DE2327535B2 - Servo-Lenkung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servo-Lenkung für Kraftfahrzeuge gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Gemäß einer älteren deutschen Patentanmeldung (P 23 01 415) ist eine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 versehene Servo-Lenkung mit »geschlossener Mitte« vorgeschlagen. Das Lenklineal wirkt dabei auf einen Hilfskolben, der stirnseitig mit Ventilverschlußplatten versehen ist, die abhängig vom Grad ihrer Annäherung einen von einem Arbeitsraum raum zum Ablauf durch einen Hohlkolben führenden Strömungsweg zunehmend drosseln und endlich schließen, bevor der Hohlkolben durch Abheben eines auf ihm gleitenden Widerlagers Sitzventile entsperrt, die den Zufluß von Druckmittel von einer Druckquelle zu einem der Arbeitsräume steuern. Die gesamte Ventilanord-ϊ nung wirkt in Art eines 3/3-Doppel-SitzventiIs. Es gelingt zwar mit dieser Anordnung, die Druckquelle in. einer Neutralstellung dicht von den Arbeitsräumen und dem Ablauf zu trennen, jedoch sind eine selbständige Rückstellung der gelenkten Räder bzw. ein Lenken

ίο ohne Servounterstützung nur dadurch möglich, daß die Arbeitsräume in der Neutralstellung miteinander und dem Ablauf verbunden sind. Das bedeutet jedoch, daß kein Vordruck in den Arbeitsräumen des Lenkmotors aufrecht erhalten werden kann und Druckmittel unter hohem Druck und damit verbundenen Geräuschentwicklungen sowie Rucken und Stößen in drucklose Arbeitsräume einströmen muß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden, und eine Servolenkung der in Rede

2ü stehenden Art so auszugestalten, daß trotz »geschlossener Mitte« ein Vordruck in vorbestimmter Höhe verwirklicht werden kann und bei Bedarf bei kleinen Lenkkräften ein rein mechanisches Lenken ohne Servounterstützung unterhalb einer Ansprechschwelle der Hilfskraftunterstützung möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
Anspruch 2 richtet sich auf eine günstige Anordnung eines Ablaufanschlusses.

Anspruch 3 bezieht sich auf eine einfache Bearbeitung des Gehäuses durch den Einbau von Steuerbüchsen, so daß eine den Hilfskolben aufnehmende Durchgangsbohrung angebracht werden kann.

Die Ansprüche 4 und 5 richten sich auf die Anordnung einer Zentrierfeder.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Hilfskraft-Lenkeinrichtung entlang der Achse der Schraubspindel und senkrecht zur Achse des abtreibenden Getriebegliedes. F i g. 2 zeigt einen Teilschnitt gemäß der Schnittlinie E-Fvon Fig. 1.
F i g. 3 zeigt den Schnitt gemäß der Schnittlinien C-D von F i g. 2.

In einem Gehäuse 1 ist ein gestufter Zylinderraum 2 angeordnet, in dem ein als Stufenkolben ausgebildeter Kolben 3 gleitbar angeordnet ist. Der Zylinderraum 2 ist stirnseitig durch einen Deckel 4 verschlossen. Der Deckel 4 weist einen in den Zylinderraum 2 hineinragenden, zylindrischen Ansatz 5 auf, der abgedichtet und zentrisch einen Deckel 6 durchdringt, welcher zur axialen Festlegung einer im Innern des Kolbens 3 angeordneten Lenkmutter 7 dient. In die Lenkmutter 7 greift mit Hilfe eines Kugelumlaufgewindes 8 eine Schraubspindel 9 ein, die sich abgedichtet durch eine zentrale Bohrung im Ansatz 5 bzw. im Deckel 4 nach außen erstreckt und dort mit einer nicht näher dargestellten Lenkspindel verbunden werden kann. Der Kolben 3 teilt den Zylinderraum 2 in einen stirnseitigen Arbeitsraum 10 und einen den Ansatz 5 ringförmig umgebenen Arbeitsraum 11, wobei die wirksamen Flächen der Arbeitsräume 10 und U vorzugsweise gleich sind. Der Servokolben 3 weist außerhalb seines

:.i der Abdichtung dienenden Bereiches eine Zahnstange 12 auf, die auf ein mit einer Abtriebswelle 13 verbundenes Zahnsegment 14 einwirkt. Die Lenkmutter 7 ist mit einem von ihrer Achsrichtung im wesentlichen

senkrecht fortweisenden Lenklineal 15 fest verbunden. Das Lenklineal 15 durchdringt den Servokolben 3 durch eine nicht näher dargestellte Ausnehmung. Das Lenklineal 15 besitzt eine etwa dem Hub des Servokolbens 3 entsprechende axial gerichtete Ausdehnung. Er ragt mit seinem freien Ende durch eine axial verlaufende Nut 16 im Gehäuse 1. Die Nut 16 besitzt in Bewegungsrichtung des Lenklineals 15 gesehen eine etwas größere Ausdehnung als dieses. Eine Bohrung 17 schneidet in quer zur Achsrichtung der Lenkmutter verlaufender Richtung die Nut 16 an. Im Bereich der Nut 16 ist in der Bohrung 17 ein Hilfskolben 18 angeordnet. In diesem Hilfskolben 18 ist eine Ringnut 19 angebracht, in die das freie Ende 20 des Lenklineals 15 spielfrei eingreift Weiterhin greifen Schenkel 21 und 22 einer doppelt wirkenden Biegefeder in die Nut 19 ein. Die Biegefeder besteht neben den Enden 21 und 22 aus einem Wende! 23, welcher auf einem Stift 24 innerhalb eines Schlitzes 25 im Gehäuse 1 gehalten ist. In Achsrichtung des Hilfskolben 18 gesehen hat der Schlitz 25 die gleiche Ausdehnung wie die Ringnut 19. Axial gerichtete Bohrungen 26 verbinden stirnseitig an den Hilfskolben 18 angrenzende Räume 27 und 28 miteinander. An die Räume 27 und 28 angrenzend sind in der Bohrung 17 Steuerbüchsen 29 und 30 axial fest angeordnet. In der Steuerbüchse 29 gleitet ein Steuerkolben 31, während in der Steuerbüchse 30 ein Steuerkolben 32 gleitet. Der Hilfskolben 18 wrkt auf den Steuerkolben 31 über eine Feder 33 und auf den Steuerkolben 32 über eine Feder 34. Die Steuerkolben jo 31 und 32 sind in Art von 3/3-Wegeventil-Steuerkolbsn ausgeführt. Der Steuerkolben 31 ist daher in der Lage, je nach Stellung einen mit dein Arbeitsraum 10 verbundenen Anschluß A entweder mit einem Druckanschluß P\ oder aber mit einem Raum 27 zu verbinden, welcher π seinerseits über die Bohrungen 26 mit dem Raum 28 in Verbindung steht, der an eine Abflußleitung T angeschlossen ist. In entsprechender Weise bewirkt der Steuerkolben 32 je nach Stellung eine Verbindung eines mit dem Arbeitsraum 11 verbundenen Anschlusses B mit einem Druckanschluß P₂ oder mit Raum 28 bzw. der Ablaufleitung T. Über einen im Inneren des Steuerkolbens 31 verlaufenden Drosselkanal 35 ist ein stirnseitig an den Steuerkolben 31 angrenzender Reaktionsraum 36 immer mit dem Anschluß A verbunden. Analog dazu ist ein stirnseitig an den Steuerkolben 32 angrenzender Reaktionsraum 37 immer über einen im Innern des Steuerkolbens 32 verlaufenden Drosselkanal 38 mit dem Anschluß B verbunden. Die von den Federn 33 und 34 beaufschlagten Seiten der Steuerkolben 31 und 32 to werden mit 39 und 40 bezeichnet. Die sich beidseitig an die Nut 16 anschließenden Partien des Hilfskolbens 18 haben die Bezugszahl 41 und 42.

Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß die Schraubspindel auf F i g. 1 bezogen im Uhrzeigersinn gedreht würde. Diese Bewegung überträgt sich auf die Lenkmutter 7, welche dadurch, von F i g. 2 aus gesehen eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn erfährt. Diese überträgt sich auch auf das Lenklineal 15 und dessen freies Ende 20, sofern die Betätigungskraft größer ist als die Vorspannung der Biegefeder 21, 22 und 23. Wird die Vorspannung nicht überschritten, stützt sich das Lenklineal 15 über den Hilfskolben 18 an der Biegefeder 21, 22 und 23 ab. Da die Lenkmutter 7 dann die Drehung der Lenkschneckenwelle 9 nicht weiter 1,; mitmachen kann, kommt es zu einer axial gerichteten Bewegung der Lenkmutter 7 und damit zu einer axial gerichteten Bewegung des Kolbens 3. Der Kolben bewegt sich dabei so, daß sich der Arbeitsraum 11 verkleinert und Druckmittel aus dem Arbeitsraum 11 zum Anschluß B verdrängt wird. Unter der Voraussetzung, daß in den Anschlüssen Pi und P₂ Druck herrscht, wird sich in den Anschlüssen A und B bereits ein bestimmter Druck ausgebildet haben. Dieser Druck rührt daher, daß Druckmittel von den Anschlüssen P\ und P₂ übergeströmt ist. Das Druckmittel hat sich dabei gleichzeitig über die Drosselkanäle 35 und 38 in die Reaktionsräume 36 und 37 fortgepflanzt Dort bewirkt der Druck des Druckmittels ausgehend von der gezeichneten Stellung eine Bewegung der Steuerkolben 31 und 32 solange, bis die Verbindung Pt-A und P₂-B geschlossen sind. Der dann in den Anschlüssen A und B herrschende Druck entspricht den Vorspannungen der Federn 33 und 34. Wenn nun ausgehend von dieser Stellung der Druck durch eine mechanische Bewegung des Kolbens 3 im Arbeitsraum 11 erhöht wird, wird auch der Druck am Anschluß B bzw. im Reaktionsraum 37 erhöht, so daß der Steuerkolben 32 unter weiterer Erhöhung der Vorspannung der Feder 34 bewegt wird. Der Steuerkolben stellt dabei die Verbindung vom Anschluß ßzum Raum 28 bzw. zur Ablaufleitung 7"her. Da gleichzeitig im Arbeitsraum 10 ein Druckabfall stattfindet, wird auch der Druck im Reaktionsraum 36 etwas absinken, so daß die Feder 33 den Steuerkolben

31 in eine Position schieben kann, in welcher wieder die Verbindung P]-A hergestellt ist. Druckmittel kann daher in den sich vergrößernden Arbeitsraum 10 strömen. Wird hingegen durch die Betätigungskraft die Vorspannung der Biegefeder 21,22 und 23 überwunden, erfolgt eine Auslenkung des Hilfskolbens 18 relativ zum Gehäuse 1. Unter der Voraussetzung der gleichbleibenden Drehrichtung wird der Hilfskolben 18 daher so ausgelenkt, daß er die Vorspannung der Feder 33 erhöht. Dadurch wird der Steuerkolben 31 so verschoben, daß die Verbindung P\ — A hergestellt wird. Druckmittel strömt daher solange in den Arbeitsraum 10, bis sich dort der Druck entsprechend der nunmehr vorhandenen Vorspannung der Feder 33 eingestellt hat. In diesem Fall ist ein weiteres Strömen von Druckmittel nur durch weitere Erhöhung der Betätigungskraft und der damit verbundenen weiteren Vorspannung eier Feder 33 möglich. Auf der anderen Seite wird die Vorspannung der Feder 34 durch die Verschiebung des Hilfskolbens 18 erniedrigt, so daß der Druck im Anschluß B bzw. im Reaktionsraum 37 in der Lage ist, den Steuerkolben 32 gegen die nachlassende Vorspannung so zu verschieben, daß eine Verbindung vom Anschluß B zum Raum 28 hergestellt wird. Eine Drehung der Schraubspindel in entgegengesetzter Richtung bewirkt die analogen Vorgänge, wobei die Wirkungen der Steuerkolben vertauscht werden.

Es ist dabei klar ersichtlich, daß sich der Druck in der Nut 16, welcher im übrigen dem Druck im Arbeitsraum 10 entspricht, nicht in die Räume 27 und 28 fortpflanzen kann. Dies wird bewirkt durch die Partien 41 und 42 des Hilfskolbens 18, welche den Schlitz 16 gegenüber den Räumen 27 und 28 abdichten. Abgesehen von kleineren Reibungs- und Strömungskräften wirken daher nur die Kräfte der Federn 33 und 34 bzw. die Drücke in den Reaktionsräumen 36 und 37 auf die Steuerkolben 31 und

32 ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, bei der in einem Gehäuse der Kolben eines Lenkmotors aufgenommen ist, der in mechanischer Antriebsverbindung mit den Fahrzeuglenkrädern steht und eine mit einer vom Lenkhandrad aus betätigbaren Schraubspindel zusammenwirkende Lenkmutter im Servokolben um einen geringen Betrag drehbar gelagert ist, von deren Außenfläche ein Lenklineal vorsteht, das mit Spiel durch eine Nut im Gehäuse hindurch in eine Nut eines Hüfskolbens einer Lenkventileinrichtung eingreift, wobei der Hilfskolben in einer quer zur Gehäusenut verlaufenden Bohrung beiderseits dieser Nut druckmitteldicht geführt ist und stirnseitig in den Bohrungsabschnitten jeweils einen an eine Druckmittelrücklaufleitung angeschlossenen Raum abschließt sowie in jeder der beiden Betätigungsrichtungen auf eine in Art eines 3/3-Wege-Ventils wirkende, jeweils einem der Arbeitsräume des Lenkmotors zugeordnete und eine Reaktionsfläche aufweisende Ventilanordnung einwirkt derart, daß die Arbeitsräume wechselweise mit einer Druckquelle oder der Rücklaufleitung verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ventilanordnungen aus einem Axialkolbenventil besteht, der Hilfskolben (18) über an seinen Stirnseiten angreifende, die benachbarten, drucklosen Räume (27, 28) durchdringende Federn (33, 34) auf die Steuerkolben (31, 32) dieser Kolbenventile einwirkt, und diese Steuerkolben den Federn (33,34) entgegenwirkende, von den Drücken der zugehörigen Arbeitsräume (10, 11) zumindest bis zu einem vorbestimmten Grenzdruck beaufschlagte Reaktionsflächen aufweisen.

2. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (18) axial durchbohrt ist und nur einer (28) der Räume (27,28) an einen Ablauf (T)angeschlossen ist.

3. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben (31, 32) in axial festgelegten Steuerbüchsen (29, 30) angeordnet sind, welche den gleichen Außendurchmesser haben wie der Hilfskolben (18).

4. Hilfskraftlenkeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskolben (18) relativ zum Gehäuse (1) federzentriert ist.

5. Hilfskraftlenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung durch eine in beiden Bewegungsrichtungen vorgespannte Feder (21,22,23) erfolgt.