DE3720279C2 - Hydraulische hilfskraftlenkung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Eine hydraulische Hilfskraftlenkung mit einem Drehschieber­ ventil und einem in das Lenkgehäuse eingebauten Arbeitskolben, den eine Gewindespindel durchdringt und mit einem innerhalb der Gewindespindel angeordneten Rückwirkungskolben ist bereits aus der DE-PS 29 13 484 bekannt. Diese Hilfskraftlenkung verfügt au­ ßerdem über einen im Rückwirkungskolben liegenden Drehstab, der eine das Lenkhandrad tragende Lenkspindel mit der Gewindespindel innerhalb eines vorgegebenen Steuerweges elastisch miteinander verbindet. Da das aus Drehschieber und Steuerbuchse bestehende Drehschieberventil Bauteil der Lenkspindel bzw. der Gewindespin­ del ist, verändert sich beim Drehen der Lenkspindel die relative Lage von Steuernuten und Steuerkanten zueinander. Die Steuernuten und Steuerkanten des Drehschieberventils leiten das Drucköl auf die gewünschte Stirnfläche des Arbeitskolbens, das die Lenkbewe­ gung verstärkt. Der Arbeitsdruck im Lenkzylinder wirkt gleich­ zeitig auf den Rückwirkungskolben, der sich über eine Mittenzen­ trierung an der Lenkspindel abstützt und auf diese entgegenge­ setzt zur Drehrichtung ein Rückstellmoment ausübt. Der Fahrer erhält auf diese Weise eine am Lenkhandrad spürbare, der jeweili­ gen hydraulischen Kraft im Lenkzylinder entsprechende Rückwir­ kungskraft. Um die Reibungskraft in Axialrichtung gering zu hal­ ten, ist der Rückwirkungskolben auf einem verdickten Endstück des Drehstabes über in Nuten geführte Kugeln abgestützt. Neben der hydraulischen Kraft wirkt auf den Rückwirkungskolben in gleicher Richtung noch eine Zentrierfeder ein. Diese Zentrierfeder stellt das Drehschieberventil exakt auf Mitte. Die bekannte Lenkeinrich­ tung benötigt einen erheblichen Bauaufwand. So ist neben dem ver­ hältnismäßig teueren Drehstab, der das Drehschieberventil zurück­ stellt, noch die zusätzliche Zentrierfeder vorgesehen. Hinzu kommt die in der Fertigung teuere und umständlich zu montierende Kugel-Axialführung des Rückwirkungskolbens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bauaufwand für die Rückwirkung zu verringern.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Anspruch 2 angegeben.

Nach der Erfindung ist als Verbindungsglied zwischen den Rückwir­ kungskolben und die Gewindespindel ein axial federndes Wellrohr eingebaut. Durch das Wellrohr läßt sich die Mittenzentrierung variabler gestalten. So kann man das Wellrohr ohne oder mit axia­ ler Vorspannung einbauen. Ein ohne axiale Vorspannung eingebautes Wellrohr bietet eine in der Wirkung reine Drehstabfunktion, d. h., die Federkennlinie beginnt bei Null. Eine solche Abstim­ mung läßt sich z. B. in Lenkeinrichtungen verwirklichen, die mit einem reibungsarmen Betätigungsstrang arbeiten.

Ein mit axialer Vorspannung eingebautes Wellrohr bietet die Mög­ lichkeit der exakten Mittenzentrierung des Drehschieberventils. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn im Betätigungsstrang höhere Reibmomente zu überwinden sind.

Außerdem läßt sich durch unterschiedliche Vorspannung des Well­ rohres die Steifigkeit der Mittenzentrierung leichter an die Lenkungstype bzw. an das Fahrzeug anpassen. Das Wellrohr verei­ nigt also eine Doppelfunktion: Es ersetzt einen Drehstab und eine Druckfeder.

Die fertigungstechnisch einfache Befestigung des Wellrohrs unmittelbar am Rückwirkungskolben bzw. an der mit der Gewinde­ spindel festen Buchse, z. B. durch Elektrodenstrahlschweißen, sichert absolute Spielfreiheit. Die Buchse stützt den Rückwir­ kungskolben lediglich am Außenumfang ab, so daß dieser sehr rei­ bungsarm geführt ist und feinfühlig auf Druckänderungen an­ spricht.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.

In einem sogenannten Blocklenkgetriebe trägt ein erstes Lenkspindelteil, im folgenden Lenkspindel 1 genannt, ein nicht dargestelltes Lenkhandrad. Die Lenkspindel 1 steht über eine Mit­ tenzentriereinrichtung 2 und einen noch näher zu erläuternden Rückwirkungskolben 3 mit einem zweiten Lenkspindelteil, nachfol­ gend mit Gewindespindel 4 bezeichnet, in Verbindung. In die Lenk­ spindel 1 sind axiale Steuernuten, z. B. 5, 5 A, eingearbeitet, die zu einem Drehschieber 6 gehören. Der Drehschieber 6 wirkt mit einer mit der Gewindespindel 4 einstückig hergestellten Steuer­ buchse 7 mit axialen Steuernuten, z. B. 8, 8 A, zusammen. Der Drehschieber 6 und die Steuerbuchse 7 bilden die Bauteile eines in solchen Hilfskraftlenkungen üblichen Drehschieberventils. Ein mit Spiel in eine Bohrung 10 eingreifender Querbolzen 11 begrenzt das Steuerspiel zwischen der Lenkspindel 1 und der Gewindespin­ del 4. Innerhalb dieses Steuerspiels regelt das Drehschieberven­ til 6, 7 je nach Drehrichtung den Druck in einem der Druck­ räume 12 bzw. 13 eines Arbeitskolbens 14 an. Der Arbeitskolben 14 greift über eine endlose Kugelkette 15 in die Gewindespindel 4 ein und steht über eine Verzahnung 16 mit einem auf einer Lenk­ welle 17 angeordneten Lenksegment 18 in Eingriff. Axiallager 20 und 21 dienen zur Aufnahme der auf die Gewindespindel 4 einwir­ kenden Axialkräfte. Eine von einem Fahrzeugmotor angetriebene Pumpe 22 kann über eine Zulaufnut 23 der Steuerbuchse 7 und die Steuernuten 5 im Drehschieber 6 an die Steuernuten 8 oder 8 A der Steuerbuchse 7 angeschlossen werden. Radialbohrungen 24 in der Steuerbuchse 7 stellen eine Verbindung von den Steuernuten 8 zum Druckraum 12 her. Weitere in der Steuerbuchse 7 vorhandene Schrägbohrungen 25 schaffen eine Verbindung von den Steuernu­ ten 8 A zu einem Ringkanal 26. Dieser Ringkanal 26 ist durch einen Ringspalt 27 und das Spindelgewinde an den Druckraum 13 ange­ schlossen. Eine zentrale Rücklaufbohrung 28 im Drehschieber 6 hat über Radialbohrungen 30 mit den Steuernuten 5 A Verbindung. Die zentrale Rücklaufbohrung 28 ist über weitere Radialbohrungen 31 an eine Rücklaufringnut 32 angeschlossen, die mit einem Behäl­ ter 33 in Verbindung steht.

Die Lenkspindel stützt sich in Axialrichtung spielfrei am Querbolzen 11 ab, der in der Gewindespindel 4 gehalten ist. Hierzu dienen ein in der zentralen Rücklaufbohrung 28 festes End­ stück 34 und ein mittels eines Querstifts 35 befestigter Axial­ bolzen 36. Die Mittenzentriereinrichtung 2 besteht aus einem Zen­ trierstück 37 am Ende der Lenkspindel 1 und einem weiteren auf dem Axialbolzen 36 geführten Zentrierstück 38. Der Rückwirkungs­ kolben 3 greift mit nicht sichtbaren Klauen so in das Zen­ trierstück 38 ein, daß ein Fluchtungsausgleich möglich ist und keine Quer- und Klemmkräfte auftreten können. Die beiden Zen­ trierstücke 37 und 38 weisen einander zugekehrte V-förmige Ver­ tiefungen 40 bzw. 41 mit Schrägflächen auf. Vorzugsweise sieht man zwei Paare von Vertiefungen vor. Zwischen den Vertiefungen 40 und 41 sind Rollen 42 gehalten, die sich an ihrem inneren Ende am Axialbolzen 36 und an ihrem äußeren Ende in der Gewindespindel 4 abstützen.

Das der Mittenzentriereinrichtung 2 abgelegene Ende des Rückwirkungskolbens 3 stützt sich in einer mit der Gewindespin­ del 4 festen Buchse 43 axial verschieblich ab. Ein in Axialrich­ tung nachgiebiges Wellrohr 44 ist z. B. durch Elektrodenstrahl­ schweißen einerseits mit dem Rückwirkungskolben 3 und anderer­ seits mit der in der Gewindespindel 4 festen Buchse 43 verbunden. Der Rückwirkungskolben 3 trägt ein Anschlußteil 45, das zusammen mit einem Gehäusedeckel 46 einen Rückwirkungsraum 47 bildet. Eine mit dem Rückwirkungsraum 47 verbundene Anschlußöffnung 48 ist an eine nicht gezeichnete Leitung angeschlossen, die den jeweils wirksamen Arbeitsdruck führt. Anstelle des Arbeitsdrucks läßt sich auch ein fahrgeschwindigkeitsabhängiger Druck in den Rück­ wirkungsraum 47 einspeisen. Diesen fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck kann man z. B. mit einer von der Getriebeausgangswelle an­ getriebenen Pumpe erzeugen. Die am Lenkhandrad spürbare Rückwir­ kungskraft wächst dann mit der Fahrgeschwindigkeit.

Die durch das Wellrohr 44 erzeugte und auf den Rückwir­ kungskolben 3 übertragene Axialkraft stellt das Drehschieberven­ teil 6, 7 über die Mittenzentriereinrichtung 2 in die hydraulische Mitte, so lange nicht gelenkt wird.

Dreht der Fahrer die Lenkspindel 1, so verdreht sich der Drehschieber 6 gegenüber der Steuerbuchse 7 um einen bestimmten Winkelbetrag, da ja die Gewindespindel 4 zunächst noch durch den Widerstand des Abtriebsstranges (Arbeitskolben 14, Lenkseg­ ment 18, Lenkwelle 17, gelenkte Räder) festgehalten wird. Dabei laufen die Rollen 42 auf den sich gegenüberliegenden Schrägflä­ chen der V-förmigen Vertiefungen 41, 42 auf. Die daraus resultie­ rende Axialkraft auf den Rückwirkungskolben 4 bewirkt ein Zusam­ mendrücken des Wellrohres 44. Durch diese Relativverdrehung des Drehschiebers 6 gegenüber der Steuerbuchse 7 erfolgt innerhalb des durch die Bohrung 10 festgelegten Steuerspiels die Lageverän­ derung der Steuernuten zueinander. Je nach Drehrichtung am Lenk­ handrad strömt das von der Pumpe 22 geförderte Drucköl in den Druckraum 12 oder 13 und verschiebt den Arbeitskolben 14. Die Lenkbewegung wird somit hydraulisch unterstützt.

Da der Arbeitsdruck im Druckraum 12 oder 13 auch im Rückwir­ kungsraum 47 herrscht, wirkt auf den Rückwirkungskolben eine zu­ sätzliche hydraulische Druckkraft, die der Axialkraft des Well­ rohres 44 gleichgerichtet ist. Diese Druckkraft versucht über die Mittenzentriereinrichtung 2 den Drehschieber 6 bzw. die Lenkspin­ del 1 in die Neutralstellung zurückzustellen. Die so erzeugte Rückwirkungskraft gibt dem Fahrer ein Gefühl für die Höhe des Lenkwiderstandes.

Claims (3)

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen:

• - Als Druckmitteleinrichtung ist ein Drehschieberventil vorhanden;
• - die Lenkspindel ist zweiteilig ausgeführt;
• - der erste Lenkspindelteil ist mit einem Lenkhandrad verbunden und trägt einen Drehschieber;
• - der zweite Lenkspindelteil ist als Gewindespindel ausgebildet und trägt eine Steuerbuchse;
• - die Gewindespindel steht mit einem in einem Lenkgetriebegehäuse verschiebbaren Arbeitskolben in Eingriff;
• - die Gewindespindel nimmt in einer koaxialen Bohrung einen Rückwirkungskolben auf, der durch Reaktionsdruck axial belastet ist und an seinem einen Ende über eine Mittenzentriereinrichtung auf das erste Lenkspindelteil mit dem Drehschieber einwirkt und
• - an seinem anderen Ende über eine Kupplungseinrichtung mit der Gewindespindel verbunden ist,

gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:

• - Als Kupplungseinrichtung ist zwischen dem Rückwirkungskolben (3) und der Gewindespindel (4) ein axial federndes Wellrohr (44) eingebaut.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - Das Wellrohr (44) ist an seinem einen Ende unmittelbar am Rückwirkungskolben (3) befestigt;
• - das andere Ende des Wellrohres (44) ist mit einer mit der Gewindespindel (4) festen Buchse (43) verbunden und
• - der Rückwirkungskolben ist an seinem Außenumfang in der Buchse (43) axial verschieblich geführt.