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Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welcher die die
Lenkbewegung unterstützende Hilfskraft entgegen der am Lenkbedienungsglied (Lenkhandrad)
ausgeübten Kraft den Rückdruck unterstützt, um dem Fahrer ein Kontaktgefühl mit
der Lenkung zu vermitteln.
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Es, ist. eine derartige Servolenkung bekanntgeworden, bei. welcher
der Rückdruck durch ein Zahnrad ausgeübt. wird, das mit einem Zahnrad auf der elastisch
elagerten, Lenksäule im Eingriff steht und eine seitliche Bewegung der Lenksäule
durch den Rückdruck bewirkt. Infolge der seitlichen Bewegung wird hierbei ein, Steuerkolben
verstellt, der dadurch einen Druck einschaltet und zugleich den Rückdruck auf die
Lenkung verstärkt. Diese bekannte Bauart hat vor allem den Nachteil einer unstabilen
Lagerung mit einseitigen. Lagerdrücken und eines ungenauen. Zahneingriffes.
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Bei einer anderen derartigen Servolenkung wird das fliegend gelagerte
Gehäuse eines Planeten-Betriebes. durch den Zahnrückdruck verschwenkt,
wodurch
es beim Überschreiten der gewünschten Steuerlage die Steuerventile betätigt. Ein
besonderes Kontaktgefühl für den Ausschlag der Lenkung wird dem Fahrer hierbei nicht
vermittelt. Auch ergeben sich infolge der einseitigen Lagerung des Gehäuses ungünstige
Kraftverhältnisse.
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Nach einem weiteren. bekannten. Vorschlag dient zur Steuerung des
Druckmittels ein an der Steuersäule angeordneter, axial verstellbarer Schieber,
der unter dem Einfluß des von einem Lenksegment herrührenden Zahnräderdruckes steht
und ständig dem Druck der Hilfskraft ausgesetzt ist. Das Kontaktgefühl ist auch
in. diesem Fall nur verhältnismäßig gering. Außerdem werden derartige Schieber leicht
undicht, sofern sie nicht stramm eingepaßt werden.
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Auch im Fall einer anderen bekannten Konstruktion, bei welcher zur
Steuerung eines Schiebersteuergliedes die Bewegung des dritten Gliedes eines Planetengetriebes
und zur Erzeugung einer der. Verstellung des. Lenkhandrades entgegenwirkenden Rückdruckkraft
das von der hydraulischen Hilfskraft nach Art eines Differentialkolben.s beaufschlagte
Schiebersteuerglied benutzt wird, wirkt der Rückdruck lediglich einseitig auf das
dritte Getriebeglied des Planetengetriebes. ein, so daß ungünstige, die Lenkung
erschwerende Lagerdrücke entstehen.
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Die Erfindung sieht demgegenüber eine mit Rückdruck arbeitende Servolenkung
vor, bei welcher der Rückdruck einwandfrei. und zuverlässig ohne unerwünschte einseitige
Lagerdrücke auf das Lenkbedienungsglied übertragen wird, und besteht im wesentlichen
darin, daß in an sich bekannter Weise die Lenkbewegung durch ein Ausgleichsgetriebe
übertragen wird, dessen drittes Getriebeglied, vorzugsweise der durch die Kraft
von Rückstellfedern im Gleichgewicht gehaltene Umlaufräderträger, die Hilfskraft
über Steuerorgane, insbesondere Differentialkolben, wie dies. an sich. bekannt ist,
derart steuert, daß diese zur Unterstützung der Lenkung freigegebene Hilfskraft
eine der Verstellung des Getriebegliedes entgegenwirkende, die Rückstellkraft der
Federn unterstützende, jedoch reduzierte Kraft ausübt, wobei das dritte Getriebeglied
abstützende Einrichtungen derart vorgesehen sind bzw. die gesteuerte Hilfskraft
so auf das dritte Getriebeglied einwirkt, daß dasselbe von radialen Kräften entlastet
ist.
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Infolge der der Lenkungsbedienung entgegenwirkenden., sich mit dem
Lenkausschlag verstärkenden Gegenwirkung der Hilfskraft hat der Lenkende einerseits
stets ein sicheres Gefühl für die auf die Lenkung ausgeübte Verstellkraft, und andererseits
ergibt die Entlastung des dritten Getriebegliedes von radialen Lagerkräften eine
erwünschte Empfindlichkeit bei gleichzeitig großer Sicherheit der Lenkung.
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Vorzugsweise ist das dritte Getriebeglied als Waagebalken mit zwei
Hebelarmen ausgebildet, wobei es durch vier Federn unter Zwischenschaltung von Kolben
im Gleichgewicht gehalten wird, von denen je zwei diagonal gegenüberliegende an
je eine Seite des Servohauptkolbens angeschlossen sind und von denen je einer als
Steuerorgan für die Hilfskraft ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Getriebe kann im wesentlichen mit den bisher
üblichen Teilen ausgeführt werden.. Da die Lenkungen in der Regel sowohl als Rechtslenkung
als auch als Linkslenkung ausgeführt sein müssen, wird durch die Umkehr der Bewegung
im Umlauf- oder Ausgleichsgetriebe kein zusätzlicher Aufwand erforderlich. Infolge
der Zwischenschaltung von Federn wird jedes tote Spiel in der Steuerung vermieden.
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Weiter Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig. I ein Gesamtschema
der Servolenkung, Fig.2 eine schematische Darstellung des Ausgleichsgetriebes im
Zusammenhang mit der Schaltanordnung und Fig.3 eine abgeänderte Ausführungsform
des Steuerventils.
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In Fig. I sind Io die Vorderräder, welche durch ein Lenkgestänge II
in Lenkrichtung verschwenkt werden können. Das Lenkgestänge II wird durch einen
Lenkhebel 12 verstellt, welcher mittels einer auf einer Schnecke I3 axial verstellbaren,
gegen Drehen gesicherten Mutter I4 verschwenkt wird. Die Schnecke I3 wird durch
die Lenkspindel I5 vom Lenkhandrad I5' aus betätigt. Zwischen der Lenkspindel 15
und der Schnecke I3 ist ein. Ausgleichs- oder Differentialgetriebe I6 zwischengeschaltet,
welches. in einem Gehäuseteil I7 untergebracht ist, das mit dem Getriebegehäuse
I8 fest verbunden, z. B. mit diesem aus einem Stück hergestellt oder auf das obere
Ende desselben aufgeflanscht ist.
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Der dreiarmige Lenkhebel I2 ist ferner mit dem Arbeitskolben, I9 des
Servozylinders 2o verbunden. Letzterer ist zweckmäßig ebenfalls mit dem Lenkgetriebegehäuse
I8 fest verbunden, z. B. an dieses angeflanscht.
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In Fig. 2 ist das Ausgleichs- oder Differentialgetriebe im einzelnen
schematisch dargestellt. Auf der Lenkspindel I5 ist ein Kegelrad 2I aufgesetzt,
das über die umlaufenden Kegelräder 22 und 23 mit einem Kegelrad 24 im Eingriff
steht, welches mit der Achse der Schnecke I3 fest verbunden ist. Die Umlaufräder
22 und 23 sind auf einem auf der Spindel lose drehbaren. Träger 25 gelagert, welcher
mit zwei senkrecht zur Achse der Umlaufräder gerichteten Armen 26 und 27 versehen
ist. Der Hebelarm 26 stützt sich gegen die als Differentialkolben ausgebildeten
Steuerschieber oder Reduzierventile 28 und 29, der Hebelarm 27 gegen Kolben. 30
und 31 ab. Die Reduzierventile und die Kolben sind durch Federn 32, 33, 34 und 35
belastet, welche die Ventile bzw. Kolben kraftschlüssig gegen die Hebelarme 26 bzw.
27 drücken..
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Die Steuerschieber oder Reduzierventile 28, 29 dienen zur Steuerung
der die Servoarbeit leistenden Druckflüssigkeit. Die Druckflüssigkeit wird einem
Behälter 36 entnommen und durch eine Pumpe 37 über die Leitungen 38 und 39 den
Steuerschiebern
28 und 29 zugeleitet. Letztere sind mit Steuernuten 4o bzw. 41 versehen, welche
in der gezeichneten Mittelstellung von den Leitungen, 38 und 39 getrennt sind, so
daß die Steuerschieber 28 und 29 die Weiterleitung des Drucköls unterbrechen.
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Von den Zylindern der Steuerschieber 28 und 29, und zwar von einer
solchen, Stelle aus, daß sie in der gezeichneten Mittellage mit den Steuernuten
4o und 41 verbunden sind, führen Leitungen. 42 und 43 zu den Kolbenseiten 44 bzw.
45 des Kolbens i9 im Zylinder 2o. Außerdem sind die Leitungen 42 und 43 über die
Leitungsabschnitte 46 und 47 mit den die Federn 34 und 35 enthaltenden äußeren Kolbenseiten
der Kolben 30 und 31 verbunden, so daß die in sie eintretende Druckflüssigkeit die
Kolben im Sinne: der Federn 34 und 35 unterstützt.
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Rückleitungen 48 und 49 führen zum Ölbehälter 36 zurück. Zwischen
der Druckleitung der Pumpe 37 und der Rückleitung 48, 49 ist eine Kurzschlußleitung
So mit einem Überdruckventil 51 (z. B. für 50 atü) angeordnet.
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Die beiden Seiten 52, 53 bzw. 54, 55 der als Differentialkolben ausgebildeten
Reduzierventile oder Steuerschieber 28 bzw. 29 sind über Bohrungen. 56 bzw. 57 mit
den Steuernuten 40 bzw. 41 verbunden.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Beim
Drehen der Lenkspindel 15 durch das Handrad wird das Zahnrad 21 im einen oder anderen
Sinne gedreht. Die Drehbewegung des Zahnrades wird über die Umlaufräder 22, 23 in
entgegengesetztem Drehsinne auf das Zahnrad 24 übertragen. Die an den Rädern 22,
23 wirkende Kraft stützt sich hierbei über die Arme 26 und 27 und über die Steuerschieber
28, 29 bzw. die Kolben 30, 3 i auf die Federn 32, 33, 34, 35 ab, derart, daß die
Abstützkräfte den an den Rädern 22 und 23 übertragenen Umfangskräften, das Gleichgewicht
halten. Bei Verdrehung der Lenkspindel, z. B. in Pfeilrichtung f, wird infolgedessen,
sobald das. von Hand ausgeübte Lenkmoment das Abstützmoment der Federn übersteigt,
die Feder 33 zusammengedrückt, während die Feder 32 entlastet wird. Die Steuerschieber
oder Reduzierventile 28, 29 bewegen sich infolgedessen nach abwärts, wodurch die
Leitung 39 mit der Leitung 43 und damit mit der Kolbenseite 45 des Servoarbeitszylinders
verbunden wird. Der sich nach rechts bewegende Kolben i9 unterstützt dadurch die
der Steigung der Schnecke 13 entsprechende Lenkbewegung des Lenkhebels 12. Dadurch,
daß der in den Arbeitszylinder 2o geleitete Servodruck gleichzeitig über den Kolben
3 i in entgegengesetztem Sinne auf den Umlaufträger 25 einwirkt, ist der Umlaufräderträger
25 stets von radialen Kräften entlastet. Da auf die Rückseiten 53 oder 55 der Reduzierventile
der Arbeitsdruck des Servohilfskraftmittels gegeben wird, ist am Lenkhandrad stets.
eine der augenblicklichen Lenkkraft proportionale, aber entsprechend dem Druck auf
die Kolbenseiten 52 bzw. 54 der Ventile reduzierte Kraft fühlbar. Im allgemeinen
sind nur verhältnismäßig kleine Wege am Lenkhandrad erforderlich, um die Steuerung
der Servokraft zu ,gewährleisten, beispielsweise 5 bis Io mm Weg. Irgendein nachteilig
bemerkbares. Spiel innerhalb der Lenkung wird infolgedessen nicht verursacht.
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Der Kolben i9 kann außer im Zylinder selbst zugleich an seiner Übertragungsstelle
auf dien Lenkhebel geführt sein, so daß die Führungslänge im gesamten Betriebsbereich
konstant gehalten werden kann. Da der Ölbehälter im allgemeinen nicht unterhalb
des Lenkgehäuses angeordnet werden kann, steht dieses unter dem Druck der Ölsäule
des höher liegenden Ölbehälters. Durch entsprechende Dichtungen kann das Getriebe
einwandfrei abgedichtet werden.
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In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Steuerschieber dargestellt.
Die Steuerschieber 28, 29 bilden in diesem Fall einen gemeinsamen Schieber 58 mit
über die ganze Länge gleichem Durchmesser und einer Nut 59, mit welcher der zugeordnete
Hebelarm, z. B.26, des Umlaufträgers 25 im Eingriff steht. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 sind demgemäß nur die die Federn 32 bzw. 33 enthaltenden Räume 53 bzw.
55 über die Kanäle 56 bzw. 57 mit den Steuernuten 40 bzw. 41 verbunden, und es wirkt
der Öldruck mit der vollen Kolbenfläche des Schiebers 58 der Verschiebung desselben
entgegen.