DE4307890A1

DE4307890A1 - Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4307890A1
Application number: DE19934307890
Authority: DE
Inventors: Armin Lang; Helmut Knoedler; Hans-Werner Majer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-15
Also published as: WO1994020354A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, insbeson dere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer derartigen Hilfskraftlenkung ist in einem Lenkge häuse ein Eingangsglied drehbar gelagert. Ein Ausgangsglied ist in dem Lenkgehäuse in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Eingangsgliedes axial verschiebbar geführt. Zur Hilfs kraftunterstützung ist das Ausgangsglied mit einem Servomotor verbunden. Ein Lenkventil dient zur Steuerung eines Druck mittels zu und von dem Servomotor und ist in Abhängigkeit von einer Bewegung des Eingangsgliedes verstellbar. Das Lenkven til weist für jede Lenkrichtung ein Einlaß-Sitzventil und ein Auslaß-Sitzventil auf.

Eine derartige Hilfskraftlenkung ist Gegenstand der älte ren deutschen Patentanmeldung P 42 03 335.7. Dabei handelt es sich um eine zahnstangen-Hilfskraftlenkung, deren Eingangs glied ein Ritzel und deren Ausgangsglied eine Zahnstange ist. Das Ritzel ist schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkbewegung in Abhängigkeit von einer Drehung des Ritzels erfolgt und zur Verstellung des Lenkventils dient.

Eine andere derartige Hilfskraftlenkung ist bekannt aus der DE-41 26 020 A1. Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung. Das Lenkventil wird hier jedoch durch eine begrenzte Axialbewegung des Ritzels verstellt.

In beiden Fällen handelt es sich um Zahnstangen-Hilfs kraftlenkungen, bei denen die Bewegung des Ritzels ausgenützt wird, um das Lenkventil zu verstellen. Die Anwendung eines Steuersystems mit geschlossener Mitte, d. h. von Steuer- Systemen, bei denen in der Neutralstellung des Lenkventils die von der Druckmittelquelle kommende Druckmittelleitung ab gesperrt ist, ist deshalb beschränkt auf Zahnstangen-Hilfs kraftlenkungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuer system mit geschlossener Mitte auch für Kugelmutter-Hydrolen kungen anwendbar zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich nete Hilfskraftlenkung gelöst. Die Lösung erfolgt insbesondere dadurch, daß das Eingangsglied eine in engen Grenzen axial verschiebbare Kugelspindel und das Ausgangsglied eine Kugel mutter ist. Dabei ist an der Kugelspindel ein Betätigungs hebel drehbar, aber gegenüber der Kugelspindel axial unver schiebbar, gehalten. Der Betätigungshebel, der zur Verstel lung des Lenkventils dient, wird durch die Kraft von Zentrier federn in seine axiale Neutralstellung beaufschlagt. Die Kugelspindel ist von hydraulischen, axial gerichteten Kräften freigehalten.

Da die Abstimmung der Betätigungskräfte und der Zentrier kräfte bei einem Lenksystem mit geschlossener Mitte sehr genau erfolgen muß, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kugel spindel frei ist von zusätzlichen hydraulischen Kräften.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche be schränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kom binationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchs merkmalen aus der Aufgabenstellung.

Eine besonders einfache und dennoch wirkungsvolle Mög lichkeit, die Kugelspindel freizuhalten von zusätzlichen hydraulischen Kräften ist im Anspruch 2 angegeben. Dabei weist die Kugelspindel an ihrem einen Ende in bekannter Weise einen Lenkspindelanschluß auf und ist an ihrem anderen Ende in dem Lenkgehäuse dichtend geführt, so daß zwischen der Stirnfläche der Kugelspindel und dem Lenkgehäuse ein Raum ge bildet wird, der mit atmosphärischem Druck beaufschlagt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Hilfskraftlenkung nach der Linie II-II in Fig. 1.

In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Eingangsglied in der Form einer Kugelspindel 2 drehbar und in engen Grenzen axial ver schiebbar in einem Radiallager 3 gelagert. Bei dem Radial lager 3 ragt die Kugelspindel 2 aus dem Lenkgehäuse 1 hervor und trägt einen Lenkspindelanschluß 4. Das dem Lenkspindelan schluß 4 gegenüberliegende Ende 5 der Kugelspindel 2 ragt in eine Bohrung 6 des Lenkgehäuses 1 hinein. Das Ende 5 der Kugelspindel 2 ist gegenüber dem Lenkgehäuse 1 durch eine Dichtung 7 abgedichtet. Dadurch wird zwischen der Stirn fläche 8 der Kugelspindel 2 und dem Lenkgehäuse 1 ein Raum 10 gebildet, der über eine Entlastungsbohrung 11 mit atmosphäri schem Druck beaufschlagt ist bzw. über diese Bohrung mit einem Druckmittelbehälter 12 in Verbindung steht.

Die Kugelspindel 2 steht über eine Kugelumlaufkette 13 in trieblicher Verbindung mit einer Kugelmutter 14, die an ihrem einen Ende als Servokolben 15 ausgebildet ist. Der Servokolben 15 trennt zwei in dem Lenkgehäuse 1 angeordnete Arbeitsräume 16 und 17 eines Servomotors 18.

Mit der Kugelspindel 2 ist ein Betätigungshebel 20 bei spielsweise über ein doppelreihiges Kugellager 21 drehbar ver bunden. Gleichzeitig ist der Betätigungshebel 20 gegenüber der Kugelspindel 2 kippsicher und axial unverschiebbar ge halten.

Der Betätigungshebel 20 dient zur Verstellung eines Lenk ventils 22, das für die Steuerung des von einer nicht darge stellten Servopumpe geförderten und zweckmäßigerweise in einem Speicher gespeicherten Druckmittels zu und von den Arbeits räumen 16 und 17 des Servomotors 18 in dem Lenkgehäuse 1 ange ordnet ist. Das Lenkventil 22 enthält zwei Einlaß-Sitzven tile 23 und 24 und zwei Auslaß-Sitzventile 25 und 26. Die Einlaß- und Auslaß-Sitzventile 23, 24, 25, 26 sind im wesent lichen parallel zur der Achse der Kugelspindel 2 angeordnet. Dabei sind jeweils ein Einlaß-Sitzventil 23 bzw. 24 und ein Auslaß-Sitzventil 25 bzw. 26 koaxial zueinander angeordnet.

In der Neutralstellung des Lenkventils 22 sind die beiden Einlaß-Sitzventile 23 und 24 geschlossen. Dies wird dadurch erreicht, daß deren Schließkörper durch die Kraft von Druck federn 27 bzw. 28 gegen einen gehäusefesten Ventilsitz beauf schlagbar sind.

Die spielfreie Mittenzentrierung erfolgt einerseits durch zwei Zentrierfedern 30 und 31, die eine Anschlag scheibe 32 gegen einen gehäusefesten Anschlag 33 und gegen den Betätigungshebel 20 drücken, und andererseits durch eine Zentrierfeder 34, die zweckmäßigerweise direkt auf den Be tätigungshebel 20 einwirkt.

Die Zentrierfedern 30, 31 und 34 sind zweckmäßigerweise gleich groß und haben gleiche Vorspannkräfte. Dadurch wird die Anschlagscheibe 32 mit einer doppelt so hohen Kraft - in Fig. 1 - nach oben gedrückt, während auf den Betätigungs hebel 20 in der anderen Richtung nur die einfache Kraft der Zentrierfeder 34 wirkt. Da die Verstellwege des Betätigungs hebels 20 und damit des Lenkventils 22 nur sehr klein sind, ergeben sich für beide Lenkrichtungen gleich große Zentrier kräfte. (In der Zeichnung sind die Verstellwege der Auslaß- Sitzventile 25 und 26 übertrieben groß dargestellt, um die in der Neutralstellung des Lenkventils 22 offenen Durchgänge deutlicher darzustellen.)

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung beschrieben: Wird die Kugelspindel 2 bei spielsweise durch eine Rechtsdrehung eines nicht dargestell ten Lenkhandrades gedreht, so schraubt sie sich in die Kugel mutter 14 ein, so daß nach Überwindung der Zentrierkraft der beiden Zentrierfedern 30 und 31 (die Kraft der Zentrier feder 34 wirkt in dieser Richtung verstärkend) die Anschlag scheibe 32 nach unten bewegt wird. Dadurch wird das untere Auslaß-Sitzventil 25 geschlossen und danach das untere Ein laß-Sitzventil 23 geöffnet. Von einem Zulaufanschluß 35 wird über das dann geöffnete Einlaß-Sitzventil 23 Druckmittel in den unteren Arbeitsraum 16 geleitet, wodurch eine Bewegung der Kugelmutter 14 über den Servokolben 15 nach oben ver stärkt wird.

Bei entgegengesetzter Drehrichtung ergibt sich ein sinn gemäßer Ablauf.

Zweckmäßigerweise wird das Radiallager 3 als kombinier tes Kugel-Rollen-Lager ausgebildet. Durch ein solches Lager kann im Normalbetrieb der Hilfskraftlenkung bei einer Axial bewegung der Kugelspindel 2 die Reibung der Spindellagerung praktisch vernachlässigt werden.

Bezugszeichenliste

1 Lenkgehäuse
2 Kugelspindel
3 Radiallager
4 Lenkspindelanschluß
5 Ende von 2
6 Bohrung
7 Dichtung
8 Stirnfläche
9 -
10 Raum
11 Entlastungsbohrung
12 Druckmittelbehälter
13 Kugelumlaufkette
14 Kugelmutter
15 Servokolben
16 Arbeitsraum
17 Arbeitsraum
18 Servomotor
19 -
20 Betätigungshebel
21 Kugellager
22 Lenkventil
23 Einlaß-Sitzventil
24 Einlaß-Sitzventil
25 Auslaß-Sitzventil
26 Auslaß-Sitzventil
27 Druckfeder
28 Druckfeder
29 -
30 Zentrierfeder
31 Zentrierfeder
32 Anschlagscheibe
33 Anschlag
34 Zentrierfeder
35 Zulaufanschluß

Claims

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

- in einem Lenkgehäuse (1) ist ein Eingangsglied drehbar gelagert;
- ein Ausgangsglied ist in dem Lenkgehäuse (1) in Ab hängigkeit von der Drehbewegung des Eingangsgliedes axial verschiebbar geführt;
- zur Hilfskraftunterstützung ist das Ausgangsglied mit einem Servomotor (18) verbunden;
- ein Lenkventil (22) zur Steuerung eines Druckmittels zu und von zwei Arbeitsräumen (16, 17) des Servomotors (18) ist in Abhängigkeit von einer Bewegung des Eingangs gliedes verstellbar;
- das Lenkventil (22) weist für jede Lenkrichtung ein Ein laß-Sitzventil (23, 24) und ein Auslaß-Sitzventil (25, 26) auf, wobei die Einlaß-Sitzventile (23, 24) in der Neutralstellung des Lenkventils (22) geschlossen sind,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Eingangsglied eine in engen Grenzen axial ver schiebbare Kugelspindel (2) und das Ausgangsglied eine Kugelmutter (14) ist;
- daß an der Kugelspindel (2) ein Betätigungshebel (20) drehbar, aber gegenüber der Kugelspindel (2) axial un schiebbar, gehalten ist;
- daß der Betätigungshebel (20), der zur Verstellung des Lenkventils (22) dient, durch die Kraft von Zentrier federn (30, 31, 34) in seine axiale Neutralstellung be aufschlagbar ist und
- daß die Kugelspindel (2) frei ist von hydraulischen, axial gerichteten Kräften.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kugelspindel (2) an ihrem einen Ende einen Lenkspindelanschluß (4) aufweist und an ihrem anderen Ende (5) in dem Lenkgehäuse (1) dichtend geführt ist, so daß zwischen der Stirnfläche (8) der Kugelspindel (2) und dem Lenkgehäuse (1) ein Raum (10) gebildet wird und daß der Raum (10) mit atmosphärischem Druck beaufschlagt ist.

3. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrier federn (30, 31, 34) im wesentlichen gleiche Größe und gleiche Vorspannkraft aufweisen, wobei zwei der Zentrierfedern (30, 31) in der einen Richtung den Betätigungshebel (20) nur bis zu einem Anschlag (33) beaufschlagen und die dritte Zentrier feder (34) in der anderen Richtung den Betätigungshebel (20) während seiner ganzen Bewegung beaufschlagt.