DE955932C - Lenkvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 10. JANUAR 1957

G 9T39 II/63c

Zusatz zum Patent 877

Das Patent 877 560 bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung· mit einer in der Handlenkung vorgesehenen Drehmomentübertragungseinrichtung, bei der die in der letzteren auftretende Reaktionskraft zur Betätigung e^;ner Steuerventileinrichtung benutzt wird, welche die Verbindung einer hydraulischen Druckquelle mit den beiden gegenüberliegenden Druckräumen eines Kraftverstärkers regelt.

Durch die Erfindung soll der hyraulische Kreislauf der Lenkvorrichtung ■ so verbessert werden, daß die Neigung zu periodischen Schwingungen innerhalb des hydraulischen Systems auf ein Mindestmaß verringert ist. Weiter sollen durch die Erfindung auch, alle Geräusche weitgehend ausgeschaltet werden, die entweder von dem hydraulischen System oder von dem Lenkgetriebe selbst herrühren.

Gemäß der Erfindung ist jeder Druckraum des Kraftverstärkers in einem Kreislauf angeordnet, der an der einen Seite des Druckraums von der Steuerventileinrichtung und an der anderen Seite des Druckraums von einer zweiten, zusätzlichen Steuerventileinrichtung abhängig von der Bewegung der ersten Steuerventileinrichtung derart geregelt wird, daß bei einer Verengung der Rücklauföffnung des einen Druckraums eine Verengung der Zutrittsöffnung des anderen Druckraums eintritt, und umgekehrt.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung liegt jeder Druckraum des Kraftverstärkers in einem Kreislauf, der von einer eigenen Druckquelle über eine Einrichtung gespeist wird, welche die durchströmende Menge auf einem konstanten Wert hält, wobei die Steuerventileinrichtung die Rückströmquerschnitte zu einem Vorratsbehälter steuert. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der ίο nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert.

Fig. ι ist eine Ansicht der verbesserten kraftbetätigten Einrichtung zur Betätigung des Lenkgetriebes eines Motorfahrzeugs;

Fig. 2 ist der Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. ι;

Fig. 2 A ist der Schnitt entlang der Linie 2^Α-2^Λ in Fig. 2;

Fig. 3 ist der Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 ist der Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist ein waagerechter Schnitt, der im wesentlichen der Linie 5-5 in Fig. 2 folgt und die Ventile und den Betätigungsmechanismus für die Ventile zeigt;

Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnitt durch, eines der Ventile;

Fig. 6 A ist der Schnitt entlang der Linie 6^A-6^A in Fig. 6;

Fig. 6 B ist eine abgewandelte Ausführung der Ventile;

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, welche die hydraulische Krafteinrichtung, den Kraftverstärkermotor und die Steuerventile zeigt; Fig. 8 ist eine ähnliche schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführung;

Fig. 9 ist eine ähnliche schematische Darstellung einer weiteren abgewandelten Ausführung;

Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung der kraftbetätigten Einrichtung;

Fig. 11 ist eine schematisch-perspektivisclhe Darstellung des gesamten Lenkgetriebes.

Die Einrichtung zur hydraulischen Hilfskraftlenkung umfaßt, wie aus Fig. 11 ersichtlich, in der Hauptsache eine im dargestellten Ausfüihrungsbeispiel am unteren Ende der Lenkstange E¹ des Motorfahrzeugs, und zwar zwischen der Lenkstange und dem Lenkgestänge angeordnete krafttjetätigte Einrichtung A, die einen hydraulischen Motor und einen Ventilmechanismus umschließt, und ferner eine hydraulische Kraftquelle I², die durch den Motor des Fahrzeugs betätigt wird und Kraft an den hydraulischen Motor liefert, dessen Tätigkeit das Handlenkrad E² über den Ventilmechanismus steuert.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, gehört zu der kraftbetätigten Einrichtung A ein Gehäuse A¹, das mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist und in dem die. waagerechte Schwenkwelle B gelagert ist; an einem Ende dieser Schwenkwelle B sitzt ein Schneckenrad B¹, während am entgegengesetzten Ende außerhalb des Gehäuses A¹ ein Schwenkhebel B² befestigt ist. Das Gehäuse.^¹ besitzt ferner einen zylindrischen Abschnitt A², dessen Achse quer zur Achse der Welle B liegt. Innerhalb· dieses Abschnitts A² befindet sich eine Globoidschnecke C, die mit dem Sohneckenrad B¹ im Eingriff steht und an ihren beiden Enden in zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte geeigneten Rollenlagern C¹ und C² gelagert ist. Die Schnecke und die zugehörigen Lager lassen sich durch ein Ende des zylindrisehen Abschnitts A² einführen, woraufhin dieses Ende durch einen Deckel A³ verschlossen wird. Das Bauteil A¹ umfaßt ferner einen zylindrischen Abschnitt^⁴, der sich am anderen Ende des Bauteils A¹ befindet und dessen Achse parallel zur Achse des Abschnitts A² liegt. Mit diesem Abschnitt^⁴ sind an dessen gegenüberliegenden Enden Zylinder D und D¹ verbunden; diese Zylinder bilden zusammen mit dem Abschnitt Aⁱ das Gehäuse eines noch zu beschreibenden hydraulischen Motors. Mit dem Gehäuse^¹ ist an dem dem Deckel A³ gegenüberliegenden Ende des Abschnitts A² ein Gehäuse A⁵ verbunden, das noch zu beschreibende Ventile und andere mechanische Teile enthält. Auf das obere Ende dieses Bauteils A⁵ ist ein Deckel A^e aufgeschraubt, der mit einem sich nach oben erstreckenden hohlen zylindrischen Abschnitt A⁷ versehen ist, der seinerseits eine Unterstützung für die rohrförmige Steuersäule des Fahrzeugs bildet.

In der Steuersäule E ist die Lenkstange E¹ angeordnet, an deren oberem Ende ein Handrad E² beliebiger bekannter Ausführung befestigt ist. Die Lenkstange ist jedoch nicht unmittelbar mit der Schnecke verbunden, wie es bei den bekannten Konstruktionen der Fall ist, sondern ihre Achse ist gegenüber der Achse der Schnecke versetzt, und sie ist mit der Schnecke durch den nachstehend beschriebenen Mechanismus verbunden.

Innerhalb des hohlen Abschnitts A¹ befindet sich eine WeIIeF, die einen kugelig ausgeführten Abschnitt F¹ besitzt, der sich an die Innenwand des Bauteils A⁷ in der Nähe des oberen Endes desselben anlegt und die erwähnte Welle in allseitig schwenkbarer Weise unterstützt. Das obere Ende der Welle F ist mit dem unteren Ende der Welle E¹ durch eine zur Übertragung eines Drehmoments und zur Schalldämpfung dienende Kupplung F² verbunden; diese Kupplung F² gestattet eine begrenzte Winkelbewegung der Achse der Welle F gegenüber der Achse der WeHeE¹. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, umfaßt diese Kupplung eine Zunge F³, die an der Welle E¹ befestigt ist und in die an der Welle F befestigten· Gabelteile F⁴ eingreift, wobei zwischen den genannten Teilen ein Puffer F⁵ ausGummi oder anderem nachgiebigem und schalldämpfendem Material vorgesehen ist.

Die Welle F besitzt an ihrem unteren Ende ein Zahnrad G, das mit einem Zahnrad G¹ im Eingriff steht; das Zahnrad G¹ ist am oberen Ende einer Welle G² befestigt, auf der auch die Schnecke C angebracht ist. Auf diese Weise kann eine Dreh-

bewegung des Handrades E² über die Welle E¹, die Kupplung F², die Welle F, die Zahnräder G und G¹ sowie die Welle G² auf die Seihnecke C übertragen- werden, um das Lenkgetriebe durch die Hand zu betätigen, wenn die Hilfskraftlenkung versagen sollte. Die bei der Übertragung eines Drehmoments auftretende Reaktionskraft zwischen den beiden in gegenseitigem Eingriff stehenden Zahnrädern G und G¹ strebt jedoch danach, die

ίο Welle F seitlich zu versetzen. Diese Bewegung wird ausgenutzt, um den Kraftverstärfcertnotar in der noch zu beschreibenden Weise zu betätigen.

Wie bereits beschrieben, bildet der Abschnitt A* des Gehäusebauteil A¹ zusammen mit den Zylindern D und D¹ das Gehäuse eines hydraulischen Motors (s. Fig. 4). Dieser Motor wird von den beiden Kolbenböden H und H¹ gebildet, die mit den Zylindern D bzw. D¹ zusammenwirken und einen verbindenden Schaft H² aufweisen, der sich

ao durch den zylindrischen Abschnitt^⁴ des Gehäuses^¹ erstreckt. Die Kolbenböden. H und H¹ sind durch Bolzen H³ an den beiden Enden des Schaftes H² befestigt. Jeder der Kolbenboden ist ferner mit einem Teil H⁴ versehen, das sich jeweils

as in axialer .Richtung zu dem anderen Kolbenboden hin erstreckt, wobei die Enden dieser Bauteile parallel zueinander sind und zwischen sich einen Abstand frei lassen. An der Welle B ist ein Schwenkhebel B³ (Fig. 3) befestigt, der sich in den zylindrischen Abschnitt A* zwischen die Gabelungen des Schaftes H² erstreckt. Das. äußere Ende dieses Arms ist gegabelt. Zwischen den Gabelteilen ist auf einem feststehenden BolzenB⁶, vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Nadellagern B⁵, eine Rolle B¹ gelagert. Der Durchmesser der Rolle Bⁱ ist ebenso groß wie der Abstand zwischen den Bauteilen i?⁴ der Kolbenböden, so daß jede Bewegung der Kolbenboden innerhalb der zugehörigen Zylinder bewirkt, daß die Welle B durch die Bauteile H¹ und die Rolle Bⁱ verstellt wird.

Die Enden der Zylinder D und D¹ sind vorzugsweise durch mit dem jeweiligen Zylinder aus einem Stück bestehende Zylinderköpfe D² verschlossen, und zwischen diesen Zylinderköpfen und den Kolbenböden H und H¹ befinden sich jeweils die ständig mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllten Kammern D³ und Z)⁴, die in der nachstehend beschriebenen Weise mit der hydraulischen Kraftanlage und deren Steuermechanismus verbunden sind.

Die hydraulische Flüssigkeit zur Betätigung des hydraulischen Motors ist in einem geschlossenen Kreislauf / (s. Fig. 7) enthalten. Zu diesem Kreislauf gehören ein Behälter I¹, eine Drehkolbenpumpe/² sowie Verbindungen für den Rücklauf der Flüssigkeit, wobei ziu diesen Verbindungen eine Austrittsleitung I^s und eine Rückleitung /⁴ gehören. Die Pumpe/² kann durch eine beliebige geeignete Verbindung mit dem Motor des Fahrzeugs angetrieben werden; sie ist jedoch bei der besonders dargestellten Ausführungsform auf der gleichen Welle wie der elektrische Stromerzeuger / für das Motorfahrzeug angebracht, wobei der Stromerzeuger durdh den Riemen 7¹ von der Kraftabgabewelle oder von einem anderen angetriebenen Teil des Fahrzeugmotors aus angetrieben wird. Ferner gehören zu dem hydraulischen Kreislauf die Kammern D³ und D* des. hydraulischen Motors·. Vor der weiteren Beschreibung des hydraulischen Kreislaufs sollen jedoch nachstehend erst die Ventile zu dessen Steuerung beschrieben werden.

Der Ventilmechanismus zur Steuerung des hydraulischen Motors und des hydraulischen Kreislaufs wird von zwei Schieberventilen gebildet, die in dem Gehäuse A⁵ auf den gegenüberliegenden Seiten der Welle/⁷ angeordnet sind, wobei jedes Ventil K (s. Fig. 6) gemäß nachstehender Beschreibung ausgeführt ist.

Das Bezugszeichen α bezeichnet einen mit Kanälen versehenen Zylinder, während b einen mit diesem zusammenwirkenden Steuerkolben bezeichnet. Jeder Steuerkolben b besitzt an seiner Außenseite eine Anzahl schmaler Nuten b¹ und b² sowie eine breitere Nut b³, die jeweils durch Abschnitte 6⁴, an denen der Kolben seinen vollen Durchmesser besitzt, voneinander getrennt sind. Alle diese Nuten sind mit der Kammer b⁵ im Innern des Kolbens durch eine Anzahl von öffnungen b⁶ verbunden. Der Zylinder α besitzt an seiner Innenwand ringförmige Nuten a¹ und a², die mit den Nuten b¹ und b², sowie ringförmige Nuten α³ und α⁴, die mit der Nut b³ des Kolbens zusammenwirken. Die Nuten a¹, a² und Φ sind durch die öffnungen a⁵ mit einer gemeinsamen ringförmigen Nut a^e sia der Außenseite des Zylinders verbunden, und die Nut α⁴ ist durch die öffnungen a⁷ mit einer Nut a⁸ verbunden, die ebenfalls an· der Außenseite des Zylinders angeordnet ist. Jede der Ventileinheiten ist in einer zylindrischen Ausnehmung A⁸ in .der Wandung des Gehäuses A⁵ untergebracht und ist jeweils durch ein offenes äußeres Ende in das Gehäuse eingesetzt. Dieses äußere Ende ist dann durch ein Kopfbauteil c verschlossen; dieses Kopfbauteil kann entweder ein von dem Zylinder α getrenntes Bauteil sein oder mit diesem aus einem Stück bestehen, wobei es dann durch einen. Sperrring d, der in eine Nut e eingreift, in seiner Lage gehalten wird. Der Zylinder α besitzt an seinem äußeren Ende einen Flansch α⁹, der sich an eine in der Ausnehmung A⁸ vorgesehene Schulter anlegt, gegen welche der Flansch durch den Kopf c gedrückt wird, um den Zylinder fest in seiner Lage zu halten. Ein Dichtungsring / dichtet den Kopf c ab, während die Dichtringe f², die in äußeren Nuten des Zylinders a angeordnet sind, jeweils zwischen den Nuten α⁶ «5 und a⁸ sowie zwischen der Nut a^e und dem inneren Ende der Ausnehmung^⁸ eine Dichtwirkung ausüben. Diese Ringe/ und /² befinden sich jeweils an Abschnitten mit stufenweise kleinerem- Durchmesser der Außenfläche des Zylinders und legen iao sich an entsprechende Stufenabschnitte der Ausnehmung A⁸ an. Ein Sprengring b⁷, der in eine Nut b⁸ in dem Kolben l· eingreift, bildet einen Anschlag zur Begrenzung der nach auswärts gerichteten Bewegung des Steuerkolbens, b; diese Begrenzung der Bewegung ist, wie weiter unten beschrie-

ben wird, für die Handbetätigung der Lenkvorrichtung erforderlich.

Wie bereits oben gesagt, umfaßt die hydraulische Kraftanlage eine Austrittsleitung I^s, die von der Pumpe /² ausgeht, sowie eine Rückleitung /⁴, die zu dem Behälter I¹ führt. Die Teile der Hydraulikanlage, die zwischen diesen Leitungen Hegen, sind in den Fig. 7 und 8 se'nematisch dargestellt ; bei der praktischen Ausführung sind diese ίο Teile jedoch innerhalb der Einheit A enthalten. In der schematischen· Darstellung besitzt die Leitung /³ zwei Abzweigleitungen I^s und /⁶, die jeweils zu den Kammern D³ und Dⁱ des hydraulischen. Motors führen. An diese Kammern sind ferner die Leitungen/⁷ und /⁸ angeschlossen, von denen die eine zu dem Ventilif und die andere zu dem Ventil K¹ führt; diese Ventile sind, wie bereits erwähnt, auf den gegenüberliegenden Seiten der -Welle F innerhalb des Gehäuses A⁵ angeordnet. ao Die Leitungen /⁷ und /⁸ sind mit den Nuten o⁸ der zugehörigen Ventile verbunden, während die Nuten α⁶ der Ventile durch die Kanäle A⁹ zu einer Kammer A¹⁰ im Innern des Gehäuses A⁵ führen, das wiederum an die Rückleitung /⁴ angeschlossen ist. Auf der Welle F ist ein Lagerkörper L angeordnet; dieser Lagerkörper ist vorzugsweise als Block ausgebildet, der zwischen den Kolben b der Ventile K und K¹ angeordnet ist.

In der neutralen Stellung des Lenkgetriebes werden die Kolben b gegen den Lagerkörper L gedrückt, und zwar durch gleich große hydraulische Drücke, die auf die äußeren Enden der Kolben ausgeübt werden und sich gegenseitig das Gleichgewicht halten. Bei dieser neutralen Stellung jedes Ventils stehen die Kolben b jeweils so·, daß die Nuten b¹, b² und b³ des Kolbens die zugehörigen Nuten a¹, a², a³ und α⁴ des Zylinders _ teilweise überlappen, so daß Flüssigkeit, die durch die Leitung P oder /⁸ strömt, in die zentrale Kammer b⁵ des Kolbens und von dort weiter nach außen durch die Nuten b¹, b² und α¹, α², α³ in den Kanal A⁹, in die Kammer A¹⁰ und schließlich in. die Rückleitung/⁴ zum Behälter I¹ gelangt. Mit anderen Worten, es besteht eine ununterbrochene Flüssigkeitsströmung durch das System, und zwar unter Einschluß der beiden Zweigleitungen /⁵ und /⁶, der Leitung I^s, durch die beiden Kammern D³ und D¹ des hydraulischen Motors, durch die beiden Leitungen /⁷und/⁸, durch die Ventile K und K¹ sowie durch die Lei-So tang I⁴ zurück zum Behälter I¹. Die Strömung durch die Ventile ist in gewissem Umfang dadurch begrenzt, daß sich die Nuten des Kolbens mit den Nuten des Zylinders teilweise überlappen, und diese Einschnürung ruft Drücke in den Kammern D³ und D⁴ hervor, wobei sich diese Drücke gegenseitig das Gleichgewicht halten.

Bei der praktischen Ausführung werden die Leitungen /³ und /⁴ aus biegsamem Schlauchmaterial gebildet,- und sie erstrecken sich jeweils von der Pumpe und dem Behälter zu der Einheit A, an die sie durch geeignete Kupplungen angeschlossen sind. Die Zweigleitungen I^s und /⁶werden teilweise durch innerhalb- des Gehäusebauteils A⁵ gebildete Kanäle und teilweise durch außenliegende Leitungen D⁵ und D⁶ gebildet, die sich von dem Gehäuse A⁵ aus jeweils zu den gegenüberliegenden Enden der Zylinder D und D¹ erstrecken (Fig. 10). Wie oben angegeben, kann das Lenkgetriebe im Falle des Vensagens der Hilfskraftlenkung auch ohne Unterstützung durch den Kraftverstärkermotor mit der Hand betrieben werden, und zwar von dem Handrad E² aus über die Lenkstange E¹, die Kupplung F², die Lenkwelle F, die Zahnräder G und G¹, die Welle G² und die Schnecke C. Im Falle eines Versagens der Kraftbetätigung kann daher das Fahrzeug jederzeit mLt der Hand gesteuert werden. Befindet sich jedoch die hydraulische Hilfskraftlenkung in Betrieb, so ruft die Drehmomentrückwirkung zwischen den Zahnrädern G und G¹ eine seitliche Druckkraft auf die Lenkwelle F hervor. Eine Bewegung in dieser Richtung wird durch das kugelige Lager F¹ auf der Welle sowie durch das nachgiebige Bauteil F⁵ in der Kupplung F^z ermöglicht. Infolgedessen wird das Zahnrad G gezwungen, entlang einer Planetenbahn um das Zahnrad G¹ herumzuwandern. Diese Bewegung wird auf den Lagerkörper L übertragen, der den Kolben b eines der Ventile nach außen drückt und es damit dem Kolben des anderen Ventils ermöglicht, sich nach innen zu bewegen. Eine RoIIeL¹, go die auf einer Außenfläche des Lagerkörpers L aufliegt, läßt eine derartige seitliche Bewegung zu, hält jedoch das Zahnrad G mit dem Zahnrad G¹ im Eingriff. Die Auswärtsbewegung des Kolbens b in dem Ventil K verringert die Überlappung der Nuten b¹, b² und b³ mit den Nuten a¹, a² und a³ weiter und verengert dadurch die Verbindung zwischen der Leitung /⁸ und der Kammer A¹⁰. Hierdurch wird der Austritt aus der Kammer Dⁱ verkleinert, woraufhin sich in dieser Kammer ein hydraulischer Druck entwickelt, der den Motorkolben, in Fig. 7' gesehen, nach links zu drücken bestrebt ist, wobei die Räder des Fahrzeugs über das Bauteil /Ϊ⁴, die Rolle 5⁴, den Schwenkhebel B³, die Welle B, den Schwenkhebel B² und das nicht dargestellte Lenkgestänge geschwenkt werden. Gleichzeitig bringt die durch das Nachfolgen bedingte Bewegung des Kolbens b des Ventils K¹ die Nuten des zu diesem Ventil gehörenden Kolbens und Zylinders zur vollen Überlappung, wodurch die Einschnürung des Strömungsquerschnitts für die Flüssigkeit aus der Kammer D³ und durch die Leitung J⁴ zum Behälter/¹ verringert wird. Eine weitere Wirkung dieser Verschiebung der Ventile besteht darin, daß sich in dem Ventil K ein Druck entwickelt, der der Bewegung des zugehörigen Kolbens entgegenwirkt, und daß der Druck in dem Ventil ÜC¹, der auf den diesem zugehörigen Kolben wirkt, verringert wird. Infolgedessen sind diese nicht im Gleichgewicht stehenden Drücke bestrebt, die Ventile in ihre neutralen Stellungen zurückzuführen und somit über den Verbindungsmechanismus auch das Lenkrad in die neutrale Stellung zurückzubringen. Die auf diese Weise aufgebrachte Kraft entspricht nur einem Bruchteil der durch den hydraulisohen Motor für die Bewegung der Fahrzeugräder

aufgebrachten Gesamtkraft, ist jedodh der letzteren stets proportional. Dieser kleine Bruchteil der Betätigungskraft wird mit der Hand aufgebracht, und der Bedienende fühlt die Anstrengung, die erforderlieh ist, um die Ventile in einer nicht neutralen Stellung zu halten.

Eine weitere Steuerung der Bewegung von Flüssigkeit durch die Krafteinrichtung wird durch ein automatisch tätiges Ventil 0 bewirkt, das zwisehen der Austrittsleitung/³ der Pumpe und den zu dem hydraulischen Motor führenden Zweigleitungen /⁵ und I⁶ angeordnet ist. Das Ventil 0 besitzt ein T-förmiges Gehäuse O¹ mit einem Kolbenventil O², das am Schnittpunkt des T-förmigen Gehäuses angeordnet ist und sich in die beiden Enden einer zentralen Kammer O³ innerhalb des Gehäuses erstreckt. Die gegenüberliegenden Enden des T-förmigen. Gehäuses sind an die Leitungen./⁵ und /⁶ abgeschlossen. Der Kolben des Ventils besitzt einen

ao zentralen Abschnitt O⁴, dessen Länge geringer ist als die Breite der Kammer O³, und zu beiden Seiten des zentralen Abschnitts die Nuten O⁵ und. O⁶. Die zentrale Lage des Kolbens wird durch nachgiebige Mittel herbeigeführt, die, wie in den Figuren dargestellt, einen nachgiebigen Arm O⁷ umfassen, der in eine im Mittelteil 0* angebrachte Nut eingreift. Wenn somit die Drücke in den Leitungen /⁵ und /⁶ durch die Betätigung der Ventile if und K¹ aus dem Gleichgewicht gebracht werden, wird der KoI-ben O² des Ventils 0 so bewegt, daß er die Verbindung mit der Niederdruckleitung unterbricht und die Verbindung mit der Hochdruckleitung weiter öffnet, wodurch die Betätigung des hydraulischen Motors unterstützt wird.

An Stelle des automatisch tätigen Ventils 0 kann auch eine Konstruktion vorgesehen werden, bei der dieses entfällt und bei der statt dessen· ein zweites Paar von mit der Hand betätigten Schieberventilen zur Steuerung der Leitungen/⁵ und /⁶ verwendet wird. Eine derartige Konstruktion ist in Fig. 8 dargestellt. Hierin entsprechen K und K¹ den oben beschriebenen Schieberventilen, welche die Leitungen P und /⁸ steuern, während die Schieberventile K² und K³, die innerhalb des Gehäuses A^s parallel zu den erstgenannten Schieberventilen angeordnet sind, das Ventil 0 ersetzen.

Beide Schieberventilpaare werden durch einen gemeinsamen Lagerkörper L² betätigt; dieser ist ähnlich wie der Lagerkörper L der vorher beschriebenen Konstruktion auf der Welle F angeordnet, jedoch so ausgeführt, daß er mit sämtlichen Steuerkolben in Berührung steht. Wenn die Welle/⁷ durch die Drehmomentrückwirkung der Zahnräder G und G¹ aus ihrer Lage gebracht wird, bringt die anfängliche Bewegung der Kolben der Ventile, K und K¹ die Drücke in den Leitungen P und /⁸ in der bereits beschriebenen Weise aus dem Gleichgewicht. Hierdurch wird kurzzeitig eine weitere Bewegung der erwähnten Steuerkolben verhindert, während sich jedoch der Lagerkörper L² weiterbewegen kann, wobei dies.es Bauteil als Hebel wirkt, der sich um den stillgesetzten Kolben als Drehpunkt dreht und die Steuerkolben der Ventile K² und K^s verschiebt. Hierdurch wird die Verbindung zwischen der Leitung /³ und der Eintrittsleitung /⁵ zur Kammer D³ unterbrochen, und die Verbindung zwischen der Leitung/³ und der Leitung/⁶, die zur Kammer D¹ führt, wird weiter geöffnet. Wenn sich die Kolben der Ventile K² und K³ bis zu der Begrenzung bewegt haben, die durch den Anschlagring b¹ gebildet wird, wird der Kolben K² zum Drehpunkt für den Lagerkörper L², so daß eine weitere Verstellung der Welle die-Ventile if und K¹ weiter betätigt. Mit anderen Worten, es läuft ein Vorgang ab, der dem Vorgang bei der weiter oben beschriebenen Konstruktion ähnelt, wobei jedoch die Ventile if² und, K³ durch die handbetätigten Mittel zwangläufig und vor der vollen Betätigung der Ventile K und K¹ betätigt werden.

Fig. 9 stellt eine abgewandelte Ausführung der hydraulischen Krafteinrichtung mit den zugehörigen Steuerventilen dar, wobei die-durch die Kammern/)³ und D^A strömende Flüssigkeit durch getrennte Pumpen und durch getrennte Leitungen bewegt wird. An Stelle der einzelnen Pumpe /² sind daher auf der gleichen Welle nebeneinander zwei Pumpen I^a und i^b angeordnet; jede dieser Pumpen ist an ihrer Eintrittsseite mit dem Behälter/¹ verbunden. Die getrennten Leitungskreise I^c und I^d sind den Zweigleitungen gemäß Fig. 7 ahnlieh; die einzige Ausnahme besteht darin, daß sie an getrennte Pumpen anstatt an eine gemeinsame, von einer einzelnen Pumpe ausgehende Leitung angeschlossen sind. Die Ventile K und K¹ ähneln den in Fig. 7 gezeigten, und sie werden in der gleichen Weise betätigt. Jeder Leitungskreis besitzt eine Umgehungsleitung M mit einem auf Druck ansprechenden Ventil M¹ sowie eine zweite Umgehungsleitung N³, die durch ein Ventil N gesteuert wird, das die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der hydraulischen Kraftanlage unabhängig von der Pumpenantriebsdrehzahl und dem Flüssigkeitsdruck im hydraulischen Motor konstant hält.

Die Tatsache, daß bei der ernndungsgemäßeti Ausbildung des hydraulischen Teils der Lenkvorrichtung die Steuerventile ständig mehr oder weniger geöffnet sind, führt dazu, daß die von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der Fahrbahn oder anderen Ursachen herrührenden, über das Lenkgestänge auf den Lagerkörper übertragenen Reaktionskräfte von den Steuerventilen nicht gedämpft werden. Der Grund liegt darin, daß die von den Steuerventilen verdrängte Flüssigkeit ungehindert durch die Steuerschlitze verdrängt wird. Es ist deshalb möglich, daß die Anschläge b⁷ der Steuerkolben an die Zylinderbüchsen α anstoßen (Fig. 6) und dadurch Geräusche verursacht werden. Dies wird dadurch vermieden, daß man zwischen der Kammer b⁵ jedes Ventils und dem Raum am äußeren Ende des Ventilkolbens, d. h. zwischen letzterem und dem Kopf c, einen Stoßdämpfer vorsieht. Dieser Stoßdämpfer umfaßt ein Rückschlagventil R, welches das äußere Ende der Kammer b⁵ verschließt und zwischen dieser Kammer und einer Kammer b⁹ liegt, die einerseits vom äußeren Ende des Kolbens und andererseits vom Kopf c begrenzt

ist. Das Rückschlagventil hat eine kleine als Drossel wirkende Öffnung R¹, welche die Kammern b⁵ und b⁹ miteinander verbindet und durch welche Flüssigkeit aus der Kammer b⁹ in die Kammer b⁵ gelangen kann, wenn sich der Kolben des Ventils nach außen bewegt. Die Drosselwirkung der Öffnung R¹ verhindert jedoch bei dieser Auswärtsbewegung des Kolbens jedes klappernde Geräusch. Wenn jedoch der Kolben andererseits der Bewegung des Lagerkörpers L nach innen folgt, öffnet sich das Rückschlagventil, um eine freie Verbindung zwischen den Kammern b⁵ und b⁹ herzustellen.

Eine etwas abgewandelte- Ausführungsform des Ventils ist in Fig. 6B dargestellt; bei dieser Ausführung wird normalerweise eine öffnung R³ in dem Rückschlagventil R von einem Kugelrückschlagventil R² geschlossen gehalten. Die zur Verbindung der Kammern b⁵ und b⁹ dienende Drosselöffnung wird von einer öffnung R¹ in dem Ventil R gebildet, wobei diese Öffnung i?⁴ mit einem am Umfang des erwähnten Ventils vorgesehenen freien Raum in Verbindung steht. Eine weitere Verbindung zwischen den Kammern b⁵ und b⁹ wird durch eine Nut &¹⁰ und einen Kanal b¹¹ hergestellt, die beide an der Außenseite des Kolbens b vorgesehen sind. Die Nut b¹⁰ steht in der neutralen Stellung des Ventilkolbens mit der Nut α⁴ in dem Zylinder a in Verbindung. Eine leichte Feder R⁵ drückt die Ventilkugel R² auf ihren Sitz, während das Rückschlagventil R durch eine kräftigere Feder R⁶ auf seinen Sitz gedrückt wird.

Bei dieser Ausführung besteht während der anfänglichen Auswärtsbewegung des Kolbens b eine freie Verbindung zwischen den Kammern b⁵ und i>⁹ durch die Nuten α⁴, b¹⁰ und, den Kanal b¹¹. Bevor sich jedoch der Kolben weit genüg bewegt, um den Anschlag b⁷ auf den Zylinder α auf treffen zu lassen, bewegt sich die Nut b¹⁰ vollständig an der Nut α⁴ vorbei, so daß keinerlei Überlappung mehr besteht und eine weitere Strömung von Flüssigkeit aus der Kammer b⁹ zu der Kammer b⁵ nur noch durch die eingeschnürte öffnung i?⁴ erfolgen kann,. Dies wirkt einer zu starken Erhöhung der Geschwindigkeit des Kolbens entgegen und macht es unmöglich, daß der Anschlag b⁷ auf den Zylinder α aufschlägt und dadurch ein Geräusch verursacht. Andererseits wird bei einer Rückbewegung des Kolbens b das Rückschlagventil R² von seinem Sitz abgehoben, so daß ein schnelles Überströmen von Flüssigkeit aus der Kammer b⁵ in die Kammer b⁹ möglich ist. Die Bewegung der Ventile, die zur Entstehung von Geräuschen führen könnten, haben ihre Ursache weniger in der Handbetätigung der Ventile als vielmehr in den von der Straßenoberfläche aus über die Fahrzeugräder in das Lenkgetriebe eingeleiteten Reaktionskräften. Letztere würden dem Bauteil L und durch dieses auch den Ventilen eine größere Bewegungsgeschwindigkeit erteilen. Bei der oben beschriebenen Konstruktion werden die Ventile jedoch abgebremst, so daß eine Geräuschbildung vermieden wird.

Eine weitere Ursache für die Bildung von Geräuschen besteht im Vorhandensein einer zu großen Einschnürung an irgendeinem Punkt des Strömungsweges für die hydraulische Flüssigkeit. Derartige Geräusche könnten an den Steueröffnungen der Ventile auftreten, werden jedoch bei der dargestellten Konstruktion dadurch vermieden, daß jeweils eine Mehrzahl von Nuten b¹, b² usw. sowie a¹, a² usw. vorgesehen ist. Da sich die Überlappung dieser Nuten bei einer Bewegung des Ventils gleichzeitig verringert, sind die einzelnen Durchfiußquerschnitte zusammen größer als die Querschnitte, die bei einem einzigen, Paar von Nuten, gegeben wären, es sei denn, daß der Durchmesser des Kolbens vergrößert wird. Auf dieseWeiseläßt sich einmischendes Geräusch der Flüssigkeit vermeiden, ohne daß es notwendig ist, die Ventile zu vergrößern. Es werden somit sowohl diejenigen Geräusche vermieden, die von einer zu starken Einschnürung des Flüssigkeitsstromes herrühren könnten, wie auch die Geräusche, die durch Stöße „auf mechanische Teile erzeugt werden.

Trotzdem werden in der in dem Gehäuse^⁵ untergebrachten Ventileinrichtung stets in größerem oder kleinerem Ausmaß Schallschwingungen erzeugt. Da dieses Gehäuse mit der Steuersäule verbunden ist und dia das darin befindliche Getriebe durch die Lenkstange mit dem Lenkrad in. Verbindung steht, besteht die Gefahr, daß die erzeugten Geräusche durch diese Teile in unerwünschtem Ausmaß verstärkt werden. Diese Schwierigkeit wurde einerseits durch Einschaltung einer Schallisolation zwischen dföm Gehäuse^ und der daran angebrachten Steuersäule vermieden. Die Isolation besteht aus einer Muffe Q aus Gummi oder einem ähnlichen Material, die das Bauteil A⁷ umgibt und sich zwischen diesem und dem Rohr E befindet. Die Muffe Q ist ferner mit einem Flansch Q¹ versehen, der sich zwischen dem unteren Ende des Rohres E und- dem Deckel A⁶ befindet. Auf diese Weise wird die Übertragung von Schallschwingungen von dem Gehäuse A auf das Rohr E erschwert. Wie bereits weiter oben erläutert, ist die Kupplung F² zwischen der Welle F und der Steuerstange E¹ mit einem Puffer F⁵ aus Gummi, der ©ine schalldämpfende Wirkung ausübt, ausgerüstet.

Die Betriebsweise des mit der Hand, und durch ine hydraulische Krafteinrichung zu betätigenden Lenkgetriebes geht bereits aus der vorstehenden no Beschreibung hervor, sie ist jedoch im nachstehenden kurz zusammengefaßt. Wenn immer der Fahrzeugmotor in Betrieb ist, betätigt er durch die beschriebenen Verbindungen die Pumpe bzw. die Pumpen, so daß ständig hydraulische Flüssigkeit durch das System hindurchströmt. Wenn sich das Handrad E² in seiner neutralen. Stellung befindet, befinden sich die Ventile ebenfalls in der neutralen Stellung und ermöglichen eine ständige Strömung von Flüssigkeit durch die beiden Zweige des Lei- iao tungskreises und durch die Kammern D³ und Z)⁴ des Motors. Die Ventile bieten jedoch der Strömung ausreichenden Widerstand, um zu ermöglichen, daß sich in den KammernD³ und D* hydraulische Drücke entwickeln, die einander gleich sind iag und sich somit das Gleichgewicht halten. Wenn das

Handrad E² aus seiner neutralen Stellung in beliebiger Richtung verstellt wird, wird eine Drehbewegung durch die Wellen E¹ und F sowie die Zahnrädern und G^x auf die Schnecke C übertragen. Die Drehmomentrückwirkung in den Zahnrädern G und G¹ vorsetzt jedoch die Welle F₁ so daß der Betätigungsklotz L die Ventile in der beschriebenen Weise betätigt. Die anfängliche Bewegung der Ventile bringt die hydraulischen Drücke in den Kammern.D³ und Dⁱ aus'dem Gleichgewicht, wodurch bewirkt wird, daß der hydraulische Motor im wesentlichen ohne Verzögerung anspricht. Der einzige Widerstand, der der Betätigung durch die Hand entgegengesetzt wird, rührt von dem hydraulischen Druck auf die aus ihrer Lage gebrachten Ventile her; dieser Druck ist bestrebt, die Ventile in ihre neutrale Stellung zurückzubringen. Die Reibungswiderstände sind vernachlässigbar klein, und daher steht die mit der Hand auszuübende Kraft, die zum Drehen des Handrades E² erforderlich ist, in einem genauen Verhältnis zu der Gesamtkraft, die das Lenkgetriebe betätigt, und sie kann einen beliebigen gewünschten Bruchteil derselben betragen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Lenkvonrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung mit einer in der Handlenkung vorgesehenenDrehmomentübertragungseinrichtung, bei der die in der letzteren auftretende Reaktionskraft zur Betätigung einer Steuerventileinrichtung benutzt wird, welche die Verbindung einer hydraulischen Druckquelle mit den beiden gegenüberliegenden Druckräumen eines Kraftverstärkers regelt, nach Patent 877 560, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckriaum (D³,■ D⁴) in einem Kreislauf liegt, der an der einen Seite des Druckraumes von der Steuerventileinrichtung (K, K¹) geregelt wird, und daß eine zweite, zusätzliche Steuerventileinrichtung (Fig. 7: K², K³; Fig. 8: O) vorgesehen ist, die den Flüssigkeitsstrom auf der anderen Seite des Druckraumes abhängig von der Bewegung der ersten Steuerventileinrichtung derart regelt, daß bei einer Verengung der Rücklauföffnung des einen Druckraumes eine Verengung der Zutrittsöffnung des anderen Druckraumes eintritt, und umgekehrt.
2. 2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß der Lagerkörper (L²) auf jeder Seite mit zwei Steuerschiebern (K, K² bzw. K¹, K³) zusammenwirkt, von denen jeweils der eine die Rücklauföffnung des Druckraumes (D⁴) der einen Kraftverstärkerseite und der andere die Zutrittsöffnung des Druckraumes (D³) der anderen Kraftverstärkerseite regelt (Fig. 8).
3. 3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Lagerkörper (L) betätigte Steuerventileinrichtung (K, K¹) die Rücklauföffnung der beiden Druckräume (D³, jD⁴) regelt und die Zutrittsöffnungen der beiden Druckräume durch ein selbsttätig regelndes Ventil (O) gesteuert werden (Fig. 7).
4. 4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Steuerschieber (O²), der durch eine Rückstellvorrichtung (Feder O⁷) nachgiebig in der Mittelstellung gehalten, wird, in der die Durchfluß querschnitte der Zutrittsöffnungen zu beiden Druckräumen (D³, D⁴) gleich sind, und an seinen beiden Enden jeweils mit dem Druck hinter der Zutrittsöffnung beaufschlagt ist.
5. 5. Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung mit einer in der Handlenkung vorgesehenen Drehmomentübertragungseinrichtung, bei der die in der letzteren auftretende Reaktionskraft zur Betätigung einer Steuerventileinrichtung benutzt wird, welche die Verbindung einer hydraulischen Druckquelle mit den beiden gegenüberliegenden Druckräumen eines Kraft-Verstärkers regelt, nach Patent 877 560, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckraum in einem Kreislauf liegt, der von einer eigenen Druckquelle (I^a, P) über eine Einrichtung (N) gespeist wird, welche die durchströmende Menge go auf einem konstanten Wert hält, und daß die Steuerventileinrichtung die Rückström querschnitte zu einem Vorratsbehälter steuert (Fig. 9).
6. 6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Lagerkörper, zusammenwirkende Steuerventileinrichtung von Steuerschiebern (b) gebildet wird, von denen jeder mehrere parallel geschaltete Ringnuten (b¹, b², b^s) aufweist, die jeweils mit einer eigenen Ringnut im Steuerzylinder zusammenwirken.
7. 7. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ventileinrichtung in an sich bekannter Weise mit einem die Bewegung dämpfenden. Stoßdämpfer versehen ist.

   Tn Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 738 958, 655 070, 269, 583 901;

   belgische Patentschrift Nr. 497 928;

   schweizerische Patentschriften Nr. 231 814, 231630,205713;

   USA.-Patentschriften Nr. 2 457 750, 2 494 839, 321 377.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

   © 509658/434 2.56 (609 742 1.57)