DE606115C - Spindle steering for motor vehicles - Google Patents

Description

Spinclellenkung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindellenkung für Kraftfahrzeuge nach Patent 583 522, bei der die Bewegung der Lenkspindel auf ein Muttersegment übertragen wird, das die Lenkspindel bis höchstens zur Hälfte ihres Umfanges umschließt und das durch eine Feder gegen die Lenkspindel gepreßt wird.Spin steering for motor vehicles The invention relates to a spindle steering for motor vehicles according to patent 583 522, in which the movement of the steering spindle is transmitted to a nut segment which encloses the steering spindle up to a maximum of half its circumference and which is pressed against the steering spindle by a spring.

Bei der Spindellenkung gemäß dem Hauptpatent hat es sich gezeigt, daß die Vorspannung der verhältnismäßig harten Feder und davon abhängig der Anpreßdruck des Muttersegments gegen die Lenkspindel sich in Abhängigkeit vom Lenkausschlag erheblich ändert. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Mittelpunkt, der die Zentrierung des Muttersegments am Hebelfortsatz der Lenkwelle bewirkenden Kugel sich während des Lenkausschlags in Richtung der Lenkwelle verschiebt und damit die Feder zunächst weiter spannt und hierauf wieder entlastet. Dies bedeutet eine Erhöhung des Lenkwiderstandes im Bereich der mittleren Lenkausschläge und damit einen merklich höheren Kraftaufwand zur Bedienung des Lenkhandrades gerade im meist gefahrenen Lenkbereich. Insbesondere bei Spindellenkungen mit vergrößertem Lenkausschlag, beispielsweise go ° an Stelle von 6o', macht sich diese Erscheinung außerordentlich unangenehm bemerkbar.In the case of the spindle steering according to the main patent, it has been shown that the bias of the relatively hard spring and, depending on it, the contact pressure of the nut segment against the steering spindle depending on the steering angle changes significantly. The reason for this is that the center point, which is the centering the nut segment on the lever extension of the steering shaft causing ball during of the steering deflection moves in the direction of the steering shaft and thus the spring initially further tensioned and then relieved again. This means an increase in the steering resistance in the area of the mean steering deflections and thus a noticeably higher expenditure of force for operating the steering handwheel, especially in the steering area that is usually driven. In particular for spindle steering with increased steering angle, for example go ° instead from 6o ', this phenomenon is extremely unpleasant.

Gemäß der Erfindung ist die Lenkwelle in axialer Richtung in Abhängigkeit vom. Lenkausschlag @ zur Regelung der Federspannung zwangsläufig verschiebbar. Durch eine solche zusätzliche Regelung kann erreicht werden, daß die Lenkwelle in dem Maße, als der Mittelpunkt der die Zentrierung bewirkenden Kugel sich verschiebt, mitverschoben wird, wodurch die Vorspannung der zwischen Lenkwelle und Gehäuse eingelegten Feder dauernd unverändert bleibt. Der Anpreßdruck des Muttersegments gegen die Lenkspindel kann damit über den ganzen Lenkbereich konstant gehalten werden, so daß die für die Mittelstellung mit Hilfe der Feder passend eingestellte Lenkung auch in jeder davon abweichenden Stellung richtig eingestellt bleibt. Gelangen nunmehr von den Rädern her Stöße auf die Lenkwelle, so können diese unabhängig vom jeweiligen Lenkausschlag in gleichmäßiger Weise federnd aufgenommen und gedämpft werden, wodurch die Lenkung über ihren ganzen Bereich erschütterungsfrei bleibt.According to the invention, the steering shaft is dependent in the axial direction from the. Steering deflection @ to regulate the spring tension necessarily shiftable. By Such an additional control can be achieved that the steering shaft in the Dimensions as the center of the centering sphere shifts, is also shifted, whereby the preload is inserted between the steering shaft and the housing The spring remains unchanged. The contact pressure of the nut segment against the steering spindle can thus be kept constant over the entire steering range, so that the for the center position with the help of the spring appropriately adjusted steering also in each position deviating therefrom remains correctly set. Now get from the Wheels shocks on the steering shaft, so these can be independent of the steering angle be resiliently absorbed and dampened in a uniform manner, whereby the steering remains vibration-free over its entire area.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Beschreibung und Zeichnung hervor. Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. i einen Hauptschnitt durch das Lenkgehäuse quer zur Lenkspindel gemäß der Linie I-1 der Fig. 2, Fig.2 den zugehörigen Schnitt längs der Spindel gemäß der Linie II-II der Fig. i, Fig. 3 eine Ansicht der Steuerscheibe mit den Vaternocken und Fig. 4 den schemätischen Schnitt durch den Nockeneingriff in starker Vergrößerung gemäß der Linie IV-IV der Fig. i.Further features of the invention can be found in the description and drawing emerged. In the drawing, the subject of the invention is in one embodiment shown. It shows Fig. I a main section through the steering housing transversely to the steering spindle according to the line I-1 of Fig. 2, Fig.2 the associated section along the spindle according to the line II-II of Fig. i, Fig. 3 is a view of the control disk with the Father cam and FIG. 4 the schematic section through the Cam engagement in high magnification along the line IV-IV of FIG.

Die mit dem Trapezgewinde ja versehene Lenkspindel i ist auf die Lenksäule 2 aufgesteckt. Sie wird durch den Keil 3 gegen Drehung und durch die Rollenlager 4, 4a gegen Verschiebung gesichert. Durch die Rollenlager 4, 40' wird die Lenksäule 2 gleichzeitig drehbeweglich im Gehäuse 5 gelagert. Die in das Gewinde =a der Lenkspindel i eingreifende Mutter ist in Form einer Kugel g ausgebildet, die sich am Hebelfortsatz =o der Lenkwelle =i selbsttätig zentriert. An der Verlängerung 15 der Lenkwelle =i greift eine Schraubenfeder 12 unter Vermittlung der Einstellmutter 14 an. Diese Feder 12 ist in einem zylindrischen Anguß 13 des Gehäuses 5 gelagert und durch eine verschraubbare Kappe zugänglich. Im Gehäusefuß 5a, der mittels Flansch am Rahmen oder einem diesem entsprechenden Teil befestigt ist, ist die Lenkwelle =i gelagert. Auf dem äußeren Ende der Lenkwelle =i ist der Lenkstockhebel =g in bekannter Weise mittels Mutter befestigt. Dem Hebelfortsatz =o liegt im Gehäusefuß 5a ein Anschlag 2o gegenüber, dessen Entfernung y vom Hebelfortsatz =o kleiner ist als die Gewindetiefe t.The steering spindle i, which is provided with the trapezoidal thread, is attached to the steering column 2. It is secured against rotation by the wedge 3 and against displacement by the roller bearings 4, 4a. The steering column 2 is at the same time rotatably supported in the housing 5 by the roller bearings 4, 40 ′. The nut engaging in the thread = a of the steering spindle i is designed in the form of a ball g which is automatically centered on the lever extension = o of the steering shaft = i. A helical spring 12 acts on the extension 15 of the steering shaft = i through the intermediary of the adjusting nut 14. This spring 12 is mounted in a cylindrical sprue 13 of the housing 5 and accessible through a screw cap. The steering shaft = i is mounted in the housing foot 5a, which is fastened by means of a flange to the frame or a part corresponding to it. On the outer end of the steering shaft = i, the pitman arm = g is fastened in a known manner by means of a nut. A stop 2o lies opposite the lever extension = o in the housing foot 5a, the distance y of which from the lever extension = o is smaller than the thread depth t.

An der Verlängerung 15 der Lenkwelle =i zwischen Feder i2 und Einstellmutter 14 sind zwei runde Steuerscheiben 21, 22 angeordnet. Diese Scheiben 21, 22 stehen an ihren Berührungsflächen mittels Nocken in Eingriff, und zwar stehen den Vaternocken 24,24a der einen Scheibe 22 je zwei Mutternocken 28, 2g der andern Scheibe 21 gegenüber, deren Eingriffstiefe x der jeweiligen Bogentiefe x des Zentriermittelpunktes M in Richtung der Lenkwelle =i entspricht. Die der Einstellmutter 14 benachbarte Scheibe 22 ist mit der Verlängerung 15 der Lenkwelle =i durch Riffeln verbunden. Die der Feder i2 benachbarte Scheibe 2= ist im Anguß 13 des Gehäuses 5 mit Hilfe eines in der Nut 26 geführten Stiftes 27 befestigt. Die Einstellmutter =q. ist durch flache Stirnriffeln 23 gegenüber der Scheibe 22 einstellbar.On the extension 15 of the steering shaft = i between spring i2 and adjusting nut 14, two round control disks 21, 22 are arranged. These disks 21, 22 are in engagement at their contact surfaces by means of cams, namely the father cams 24,24a of the one disk 22 each have two nut cams 28, 2g of the other disk 21, the depth of engagement x of which is the respective arc depth x of the centering center M in the direction corresponds to the steering shaft = i. The disk 22 adjacent to the adjusting nut 14 is connected to the extension 15 of the steering shaft = i by corrugations. The disk 2 = adjacent to the spring i2 is fastened in the sprue 13 of the housing 5 with the aid of a pin 27 guided in the groove 26. The adjusting nut = q. can be adjusted with respect to the disk 22 by means of flat front corrugations 23.

Die Wirkungsweise dieser Steuervorrichtung ist die folgende Wird die Lenkspindel i mit Hilfe der Lenksäule 2 gedreht, so wandert der Zentriermittelpunkt M des Muttersegments g in Richtung des Pfeiles R oder des Pfeiles L der Lenkspindel i entlang, wobei der Hebelfortsatz =o um den Winkel y verschwenkt wird. Mit dieser Bewegung des Muttersegments g gegenüber der Lenkspindel i ist eine Drehung des Muttersegments in der Sitzfläche 8 gegenüber dem Hebelfortsatz =o gepaart, wobei das Muttersegment g um den Winkel 2ß verschwenkt wird. Der Zentriermittelpunkt M ist derart gewählt, daß die durch die Achse der Lenkspindel i gelegte Normalebene auf den Hebelfortsatz =o den Schwenkbogen halbiert. Hierdurch wird beim Auslenken aus der Mittelstellung der Punkt M zunächst um den Betrag x dem Hebelfortsatz =o genähert und hierauf um den gleichen Betrag von diesem wieder entfernt. Gleichzeitig gleitet aber der Vaternocken 24 bzw. 24a der Steuerscheibe 22 aus seiner Mittelstellung bei o den Mutternocken 28 oder 29 der Steuerscheibe 21 entlang, wodurch die Lenkwelle =i in Richtung des Pfeiles P um den Betrag z verstellt wird. Durch passende Wahl der Nockenform an den Steuerscheiben 2i, 22 kann der Betrag z dem jeweils sich einstellenden Betrag x angepaßt werden, so daß die Lenkwelle =i genau im Sinne der durch das Muttersegment g vorgeschriebenen Bewegung gesteuert wird. Die Feder 12 erfährt hierdurch keinerlei Änderung ihrer ursprünglichen Vorspannung. Entsprechen sich die Beträge x, z infolge der unvermeidlichen Arbeitsungenauigkeiten der Steuernocken 24 bzw. 28, 29 nicht ganz, so gleicht die Scheibe 21 diesen Unterschied durch ganz geringes Spannen oder Entspannen der Feder 12 wieder aus, wobei sie sich an dem Stift 27 entlang verschiebt.The mode of operation of this control device is as follows: If the steering spindle i is rotated with the aid of the steering column 2, the centering center M of the nut segment g moves in the direction of arrow R or arrow L along the steering spindle i, with the lever extension = o pivoted by the angle y will. This movement of the nut segment g with respect to the steering spindle i is paired with a rotation of the nut segment in the seat surface 8 with respect to the lever extension = o, the nut segment g being pivoted through the angle 2β. The centering center M is chosen such that the normal plane laid by the axis of the steering spindle i on the lever extension = o bisects the swivel arc. As a result, when deflecting from the center position, point M is first brought closer to the lever extension = o by the amount x and then removed from it again by the same amount. At the same time, however, the father cam 24 or 24a of the control disk 22 slides out of its central position at o along the nut cam 28 or 29 of the control disk 21, whereby the steering shaft = i is adjusted in the direction of the arrow P by the amount z. By suitable selection of the cam shape on the control disks 2i, 22, the amount z can be adapted to the amount x that is set in each case, so that the steering shaft = i is controlled precisely in the sense of the movement prescribed by the nut segment g. As a result, the spring 12 does not experience any change in its original preload. If the amounts x, z do not quite match due to the inevitable working inaccuracies of the control cams 24 or 28, 29, the disc 21 compensates for this difference by slightly tensioning or relaxing the spring 12, shifting along the pin 27 .

Der Anpreßdruck des Muttersegments g gegen die Lenkspindel i kann mit Hilfe der Einstellmutter 14 nach Belieben vergrößert oder verringert werden. Zu diesem Zweck wird die Kappe 16 vom Gehäuse 5 entfernt und die Mutter 14 mittels eines Steckschlüssels im gewünschten Sinne angezogen. Hierbei springt ein Zahn der Riffelteilung 23 an der Mutter 14 in den nächsten Zahn der Riffelteilung auf der Scheibe 22 ein, wobei die Scheibe 22 in den Riffeln der Verlängerung i5 und die Scheibe 21 im Stift 27 entlang schiebt. Im Falle eines Federbruches legt sich der Hebelfortsatz =o selbsttätig an den Ansatz 2o des Gehäusefußes 511 an, ohne daß hierbei die Gewinde ja, ga außer Eingriff kommen könnten. Die Lenkung kann in diesem Falle, wenn auch mit reichlichem Spiel, in Betrieb gehalten werden. Da der Zentriermittelpunkt M des Muttersegments g annähernd im Teilkreis des Gewindes ja liegt, können die in. Richtung der Spindelachse ausgeübten Stöße kein Abheben, sondern nur eine Drehung des Muttersegments g in der Sitzfläche 8 herbeiführen. Diese Drehung ist infolge des geringen Flankenspiels der Gewinde ja, ga außerordentlich klein, sie genügt .aber, um das Abgleiten der Gewindeflanken, auf welchen die stoßdämpfende Wirkung dieser Lenkung beruht, zu unterstützen.The contact pressure of the nut segment g against the steering spindle i can be increased or decreased as desired with the aid of the adjusting nut 14. For this purpose, the cap 16 is removed from the housing 5 and the nut 14 is tightened in the desired direction by means of a socket wrench. Here, one tooth of the corrugated division 23 on the nut 14 jumps into the next tooth of the corrugated division on the washer 22, the washer 22 sliding in the corrugations of the extension i5 and the washer 21 in the pin 27 along. In the event of a spring break, the lever extension = o automatically rests against the extension 2o of the housing foot 511 without the thread ja, ga being able to disengage. In this case, the steering can be kept in operation, albeit with plenty of play. Since the centering center M of the nut segment g lies approximately in the pitch circle of the thread, the impacts exerted in the direction of the spindle axis cannot cause any lifting, but only a rotation of the nut segment g in the seat surface 8. This rotation is extremely small due to the small flank play of the thread, yes, ga, but it is sufficient to support the sliding of the thread flanks, on which the shock-absorbing effect of this steering is based.

Es ist nicht unbedingt nötig, durch die zusätzliche Steuerung der Lenkwelle =i die Spannung der Feder 12 über den ganzen Lenkbereich konstant zu halten. Diese Federspannung kann vielmehr in dem Maße verringert werden, als der Lenkausschlag y wächst, zum. Zweck, rden als Folge der inneren wie auch der äußeren Widerstände ausgeübten Lenkrückdruck konstant zu halten. In diesem Fall ist es nötig, die Eingriffstiefe z größer zu bemessen als die Bogentiefe x, wodurch sich die Feder i2 mit zunehmendem Lenkausschlag y entspannt.It is not absolutely necessary due to the additional control of the Steering shaft = i to keep the tension of the spring 12 constant over the entire steering range. This spring tension can rather be reduced to the same extent as the steering angle y grows to. Purpose, rden as a result of the internal as well as the external Resistances to keep exerted steering back pressure constant. In this case it is necessary the depth of engagement z to be larger than the arc depth x, whereby the spring i2 relaxed with increasing steering angle y.

An Stelle der an der Verlängerung 15 der Lenkwelle ii angeordneten Steuerscheiben 21, 22 können auch andere Steuergetriebe verwendet werden. Diese Steuergetriebe sind auch für von dieser Spindellenkung abweichende Vorrichtungen anwendbar, bei welchen das Drehglied in axialer Richtung unter Federspannung steht, die in Abhängigkeit vom Drehwinkel verändert werden soll.In place of the arranged on the extension 15 of the steering shaft ii Control disks 21, 22, other control gears can also be used. These Control gears are also used for devices that deviate from this spindle steering applicable, in which the rotary link is under spring tension in the axial direction, which should be changed depending on the angle of rotation.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Spindellenkung für Kraftfahrzeuge gemäß Patent 583 522, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkwelle (ii) in axialer Richtung (P) in Abhängigkeit vom Lenkausschlag (y) zur Regelung der Vorspannung der Feder (i2) zwangsläufig verschiebbar ist. PATENT CLAIMS: i. Spindle steering for motor vehicles according to patent 583 522, characterized in that the steering shaft (ii) in the axial direction (P) depending on the steering angle (y) to regulate the preload of the spring (i2) is inevitably displaceable. 2. Spindellenkung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei über Stirnnocken (2q. bzw. 28, 29) miteinander in Eingriff stehende Steuerscheiben (2i, 22), von welchen eine mit der Lenkwelle (ii) verbunden und eine im Gehäuse (5) geführt ist. 2. Spindle steering according to claim i, characterized by two control disks which are in engagement with one another via end cams (2q. or 28, 29) (2i, 22), one of which is connected to the steering shaft (ii) and one in the housing (5) is performed. 3. Spindellenkung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Vaternocken (2q., 24a) der einen Scheibe (22) je zwei Mutternocken (28, 29) der anderen Scheibe (2i) gegenüberstehen, deren Eingriffstiefe (z) der Bogentiefe (x) des Zentriermittelpunkts (NI) des Muttersegments (9) in Richtung- der Lenkwelle (Ix) bei jedem beliebigen Lenkausschlag (y) entspricht. q.. Spindellenkung nach Ansprach i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheiben (2i, 22) auf der Verlängerung (i5) der Lenkwelle (ri) zwischen Feder (i2) und Einstellmutter (1q.) angeordnet sind, wobei sie vorzugsweise mit der Feder (i2) gemeinsam in einem Anguß (i3) des Gehäuses (5) liegen.3. Spindle steering according to claim i and 2, characterized in that the father cams (2q., 24a) of the one disc (22) two nut cams (28, 29) of the other disc (2i) are opposite, the depth of engagement (z) of the arc depth (x) of the centering center (NI) of the nut segment (9) in the direction of the steering shaft (Ix) at any steering angle (y). q .. Spindle steering according to spoke i to 3, characterized in that the control discs (2i, 22) are arranged on the extension (i5) of the steering shaft (ri) between spring (i2) and adjusting nut (1q.), preferably with the spring (i2) lie together in a sprue (i3) of the housing (5).