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Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge
Das Stammpatent betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem als Druckzylinder ausgebildeten Lenkgehäuse, einem im Druckzylinder beweglichen, doppelt beaufschlagten Kraftkolben mit in diesem verschiebbar eingebauter und als Steuerschieber ausgebildeter Lenkmutter und mit einer in die Lenkmutter eingeschraubten Lenkspindel. In einer Ausführungsform dieser Lenkung wirkt der Kraftkolben über einen Kurbeltrieb auf die Lenkwelle ; das Kurbelgehäuse dient als Druckraum für das Hilfskraft- mittel. Die Lenkspindel tritt an der dem Kurbeltrieb abgewandten Seite des Kraftkolbens aus dem Druckzylinder aus. Infolgedessen sind die beiden Druckflächen des Kraftkolbens ungleich gross.
Bei gleichem Druck im Lenksystem, z. B. in der Neutrallage, wurde der Kolben durch die ungleich grossen Kolbenflächen einseitig verschoben, besonders wenn die Lenkung leichtgängig ist.
Um dem abzuhelfen, verschiebt man die Lenkmutter um einen geringen Betrag aus der Mitte, so dass die durch Steuernuten im Kraftkolben und in der Lenkmutter gebildeten Einlassschlitze für das Druckmittel verschieden breit sind. Dadurch bilden sich an den beiden vom Druckmittel beaufschlagten Flächen des Kraftkolbens ungleiche Drücke aus, u. zw. an der grösseren Fläche ein geringerer Druck und umgekehrt. Die Grösse der Verschiebung aus der Mitte wird so bemessen, dass der Kraftkolben sich in der Geradeausstellung des Lenkrades nicht bewegt, dass also die auf die beiden Druckflächen des Kraftkolbens wirkenden hydraulischen Kräfte gleich gross sind.
Inder Ausführung einerSpindel-Hydrolenkung nach dem Stamm patent wird die hydraulische Mitte der Lenkmutter durch Beilegen von Auswahlscheiben verschiedener Stärke erreicht. Da die Steuerschlitz zum Erreichen einer spielfreien Lenkung sehr eng sind, so ist die erforderliche Verschiebung der Lenkmutter sehr gering und lässt sich durch Beilagscheiben sehr schwer auf das erforderliche Mass bringen.
Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden. Sie besteht darin, dass eine an einem der Steuerteile, beispielsweise am Kraftkolben, axial festgelegte Einstellmutter vorhanden ist, die auf die Lenkmutter aufschraubbar ist. Durch Drehen der Einstellmutter verschiebt sich die Lenkmutter gegenüber dem Kraftkolben. Dadurch kann die Lenkmutter sehr genau auf hydraulische Mitte eingestellt werden.
In einer bevorzugtenAusführungsform ist die Einstellmutter am Kraftkolben in beiden Richtungen der Kolbenlängsachse federnd festgelegt, u. zw. durch zwei an zwei Paaren fester Anschläge im Kraftkolben und in der Einstellmutter sich abstützende Ringe, die Federn zwischen sich einschliessen. Der Federraum kann mit der Drucköleinlassöffnung verbunden sein, der damit als Rückwirkungsraum dient, d. h. der jeweils wirksame Öldruck wird von dem Rückwirkungsraum aus auf die Lenkorgane übertragen und am Lenkrad spürbar. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Lenkungen nach dem Stammpatent wird hier nur ein einziger Rückwirkungsraum benötigt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung näher erläutert, die eine Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt darstellt, u. zw. zeigen : Fig. I einen Mittellängsschnitt durch das Lenkgetriebe und Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. l in vergrössertem Massstab, wobei die Lenkspindel der Dautlichkeit halber fortgelassen wurde.
Fig. l zeigt eine Spindel-Hydrolenkung mit dem als Druckzylinder ausgebildeten Lenkgehäuse l, in
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dem der doppelt beaufschlagte Kraftkolben 2 verschiebbar angeordnet ist. In dem Kraftkolben ist die als
Steuerschieber ausgebildete Lenkmutter 3 verschieblich gelagert. In diese ist die Lenkspindel 4 einge- schraubt. Der Kraftkolben wirkt über eine Pleuelstange 5 auf die Lenkwelle 6.
Das Lenkungsgehäuse 1 enthält eine Einlassöffnung 7 für das Drucköl, welche mit der Ringnut 8 des
Kraftkolbens in Verbindung steht. Bohrungen 9 im Kraftkolben (vgl. Fig. 2) stehen mit einer Ringnut 10 im
Kraftkolben in Verbindung ; diese steht einer etwas'schmäleren Steuerleiste 11 der Lenkmutter 3 gegen- über. Die Steuerleiste 11 bildet mit der Ringnut 8 zwei Einlassschlitze 12 und 13, durch die je nach Stel- lung der Lenkmutter im Kraftkolben 2, das Drucköl wahlweise in die linke 14 oder die rechte Einlassnut 15 des Kraftkolbens eintreten kann. Die Nuten 14 und 15 stehen mit je einem Kanal 16 bzw. 17 in Verbin- dung. Kanal 16 mündet in den Raum 18 des Kurbeltriebes, Kanal 17 in den Raum 19 zwischen Kraftkol- benkopfstück 20 und Gehäuse 1.
An den Aussenseiten der Nuten 14 und 15 sind Rücklaufnuten 21 und 22 im Kraftkolben vorhanden, welche durch Steuerleisten 23 bzw. 24 der Lenkmutter wahlweise abgeschlossen bzw. mit den zugehöri- gen Nuten 14 oder 15 verbunden werden können. Seitlich von den Leisten 23 und 24 besitzt die Lenkmut- ter Ringnuten 25 und 26, die durch Bohrungen 27 bzw. 28 mit dem Raum 29 vor der Lenkspindel 4 verbunden sind. Der Raum 29 ist durch Bohrungen 31 und 32 im Innern der Lenkspindel über das Kanalsystem
33, 34 mit der Auslassöffnung 35 im Lenkungsgehäuse verbunden.
Eine Einstellmutter 41 ist durch Gewinde 42 mit der Lenkmutter 3 verbunden. Die Einstellmutter 41 läuft in einen schmalen Ring 44 aus, der zur Sicherung der Teile 41 und 3 gegen relatives Verdrehen in die Bohrungen 30 der Lenkmutter eingestemmt werden kann, nachdem die Lenkmutter 3 auf die hydrau- lische Mitte eingestellt worden ist. Die mittlere Zulaufnut 8 ist durch eine Bohrung 45 mit dem Raum 46 verbunden. Der in der Zulaufnut 8 herrschende Öldruck ist also zugleich im Rückwirkungsraum wirksam ; er hat ebenso wie die Federn 49 das Bestreben, den Rückwirkungsring 47 und den Federkorb 48 auseinander zu drücken. Wie bekannt, wird dieser Druck zusammen mit dem Druck der Federn 49 als manueller Lenkanteil am Lenkrad spürbar.
Zur Abdichtung sind sowohl der Rückwirkungsring wie auch der Federkorb mit den Rundschnurringen
50 und 51 ausgerüstet. Der Federkorb 48 stützt sich aussen an dem Bund 56 des Kolbenkopfstückes 20 ab ; innen stützt er sich auf einem Sicherungsring 58 ab, der auf der Einstellmutter 41 angeordnet ist. Der Rückwirkungsring 47 stützt sich einerseits gegen einen Bund 59 des Kraftkolbens 2 ab, anderseits stützt er sich innen an einen Bund 60 der Einstellmutter 41 ab. Beide Teile, der Rückwirkungsring 47 und der Federkorb 48 stehen um den Ventilhub 61 auseinander. Bei einer Bewegung der Lenkmutter 3 nach links wird der Federkorb, der an dem Sicherungsring 58 anliegt, mitgenommen und nach links verschoben, bis er an dem Rückwirkungsring 47 zur Anlage kommt.
Bei einer Bewegung der Lenkmutter nach rechts wird der Rückwirkungsring 47 nach rechts mitgenommen, bis er am Federkorb 48 anstösst. Dieser stützt sich dabei am Bund 56 des Kolbenkopfstückes 20 ab.
Die Lenkmutter 3 wird durch Drehen der in die Lenkmutter eingeschraubten Lenkspindel mittels des (nicht gezeichneten) Lenkrades axial nach rechts oder links verstellt. Dadurch wird wahlweise der Steuerschlitz 12 oder der Steuerschlitz 13 geöffnet und der entgegengesetzte Steuerschlitz geschlossen, so dass Drucköl in den rechten oder linken Druckraum an dem Kraftkolben eintritt und den Kolben bewegt. Gleichzeitig mit einem Steuerschlitz 12 bzw. 13 wird der dem geöffneten Einlassschlitz entgegengesetzte Auslassschlitz an der Steuerleiste 23 bzw. 24 geöffnet, so dass das Öl aus dem jeweils drucklosen Raum vor dem Kraftkolben durch einen der Kanäle 16 bzw. 17 und die geöffnete Auslassnut 25 oder 26 entweichen kann.
Diese Konstruktion hat durch das Hineinragen der Spindel 4 in die Lenkmutter 3 zwei ungleiche Kolbenflächen. Bei gleichem Druck im Lenksystem, z. B. in Neutrallage, würde der Kolben durch die ungleich grossen Kolbenflächen einseitig verschoben. Das Verschieben des Kolbens wird dadurch verhindert, dass der Lenkmutterkolben um einen geringen Betrag aus der Mitte verschoben wird, so dass sich der Druck in Neutrallage entsprechend der Grösse der Kolbenfläche anpasst. Im vorliegenden Fall ist die kleine Kolbenfläche rechts an dem Kolbenkopfstück 20 ; die grosse Kolbenfläche befindet sich links an dem Kolbenfussstück 62. Es muss also in diesem Falle die Lenkmutter 3 um einen geringen Betrag nach links verschoben werden.
Hiedurch wird der Steuerschlitz 12 gegenüber dem Steuerschlitz 13 verengt, so dass sich in der Nut 15 ein höherer Druck einstellt, als in der Nut 14.
Da das gegenständliche Lenksystem ein Kreislaufsystem ist, durch das eine gleichbleibende Ölmenge dauernd durchfliesst, wird durch diese Steuerschlitzverengung ein Druckunterschied durch den Staudruck erzeugt. So herrscht also in Neutrallage an der rechten Zylinderseite (Kolbenkopfstück 20) ein höherer Druck als an der linken Zylinderseite (Kolbenfussstück 62). Hiedurch sind die auf beiden Kolben-
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flächen wirkenden Kräfte im Gleichgewicht. Das Einstellen der Steuerschlitze wird, wie vorbeschrieben, durch das Verstellen des Lenkmutterkolbens erreicht. Diese Verstellung kommt folgendermassen zustan- de :
Die Lenkmutter wird gegen Verdrehung durch einen (hier nicht dargestellten) im Kraftkolben gela- gerten Mitnehmerbolzen gesichert, der sich in einer (nicht gezeichneten) Längsnut in der Lenkmutter be- wegt.
Die Einstellmutter 41 wird durch den Rückwirkungsring 47 und den Federkorb 48 durch die Anla- gen 58 und 60 in ihrer Lage zum Kolbenmittelstück 21 fixiert. Durch die in der Einstellmutter 41 ange- ordneten Nuten 63 kann die Einstellmutter gedreht werden. Durch das Gewinde 42 wird bei dieser Dre- hung die Lenkmutter gegenüber der Einstellmutter in ihrer Lage verstellt.
Bei der Verschiebung des Lenkmutterkolbens muss vom Raum 65 eine Abflussverbindung zum Rück- laufraum 66 vorhanden sein. Dies wird durch die Anordnung einer Bohrung 67 erreicht.
Ein Vorteil von auf einem Kreis angeordneten parallelachsigen Rückstellfedern 49 liegt darin, dass die Grösse der Rückstellkraft durch eine verschiedene Anzahl und/oder Stärke der Federn an verschiede- ne Lenkübersetzungen angepasst werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hilfskraftlenkung für Hand- und Hilfskraftbetrieb für Kraftfahrzeuge, mit einem als Druckzylin- der ausgebildeten Lenkgehäuse, einem im Druckzylinder beweglichen, doppelt beaufschlagten und mit Steuerorganen, wie Nuten, Schlitzen od. dgl. versehenen Kraftkolben, einer in diesem verschiebbaren und als Steuerschieber ausgebildeten Lenkmutter mit weiteren, mit den Steuerorganen im Kraftkolben zusammenwirkenden Steuerorganen und mit einer in die Lenkmutter eingeschraubten Lenkspindel, wobei die beiden vom Drucköl beaufschlagten Flächen des Kraftkolbens ungleich gross sind, nach Patent Nr. 198627, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem der die Steuerorgane tragenden Teile, u.
zw. am Kraftkolben oder an der Lenkmutter axial festgelegte Einstellmutter (41) zum axialen Verstellender Lenkmutter (3) gegenüber dem Kraftkolben (2) vorhanden ist, derart, dass die Einlassschlitze (12, 13) für das Drucköl in der Stellung des Lenkgetriebes für Geradeaus-Fahrt ungleich gross eingestellt werden können, so dass die auf beide ungleich grossen Druckflächen des Kraftkolbens wirkenden Druckkräfte gleich gross sind.