DE2233304A1

DE2233304A1 - Lenkvorrichtung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2233304A1
Application number: DE2233304A
Authority: DE
Inventors: Barry John Millard
Original assignee: ADWEST ENGINEERING Ltd READING BERKSHIRE (GROSSBRITANNIEN); Adwest Engineering Ltd
Current assignee: ADWEST ENGINEERING Ltd READING BERKSHIRE (GROSSBRITANNIEN); Adwest Engineering Ltd
Priority date: 1972-03-21
Filing date: 1972-07-06
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE2233304C3; IT988559B; GB1314309A; SE375279B; FR2177269A5; DE2233304B2; US3756340A; ES403270A1

Description

FATENTANWALTt HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING.

8 MÖNCHEN 25 - LIPOWSKYSTR. 10 223330Λ

pl-ad-24 6. 7. 72

Adwest Engineering Limited

Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf mit Servount er Stützung arbeitende Leitvorrichtungen der Zahnstangen-und-Ritzel-Bauart für Kraftfahrzeuge.

Wenn eine Lenkvorrichtung der Zahnstangen-und RLtZeI-Bauart in ein großes Kraftfahrzeug z.B. einen Lastkraftwagen oder einen Omnibus, eingebaut werden soll, führen die großen Abmessungen der Zahnstange, die man vorsehen muß, damit die Zahnstange den Betriebsbeanspruchungen standhält, zu Schwierigkeiten bezüglich der Bearbeitung der Zahnstange und der Aufrechterhaltung des richtigen Eingriffs zwischen der Zahnstange und dem Kitzel. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der es möglieh ist, für die Zahnstange eine leichtere Konstruktion vorzusehen und gleichzeitig die Aufrechterhaltung des richtigen Eingriffs zwischen der Zahnstange und dem Ritzel zu gewährleisten.

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Zur Lösung der genannten Aufgabe ist gemäß der Erfindung eine mit Servounterstützung arbeitende Lenkvorrichtung der Zahnstangen-und-Ritzel-Bauart für Kraftfahrzeuge geschaffen worden, zu der ein Gehäuse gehört, ferner ein in diesem Gehäuse drehbar gelagertes Eitzel, das mit dem Lenkorgan eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, damit es gedreht werden kann, eine in dem Gehäuse hin- und herbewegbare Zahnstangenbaugruppe, die sich mit den lenkbaren Rädern eines Kräftfahrzeugs verbinden läßt, um das Leneken dieser Bäder zu ermöglichen, wobei die Zahnstangenbaugruppe zwei durch einen Abstand getrennte Kolben aufweist, zwischen denen eine Zahnstange angeordnet ist, wobei die Zahnstangenbaugruppe um die Achse der beiden Kolben drehbar ist, um in Eingriff mit den Zähnen der Zahnstange gebracht zu werden, und wobei das Eitzel und die Zahnstange um eine zur Achse der beiden Kolben parallele Achse drehbar sind, uin die Zähne der Zahnstange in Fluchtung mit den Zähnen des Ritzels zu bringen, sowie eine Einrichtung, die bestrebt ist, die Zahnstange in Eingriff mit dem Eitzel zu bringen.

Die Zahnstange ist gegenüber den beiden Kolben vorzugsweise in einem begrenzten Ausmaß axial bewegbar. Um dies zu ermöglichen, kann zwischen jedem Kolben und der Zahnstange je eine Druckscheibe angeordnet sein. Die Zahnstange kann mit jedem Kolben durch einen in eine Bphrung des Kolbens eingebauten Lagerbolzen gelenkig verbunden sein. Biese Lagerbolzen können feste Bestandteile der Zahnstange "bilden oder von ihr getrennt sein, und sie können im letzteren Fall in Bohrungen an den Enden der Zahnstange eingebaut sein·

Zwischen den beiden Kolben kann sich eine Ausgleichsstange erstrecken, die der Zahnstange diametral gegenüber angeordnet ist, und zwischen jedem Kolben und dieser Ausgleichsstange kann eine Druckscheibe vorhanden sein. Die Ausgleichsstange kann mit den beiden Kolben jeweils durch einen in eine Bohrung des betreffenden Kolbens eingebauten

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Lagerbolzen gelenkig verbunden sein.

Zwischen den Kolben kann eine sie miteinander verbindende Zugstange vorhanden sein. Jedem Kolben kann eine Kolbenstange zugeordnet sein, und diese Kolbenstangen erstrecken sich in entgegengesetzten Richtungen und sind so ausgebildet, daß sie sich mit den lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs verbinden lassen< > Die Kolbenstangen können hohl sein, und die Zugstange kann sich durch die Kolben und die Kolbenstangen erstrecken und an jedem Ende mit einer Mutter versehen sein, die jeweils in einer Bohrungserweiterung in dem von dem zugehörigen Kolben abgewandten Ende der zugehörigen Kolbenstange ausgebildet ist« Die Zugstange und die Kolbenstangen sind vorzugsweise von ausreichend kräftiger Konstruktion, damit sie einen großen Teil der Betriebslast aufnehmen können, denen die Lenkvorrichtung beim Gebrauch ausgesetzt ist, so daß es möglich ist, die Zahnstange im Vergleich zu anderen Konstruktionen erheblich leichter auszubilden.

In dem von dem zugehörigen Kolben abgewandten Ende jeder Kolbenstange kann ein Universalgelenk angeordnet sein, das es ermöglicht, die Zahnstangenbaugruppe mit den lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs zu verbinden.

Die Zugstange erstreckt sich vorzugsweise im wesentlichen in einer zentralen Lage durch die Kolben. Es ist möglich, die Zugstange aus einem genormten Stangenmaterial von geeigneter Querschnittsform herzustellen, z.B. aus einem Stangenmaterial mit einem sechseckigen oder quadratischen oder kreisrunden Querschnitt. Die Zahnstange kann eine solche Querschnittsform haben, daß sie die Zugstange teilweise umschließt.

Die Einrichtung zum Vorspannen der Zahnstange in Richtung auf das Ritzel kann eine unter IPederspannung stehende Einrichtung, z.B. ein federbelastetes Druckstück, sein· Dieses federbelastete DruckBtück kann eine ebene Fläche aufweisen, die mit einer dazu passenden Fläche der Zahnstange

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zusammenarbeitet, und das Druckstück kann verstellbar gelagert sein, damit seine ebene Fläche in Flächenberührung mit der entsprechenden Fläche der Zahnstange gehalten werden kann« Ferner kann das Druckstück einen im wesentlichen halbkugelförmigen Sitz aufweisen, der einen dazu passenden Sitz eines Stützteils aufnimmt. Zwischen diesem Stützteil und dem Gehäuse kann eine als Schraubenfeder ausgebildete Druckfeder angeordnet sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Figo 1 eine mit Servounterstützung arbeitende Lenkvorrichtung in einem verkürzten senkrechten Schnitt; und

Fig. 2 im Längsschnitt eine Hälfte der Lenkvorrichtung nach Fig„ 1, deren andere Hälfte zu der in Fig.2 dargestellten Hälfte symmetrisch ist«

Zu der dargestellten Lenkvorrichtung gehört ein Gehäuse 1, das einen Zylinder 2 abgrenzt, in den eine Laufbuchse 3-eingebaut ist. In dem Zylinder 2 ist eine Zahnstangenbaugruppe 4 hin- und herbewegbar gelagert.

Zu der Zahnstangenbaugruppe 4- gehören zwei durch einen axialen Abstand getrennte Kolben 5, von denen in Fig. 2 nur einer dargestellt ist; an jeden Kolben 5 schließt sich eine hohle Kolbenstange 6 an, die sich nach außen zu einem offenen Ende des Gehäuses 1 erstreckt und ein allseitig bewegbares Kugelgelenk 7 enthält, mittels dessen sich die Zahnstangenbaugruppe mit einem der lenkbaren Bäder 8 eines Kraftfahrzeugs verbinden läßt. Zwischen den beiden durch einen Abstand getrennten Kolben 5 erstreckt sich eine Zahnstange 9 mit Zähnen 10. Die Zahnstange ist mit federn der beiden Kolben 5 durch einen Lagerbolzen 11 drehbar verbunden, der in eine entsprechende Bohrung 12 des Kolbens eingreift. Zwischen jedem Kolben 5 iind der Zahnstange 9 ist eine Druckscheibe 13 angeordnet. Hierbei ist die Anordnung derart, daß sich die Zahnstangenbaugruppe 4 ungehindert um

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die gemeinsame Achse der Kolben 5 drehen kann, und daß die Zahnstange 9 ungehindert um die gemeinsame Achse der ^agerbolzen 11, d.h. um eine zur Achse der Kolben parallele Achse, drehbar ist. Ferner erstreckt sich zwischen den Kolben 5 eine der Zahnstange 9 diametral gegenüber angeordnete Ausgleichsstange 14, die mit jedem Kolben 5 durch einen Lagerbolzen 15 verbunden ist, der in eine entsprechende Bohrung 16 des Kolbens eingreift. Zwischen jedem Kolben 5 und der Ausgleichsstange 14 ist eine Druckscheibe 17 angeordnet. Die zwischen den Kolben 5 und der Zahnstange 9 angeordneten Druckscheiben 13 lassen kleine axiale Bewegungen der Zahnstange 9 zu. Die Kolben 5 sind miteinander durch eine Zugstange 18 verbunden, deren Endabschnitte 20 mit Außengewinde versehen sind und mit Muttern 19 zusammenarbeiten, von denen in S¹Xg₀ 2 nur eine dargestellt ist. Jede Mutter 19 ist in der zugehörigen hohlen Kolbenstange 6 untergebracht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Zugstange 18 gemäß Fig. 1 einen sebhseckigen Querschnitt, und die Zahnstange 9 hat eine solche Querschnittsform, daß sie die Zugstange teilweise umschließt. Gemäß Fig· 2 sind Dichtungsringe 21 auf den Umfangsflachen der Kolben 5» zwischen dem Gehäuse 1 und der Laufbuchse 3» zwischen dem Gehäuse 1 und den Kolbenstangen 6 sowie zwischen den Kolbenstangen und den Muttern 19 angeordnet. Zu jedem Kugelgelenk 7 gehören ein in einer Aussparung im Kopf der betreffenden Mutter 19 angeordnetes Sitzteil 22 und ein weiteres Sitzteil 23» welch letzteres in eine mit Gewinde versehene Bohrungserweiterung der Kolbenstange 6 eingeschraubt ist. An dem Sitzteil 22 stützt sich eine Schraubenfeder 24 ab, um eine etwa auftrenede Abnutzung des Kugelgelenks auszugleichen. Ein unbeabsichtigtes Lockern des Sitzteils 23 wird durch einen Streifen 25 aus Nylon verhindert, der beim Einbau zum Schmelzen gebracht wurde. Ferner ist ein Sicherungsring 26 vorhanden, der unter Kraftaufwand in eine Ringnut innerhalb der Bohrungserweiterung der Kolbenstange 6 eingebaut ist und ein Lockern des Sitzteils 23 und der Mutter 19 verhindert, wenn der Haltestreifen 25 versagen sollte.

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In dem Gehäuse 1 ist ein Ritzel 27 drehbar gelagert, das Ritzelzähne 28 aufweist, die in Eingriff mit den Zähnen 10 der Zahnstange 9 stehen. Das Ritzel 27 ist in einem Rollenlager 29 und einem Drucklager 30 drehbar gelagert und mit Hilfe einer Lenksäulenwelle 51» zweier KegelZahnräder $2 und 33 sowie eines drehbaren Steuerventilkörpers 34 mit einem Lenkrad 35 eines Kraftfahrzeugs verbunden ist, so daß es mit Hilfe des Lenkrades gedreht werden kann»

Um die Zahnstange 9 in Eingriff mit dem Ritzel 27 zu halten, ist eine Feder 36 vorhanden, die auf ein Stützteil 37 für ein Druckstück 38 wirkt, das eine ebene fläche 39 aufweist, welche in Gleitberührung mit einer benachbarten Fläche 40 der Zahnstange 9 steht. Die Fläche 4-0 der Zahnstange verläuft im wesentlichen parallel zu den Zähnen 10 der Zahnstange. Das Druckstück 38 weist eine halbkugelförmige Sitzfläche 41 auf, die mit einem dazu passenden Sitz 42 des Stützteils 37 zusammenarbeitet, so daß sich das Druckstück allen Bewegungen der Zahnstange anpassen kann. Jferner isfc ein ölkanal 43 vorhanden, um das Zuführen eines Schmiermittels zu den Flächen 39 und 40 zu ermöglichen.

Da die Zahnstangenbaugruppe 4 um die Achse der Kolben frei drehbar ist, und da die Zahnstange 9 gegenüber den Kolben exzentrisch gelagert ist, wird die Zahnstangenbaugruppe 4 bestrebt sein, sich um die Achse der Kolben zu drehen, da sie unter dem Einfluß der Feder 36 steht, die dazu dient, die Zähne 10 der Zahnstange in Eingriff mit den Zähnen 28 des Ritzels 27 zu halten. Außerdem ist die Zahnstange 9 um die Achsen der Lagerbolzen 11 frei drehbar, so daß sich die Zähne 10 der Zahnstange automatisch seitlich auf die Zähne 28 des Ritzels ausrichten. Jeder etwa vorhandene geringe Fluchtungsfehler, der inaacialer Richtung zwischen den Zähnen 10 und den Zähnen 28 auftritt, wird daher automatisch durch eine kleine axiale Bewegung der Zahnstange ausgeglichen, die durch die Druckscheiben 13 zugelassen wird·

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Zwischen jed-em Kolben 5 und dem benachbarten Ende des Zylinders 2 ist ein Anschluß 44 angeordnet, der es ermöglicht, den Innenraum des Zylinders auf bekannte Weise über das als Drehschieberventil ausgebildete Steuerventil 34 mit einer Druekmittelquelle zu verbinden. Das Drehschieberventil 34 arbeitet in Abhängigkeit von den Drehbewegungen des Lenkrades 35* um die Zufuhr des Druckmittels zum einen oder anderen Ende des Zylinders 2 'zu regeln, so daß die Lenkvor-' richtung mit Servounterstützung arbeitet.

Die beschriebene Lenkvorrichtung läßt sich auf verschiedene V/eise abändern. Beispielsweise könnte das Drehschi eberventil 34 direkt mit dem Ritzel 27 verbunden sein, und bei einer solchen Anordnung würde die Lenksäulenwelle 31 den Drehschieber des Ventils 34 mit dem Lenkrad 35 verbinden.

Ansprüche: 309839/0791

Claims

ANSPRÜCHE

Mit Servounterstützung arbeitende Lenkvorrichtung der stangen-und-Ritzel-Bauart für Kraftfahrzeuge mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse drehbar gelagerten Ritzel, das mit dem Lenkorgan, z.B. dem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, so daß es sich drehen läßt, einer in Eingriff mit dem Kitzel stehenden Zahnstange, die mit den lenkbaren Rädern eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, um das Übertragen von Lenkbewegungen auf diese Räder zu ermöglichen, sowie mit einer Einrichtung zum Vorspannen der Zahnstange in Eingriff mit dem Ritzel, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (9) einen Bestandteil einer Zahnstangenbaugruppe (4) bildet, zu der zwei Kolben (5) gehören, daß die Zahnstangenbaugruppe um die gemeinsame Achse dieser Kolben drehbar ist, um das Eingreifen der Zähne (10) der Zahnstange in die Zähne (28) des Ritzels (27) zu ermöglichen, und daß die Zahnstange um eine zur gemeinsamen Achse der Kolben parallele Achse drehbar ist, um die Zähne der Zahnstange auf die Zähne des Ritzels auszurichten.
2. · Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (9) gegenüber den Kolben (5) in einem begrenzten Ausmaß axial bewegbar ist.
Je Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Kolben (5) und der Zahnstange (9) eine Druckscheibe (13) angeordnet ist.
4-. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Zahnstange (9) mit jedem Kolben (5) dadurch drehbar verbunden ist, daß an jedem Ende der Zahnstange ein Lagerbolzen (11) vorhanden ist, der in eine Bohrung (12) des zugehörigen Kolbens eingreift.

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5. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich zwischen den Kolben (5) eine der Zahnstange (9) diametral gegenüber liegende Ausgleichsstange (14) erstreckt.
6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Kolben. (5) und der Ausgleichsstange (14) eine Druckscheibe (17) angeordnet ist ο
7. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Kolben (5) durch eine Zugstange (18) miteinander verbunden sind.
8. Lenkvorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kolben (5) eine hohle Kolbenstange (6) zugeordnet ist, daß sich diese Kolbenstangen in entgegengesetzten Eichtungen erstrecken und mit den lenkbaren Hadern (8) eines Kraftfahrzeugs verbindbar sind, daß die Zugstange (18) durch die Kolben und die hohlen Kolbenstangen hindurchragt, und daß auf die Enden (20) der Zug- , stange in den zugehörigen Enden der hohlen Kolbenstangen angeordnete Muttern (19) aufgeschraubt sinde
9. Lenkvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (18) einen unrunden Querschnitt hat und durch eine dazu passende Öffnung jedes Kolbens (5) ragt, um relative Drehbewegungen der Kolben und der Zugstange zu verhindern.
Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Zahnstange (9) eine solche Querschnittsform hat, daß sie die Zugstange (18) teilweise umgreift.
11. Lenkvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (9) einen allgemein U-förmigen Querschnitt hat.

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12. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich.net , daß die genannte Einrichtung eine Feder (36) ist, die auf die Zahnstange (9) über ein Druckstück (38) und ein Stützteil (37) wirkt, daß das Druckstück eine mit einer Fläche (40) der Zahnstange zusammenarbeitende ebene Fläche (39) aufweist, und daß das Druckstück mit einem halbkugelförmigen Sitzabschnitt (41) versehen ist, der von einem dazu passenden Sitz (4-2) des Stützteils aufgenommen ist, so daß es dem Druckstück durch seine Lagerung ermöglicht wird, sich Bewegungen der Zahnstange anzupassen.

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