodurch die Ausnehmung 56 freigegeben wird und die Zahnstange 24 sich aus der Mittellage relativ zur Hülse 26 nach links bewegen kann. Da jedoch der Durchmesser der Kugel 52 größer als die Tiefe der Ausnehmung 42 ist, steht die Kugel in die

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Öffnung 50 vor, wodurch die Hülse gegen eine Bewegung relativ zur Bohrung in "beiden Richtungen verriegelt wird, außer, wenn sie γοη der Zahnstange nach rechts bewegt wird. Dadurch, daß die Kugel 52 in der Öffnung 50 sitzt, wird außerdem sichergestellt, daß die Kugel zur Öffnung ausgerichtet wird; wenn daher die Zahnstange wieder nach rechts verschoben wird, kann die Kugel in der oben beschriebenen ™ Weise verschoben werden.

Wenn der Fahrer eine Rechtskurve machen möchte, wird die Lenkwelle 32 im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch die Zahnstange 24 nach links und die Fahrzeugräder nach rechts bewegt werden. Wenn sich die Zahnstange aus der Mittellage nach links verschiebt, führt die Zahnstange eine Relativbewegung bezüglich der Hülse aus, die durch die Kugel 52 in der Bohrung 14 verriegelt wird. Wenn die Lenkwelle 32 im Uhrzeigersinn gedreht wird, läßt das Drehventil 34 Druckmittel in die Kammer 22 einströmen, wo das Druckmittel im Sinne einer Lenkhilfe auf die rechte Seite des Kolbens 18 einwirkte

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Claims

The Ifendix Corporation

Executive Offices
Bendix Center

12. August 1971 Southfield, Michigan H8o75

^USA Anwaltsakte M-1714

Patentansprüche

Kraftlenkvorrichtung mit einem eine Bohrung "bildenden Gehäuse, einem in der Bohrung gleitbaren doppeltwirkenden Kolben, der zwischen den beiden Seiten des Kolbens und den entsprechenden Enden der Bohrung zwei Kammern bildet, einer mit dem Kolben bewegbaren Zahnstange, einem wahlweise betätigbaren, mit der Zahnstange in Eingriff stehenden Zahnrad, das die Zahnstange und den Kolben in derselben Richtung bezüglich einer Mittellage bewegt, einer Ventileinrichtung, die bei Drehung des Zahnrades Druckmittel in die entsprechende Kammer einströmen läßt, um auf den Kolben einzuwirken und die Bewegung der Zahnstange zu unterstützen, und einer koaxial zur Zahnstange angeordneten Hülse, die bei einer Bewegung der Zahnstange aus der Mittellage in der einen (ersten) Richtung gemeinsam mit der Zahnstange bewegbar ist, während die Zahn-

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stange bei einer Bewegung aus der Mittellage in der entgegengesetzten (zweiten) Richtung sich, relativ zur Hülse bewegt, gekennzeichnet durch eine Kupplung (40), die bei einer Bewegung der Zahnstange (24) in der ersten Richtung und bei ihrer anschließenden Rückkehrbewegung in die Mittellage die Hülse (26) und die Zahnstange (24) lösbar miteinander verbindet.

2« Kraftlenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine in der Hülse (26) gebildete Öffnung (50), ein in der Öffnung angeordnetes kraftübertragendes Element (52) und an der Zahnstange (24) vorgesehene Verbindungsmittel (56) aufweist, die das kraftübertragende Element erfassen, um dadurch die Hülse mit der Zahnstange zu kuppeln»

3. Kraftlenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Bohrung (40) mit einer axial verlaufenden Nut (44)_}einer Ausnehmung (42) und einer die Ausnehmung mit der Nut verbindenden schrägen Fläche (46) versehen ist, wobei das kraftübertrageiide Element (52) bei einer Bewegung der Zahnstange aus der Mittellage in der ersten Richtung die schräge Fläche hinauf und in die Nut hineinbewegbar ist.

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4. Kraftlenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Zahnstange (24) ein Anschlag (54) vorsteht, der "bei einer Bewegung der Zahnstange aus der Mittellage in der ersten Richtung die Hülse (26) erfaßt, daß die Verbindungsmittel aus einer in der Zahnstange gebildeten Ausnehmung (56) bestehen, die über der in der Hülse (26) gebildeten Öffnung (50) liegt, wenn der Anschlag die Hülse erfaßt, und daß das kraftübertragende Element einen größeren Durchmesser als der Abstand zwischen dem Grund der Nut (44) und der Innenfläche der Hülse auf\veist, so daß das kraftübertragende Element in die Ausnehmung der Zahnstange vorsteht, um die Hülse mit der Zahnstange zu kuppeln,

5· Kraftlenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (40) die Hülse (26) gegen eine Bewegung relativ zum Gehäuse (12) sichert, wenn sich die Zahnstange (24) aus der Mittellage in der zweiten Richtung bewegte

6. Kraftlenkvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 in Verbindung mit Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet,, daß sich das kraftübertragende Element (52) in der Ausnehmung (42) der Bohrung (14) befindet, wenn die Zahnstange die Mittellage einnimmt oder in der zweiten Richtung bewegt wird,

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und daß die Tiefe dieser Ausnehmung (47) der Bohrung kleiner als der Durchmesser des kraftübertragenden Elementes (52) ist, so daß das kraftübertragende Element aus der Ausnehmung (42) in die Öffnung (50) der Hülse vorsteht und dadurch die Hülse (26) gegen eine Bewegung relativ zur Bohrung sichert.

7. Kraftlenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftübertragende Element eine Kugel (52) ist.

8. Kraftlenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftübertragende Element eine Rolle ist.

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