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Ventilsteuerung für hydraulische Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung fir hydraulische Hilfskraftlenkungen, bei denen der
Axialhub der Schnecke bzw. Lenkspindel dazu benutzt wird, ein Ventil zu betätigen, welches das
Druckmittel der Hilfskraft zum Druckzylinder leitet.
Es sind Steuerungen dieser Art bekannt gewor- den, bei denen die ganze Lenkspindel einschiess- lich Lenkrad einen Axialhub ausführt und dabei die Ventil büchse zur Steuerung des ölkreislaufes mitnimmt ; dabei muss die ganze Lagerreibung der Lenkspindel überwunden werden. Nachteilig ist ferner, dass durch Druck auf das Lenkrad ein
Steuerimpuls ausgelöst werden kann. Ein Abstützen durch starke Federn erschwert den Lenkein- schlag vor Ansprechen der Hydraulik.
Es gibt ferner Steuerungen mit zweiteiliger
Lenkspindel, die den Zweck haben, eine Axial- bewegung von Lenkspindel und Lenkrad zu ver- I meiden. Die beiden Lenkspindelteile sind hier durch Kupplungen mit Keilverzahnung oder ausserhalb der Lenkung durch eine Gummikupp- lung verbunden, die den Axialhub aufnehmen muss ; dazu kommt der Nachteil grosser Reibung.
Weiter sind Ausführungen bekannt geworden, die den Nachteil grossen toten Ganges, der den ge- nannten Ausführungen anhaftet, durch eine He- belübersetzung. beseitigen. Der Hebel wirkt auf ein aussen sitzendes Ventil. Ausser dem grösseren Einbauraum, den das Ventil beansprucht, hat sich bei diesen Ausführungen noch nachteilig gezeigt, dass der tote Gang zu gross ist.
Eine weitere Ausführung mit Hebeln zur übersetzung des Ventilhulbes weist eine grosse Reibung auf, weil sie ganz mit Gleitreibung arbeitet und für die Hebel'i'ber- setzung ungünstige Abstände erforderlich macht.
Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Sie besteht darin, dass die beiden Teile der Lenkspindel ineinander greifende Enden aufweisen, und dass in Bohrungen und Langlöchern bzw. in Bohrungen der Lenkspindelteile Pendel-
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zentrisch zur Lenkpindel liegende und axial verstellbare Steuerbuchse eingreifen.
In einer vorzugsweisen Ausführungsform der
Erfindung sind die Enden der Lenkspindelteile zylindrisch ausgebildet und mehrere als Drehkör- per ausgeführte Pendelbolzen konzentrisch um die Lenkspindel angeordnet und in Ausnehmun- gen der konzentrisch ineinander greifenden zylin- drischen Spindelende angeordnet. Die Pendelbol- zen wirken gemeinsam auf das Steuerglied und übertragen das Lenkdrehmoment zwischen den
Spindelteilen.
Die Ausbildung der HebeLbolzen als Obertra- gungsorgane für die Dreh- und Axial-Bewegung der Lenkschnecke sowie die Herstellung der Spindelenden als Drehkörper ergeben genauen Lauf und leichte Herstellung der Lenkung. Ausserdem wird die Keilverbildung für die Übertragung des Drehmomentes gespart und auch die damit verbundene grosse Reibung dadurch vermieden, dass die Pendelbolzen bei der Pendelbewegung zugleich eine Rollbewegung ausführen.
Ein weiterer Vorteil wird durch Trennung der Lenkspindel mit Hebelübersetzung vom Ventil durch Anordnung zweier kleiner Axialkugellager erreicht. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, eine Vorrichtung zum Einstellen der hydraulischen Mitte des Steuer-Nuten-Systems vorzusehen, die bei den für geringes Steuerspiel beim Lenken von Hand aus erforderlichen kleinen Steuerschlitzen die Einstellung erleichtert. Diese Vorrichtung kann bei fertig montierter Lenkung von aussen eingestellt werden, was sich als vorteilhaft erwiesen hat.
Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispie- len in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 ein Schema der gesamten Lenkung mit dem Ventil
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das Ventil nach der Linie A-A in Fig. 3, Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie C-C in Fig. 2 und Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel ! im Längsschnitt.
In Fig. 1 stellt 1 die Druckölpumpe dar. Von hier tritt das Druckmittel durch die Leitung 2 vorbei am Überdruckventil 3 zu einem Mengenregelventil 4. Von dort gelangt das Druckmittel s
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über den Anschluss 5 in ein Ventil 6. Vom An- schlussstück 7. führt eine Rücklaufleitung zum
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9 unJd 10 füh-ren vom Ventil 6 innerhalb des Lenkgehäuses zu Druckzylindern 11 bzw. 12, wobei die die Lenk- schnecke 22 aufnehmende Lenkmutter 23 pen- delnd in einem Kolben M angeordnet ist. Der
Kolben 83 ist hiebei beispielsweise über einen (nicht dargestellten) Kurbeltrieb mit der Lenkwelle verbunden, wobei : in üblicher Weise letztere über einen Lenkhebel und, das Lenkgestänge mit den Fahrzeugrädern in trieblicher Verbindung steht.
Die (nicht dargestellte) Lenkwelle ist in dem zugleich als Zylinderdruckraum 12 ausgebildeten Lenkgehäuse 86 gelagert.
In Fig. 2 ist mit 15 einer von mehreren vorhandenen Pendelbolzen bezeichnet,. der mit seinem unteren Teil 16 in einer der radial verlaufenden Bohrungen im Teil . der Lenkspindel spielfrei gelagert ist. In einer mit dem Lenkspindelteil 14 fest verbundenen Büchse 17 sind mehrere auf den Umfang verteilte löcher vorgesehen, die ein Pendeln der Bolzen 15 innerhalb des vorgesehenen. Spieles 18 bzw. 19 zulassen. In ihrem mittleren Teil 20 sind. die Pendelbolzen 15 spielfrei in Bohrungen des an seinem einen Ende hülsenförmig ausgebildeten und an seinem andern Ende die Lenkschnecke 22 tragenden Teiles 22' eingepasst.
Die Drehung des Lenkrades wird hiebei auf den Lenkspindelteil 14 übertragen, und. da die Pendelbolzen 15 in Umfangsrichtung spielfrei zwi- schen den Teilen 14, 17 und 22'eingefügt sind, wird das Lenkdrehmoment mittels der Pendelbol- zen ,15 auf ,den die Lenkschnecke 22 tragenden
Teil 22'der Lenkspindel übertragen. Das Kugel- gewinde der Lenkschnecke 22 schraubt sich da- durch in das Gegengewinde der Lenkmutter 23 (Fig. 1) entsprechend der Gewindeform und der Drehrichtung ein bzw. aus. Die axiale Bewegung der Lenkschnecke 22, 22'wird auf die Pendel- bolzen 15 übertragen, wodurch dieselben um das
Spiel 18 bzw. 19 auspendeln.
Diese Pendelbewe- gung wird von dem oberen Teil 72 der Pendel- bolzen 15 auf die Axiallager 24 und damit auf die innere Ventilbüchse 25 übertragen ; letztere weist am Aussendurchmesser Nuten auf, die mit den entsprechenden Nuten der äusseren Ventil- büchse 26 ein Nutensystem an sich bekannter Art bilden. Das Druckmittel tritt von der Leitung 5 durch, die Bohrung 27 in die Ringnut 28 ein. In der Neutralstellung strömt das Druckmittel nach beiden Seiten über die Steuerschlitze 37 bzw. 46 durch die Ringnuten'29 und 30 bzw. 3 und 32, sowie durch die Bohrungen 33,34 zum Raum 35 und von da aus durch die Bohrungen 36 zur
Rücklaufleitung 7.
Bei einer Verschiebung der Ventilbüchse 25 durch die Pendelbolzen 15 bei feststehender Ventilbüchse 26, beispielsweise nach links, werden die Steuerschlitze 37 und 38 geschlossen. Das Weiterströmen des Druckmittels ist damit verhindert, wobei dasselbe durch die Bohrung 39 und die Ringnut 40 in die Leitung 9 des zugehörigen Zylinderraumes 12 strömt. Aus demZylinderraum11wirddasDruckmitteldurch die Leitung 10 und die Ringnut 41 in. die Boh-
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welche über68 in ihren Lagerungen 43,44, 24 gedreht, wobei die Ventilbüchse 26 feststeht.
Um eine feinfühlige spielfreie Lenkung zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Steuerwege der Ventilbüches 25 möglichst klein zu halten, was durch möglichst eng gehaltene Steuerschlitze 37, 38 bzw. 45, 46 erreicht wird. Bei derartigen eng ausgebil- deten Steuerschlitzen wiird jedoch die Mitteneinstellung schwierig, da sich die Mittelstellung durch die notwendigen Fertigungstoleranzen stark verschieben kann.
Die Erfindung sieht daher Mittel zur genauen Einstellung vor, mit deren Hilfe es möglich ist, die Lenkung nach der Fertigmontage von aussen her einzustellen. Zu diesem Zweck sind Stellschrauben 47 und 48 angeordnet, die mittels Gewinde 49 bzw. 49' in das Ventilgehäuse 6 einschraubbar sind. Die Stellschrauben 47 und 48 tragen an ihrem oberen Teil einen Dichtring 50 bzw. 50', während das untere Ende 51 bzw. 51' kegelförmig ausgebildet ist. Die Kegel 51 bzw.
51'greifen in eine entsprechend kegelig ausgebildete Ausnehmung 52 bzw. 52' der Ventilbüchse 26 ein. Soll beispielsweise die Ventilbüchse 26 nach links verstellt werden, so wird die Stell- schraube 47 um einen gewissen Betrag ausgeschraubt, während gleichzeitig die Stellschraube 48 um den gleichen Betrag eingeschraubt wird. Da-
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an den Kegel 51 der Schraube 47 verstellt und somit wieder festgeklemmt. Muttern 53, 53'sichern die Stellschrauben 47, 48 gegen ungewolltes Lösen.
Um den von Hand aufzubringenden Anteil an Lenkarbeit am Lenkrad spürbar zu machen,'kön- : neu (nicht'dargestellte) Reaktionskolben an sich bekannter Bauart vorgesehen sein, die so angeordnet sind, dass sie stets der Bewegung der Ven- tilbüchse 26 entgegenwirken.
Die Lage der Ventilbüchse 25 wird gegenüber : dem Gehäuse 6 durch. die Federn 54, 55 und die Scheiben 56, 57 fixiert. Zu diesem Zweck stützen sich die Federn 54, 55 mit gewiser Vorspannung an der festen Büchse 26 und an den Scheiben 56, 57. ab. Diese liegen an entsprechenden, in der Neutralstellung der Büchse 25 miteinander fluchtenden Planflächen 58, 59 an. Die Drucksteuereinrichtung wird also beim Ausbleiben der Lenkkräfte durch die Federn 54, 55 in die Neutralstellung zurückgeführt und mit Vorspannung ge- : halten, was für die Spielfreiheit beim Lenken ausserordentlich wichtig ist. Die Lenkung lässt sich somit ohne oder mit Hilfskraft verwenden.
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Nach Fig. 3 wird bei, einem Linkseinschlag des Lenkrades die Drehbewegung auf den Lenkspindelteil 14 und von dort an den Punkten 69, 70 auf den Pendelbolzen 15 übertragen. Die Pendelbolzen 15 übertragen diese Drehbewegung an dem Punkt 71 auf den Teil 22'der Schnecke 22. Da die Schnecke durch das Ein- oder Ausschrauben in das Kugelgewinde der Lenkmutter 23 (Fig.
1) eine Axialbewegung ausführt, wird diese auch auf die Pendelbolzen übertragen.
Die Pendelbolzen 15 sind mit ihrem Teil 66 in Langlöchern der Zylinderbuchse 17 geführt, so dass sie die Pendelbewegung um das Spiel 18 bzw../. 9 (Fig. 2) ausführen können. Durch die Übertragung des Drehmomentes und der Pendelbewegung kommt eine Rollbewegung der Pendelbolzen 15 zustande. Der Teil 22'der Lenkspindel liegt bei seiner Axialbewegung am Punkt 71 auf.
Die Pendelbolzen 15 werden dadurch in Drehung versetzt, u. zw. findet an den Punkten 69, 71 ein Abrollen statt. Hiedurch wird die Reibung gegen- über den bisher bekannten Ausführungen mit einer Keilverzahnung oder mit zentrischen Hebeln für eine Hubvergrosserung der Ventilbüchse, die nur auf Gleitreibung abgestimmt sind, bedeutend verringert.
Bei einer bekannten Ausführung ist der Raum 21 (Fig. l) vor der Schnecke, durch eine Dichtung am. bnde. der Schnecke 22 vom Druckraum 11 getrennt und der Raum 21 durch eine Axialbohrung mit dem Olrückla. uf verbunden. Die Anordnung dieser Dichtung ist nachteilig, da dieselbe eine zusätzliche Reibung auf der Spindel erzeugt.
Auch werden die Kolbenflächen durch Wegfall i des Spindel-Querschnittes ungleich gross. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist dieser Mangel erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass der Raum 21 (Fig. 1) mit dem Zylinderraum 11 unter gleichem Druck steht.
Der, auf der Stirnseite der Schnecke 22 wirkende Druck wird durch den Raum 74 ausgeglichen, dessen Flächengrösse dem Schneckenquerschnitt an der Dichtstelle 75 entspricht. Der Raum 74 ist durch Bohrungen 77, 77'mit dem Zylinderraum 11 verbunden. Die Dichtung 73 dichtet den Raum 74 nach aussen ab. Der auf die Lenkspindel 14 wirkende Flüssigkeitsdruck wird von dem Lager 44 aufgenommen.
Das Einstellen der Lager 43, 44 mittels Passscheiben oder wenn eine Gewindenachstellung im Gehäuse vorgesehen ist, kann für die Montage umständlich und schwierig sein. Dieser Nachteil wird durch eine Vorrichtung ausgeglichen, die es ermöglicht, die Lager durch Fertigmontage von aussen nachzustellen. Dieses ist auch bei allfällig auftretendem Verschleiss von Nutzen. Die Vorrichtung besteht aus einer Büchse 76, die im vorderen Teil innen mit Gewinde versehen ist. Die Mutter 80 mit dem Sicherungsblech 81 sichert die Büchse 76 gegen Lösen und stützt sich dabei an einem Bund des Lenkspindelteiles 14 ab, so dass beim Einschrauben der Mutter 80 die Büchse
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14 nach links gedrückt wird.
Dadurch können so- wohl über die Büchse 17 das Lager 43, als auch über die Büchse 76 das Lager 44 ausserhalb des lenkgetriebegehäuses 6 spielfrei eingestellt werden. Die Dichtringe 78 und 79 dichten die Büchse nach aussen ab.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit zwei Pendelbolzen gezeigt. Es ist das Ventilgehäuse mit 101'bezeichnet. Im Gehäuse 101 sind die Steuerbüchsen 102, 103 gelagert. Der obere Teil 104 der Lenkspindel ist an einem Ende gabelförmig ausgebildet. In die Gabel 105 ist der die Lenkschnecke 106'tragende untere Teil 106 der Lenkspindel eingefügt, deren Ende 107 passend zur Gabelform 105 ausgebildet ist.
Bei Drehung des oberen Teiles 104 der Lenkspindel durch das (nicht dargestellte) Lenkhandrad wird das Drehmoment auf den unteren Teil 106 der Lenkspindel übertragen. Durch die beiden Lenkspindelenden 105, 107 verlaufen Bohrungen 108, 111, 115, in welche die beiden hohlen Pen- delibolzen 131, 132 eingesetzt sind. Ein Bolzen 109 hält die beiden Bolzen 131, 132 im Abstand voneinander. Eine Bohrung 110 im Gabelteilder obe- ren Lenkspindel 104 ist grösser ausgeführt als die Bohrung 108. Die Bolzen 131, 132 sind aussen mit balligen Andrehungen 1l1., 113 und 112', 113' versehen, mit denen die Bolzen spielfrei in den
Bohrungen 108, 111, 115 gelagert sind.
Die untere Lenkspindel 106 greift mit dem an- dern Ende 106',, das mit Gewinde versehen ist, in eine (nicht dargestellte) Kugelumlaufmutter ein.
Bei Drehung der Lenkspindel 104 mittels des
Lenkhandrades schraubt sioh die untere Lenkspin- del 106, 106'in die (nicht dargestellte) Kegelum- laufmutter ein, wodurch die untere Lenkspindel
106, 106'eine Längsbewegung ausführt. Es kann hiebei auch ein übliches Lenkgetriebe mit Lenkschnecke oder eine Gewindespindel und Mutter vorhanden. sein.
Diese axiale Bewegung wird auf die Lagerstellen 112', 113'der Bolzen 131, 132 übertragen, welche sich um die Anlageflächen 112, 113 dre- : hen und dabei die Steuerbuchse 103 gegenüber der festen Büchse 102 in der einen oder andern Richtung je nach Drehrichtung des Lenkrades verschieben. Die Zapfen 117, 117'mit Rollen 129, 129'übertragen dabei die Pendelbewegung der Bolzen 131, 132 auf die Büchse 103, wodurch die Steuernuten 118, 119, 120, 121, 122 in an sich bekannter Weise zueinander verstellt und der Druckmittelstrom durch die Bohrung 123 in
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;105 sind ballig ausgeführt.
Dadurch kann der untere Lenkspindelteil 706 gegenüber der Mittelachse des oberen Lenkspindelteiles 104 pendeln, so dans L eine spannungsfreie Verbindung gewährleistet ist ; es kann auch umgekehrt der Teil 707'ballig aus-
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird der obere Lenkspindelteil104 in axialer Richtung durch das Axiallager 127 abgestützt. Die Bolzen 131, 132 tragen an ihrem äusseren Ende eine in Nadellagern geführte Rolle 129, 129', die in eine
Ausnehmung 130 an der Steuerbüches 103 einge- passt sind.
Bei Drehung der oberen Lenkspindel
104 laufen die Pendelbolzen 131, 132 mit um und übertragen die axiale Bewegung des Lenkspin- I. delteiles. 106 über, die Rolle 129 auf die. Steuer- ! buchse 103.
Eine weitere Ausführungsform ist denkbar, in welcher statt der nicht drehbaren Steuerbüchse eine mit der Lenkspindel umlaufende Steuerbüchi se angeordnet ist. Die Pendelbolzen ragen dann mit ihren äusseren zapfenförmigen Enden in Boh- rungen der urnlaufenden Steuer büchse hinein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ventilsteuerung für hydraulische Hilfskraft- lenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer am Lenkgehäuse angeordneten, mit Gewinde versehenen zweiteiligen Lenkspindel und einem auf die Lenkmutter wirkenden Hilfskraftkolben, wobei zur Steuerung des Druckmittels eine Steuer-
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glied verstellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zur übertragung der axialen Relatibewegung der beiden Lenkspindelteile (14, 22 bzw. 104, 106) auf eine konzentrisch zur Lenkspindel liegende und axial verstellbare Steuerbuchse (25 bzw. 103) radial angeordnete Pendelbolzen (15 bzw. 131, 132) in Ausnehmungen. der ineinander- greifenden Lenkspindelenden eingreifen, wobei die Pendelbolzen in den Ausnehmungen der oberen Lenkspindel (14 bzw.
104) axiales Spiel (18, 19), in den übrigen Ausnehmungen kein Spiel aufweisen.
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