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Einblock-Servolenkung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge, bei welcher als Hauptübertra- gungsmechanismus eineSchraube oder Schnecke und eine Mutter oder Rolle bzw. ein Lenkfinger Verwendung finden, die gemeinsam mit den Verstärkungs- und Steuerungsorganen in einem einzigen Körper angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Lenkradspiel mittels einer einfachen, ohne hohen Kostenaufwand herzustellenden und leicht zu betätigenden Vorrichtung auf ein Mindestmass herabzusetzen.
Die bekannten, in Blockbauweise hergestellten Lenkvorrichtungen arbeiten mit zu kostspieligen und komplizierten Mitteln, insbesondere betrifft dies die komplizierte Anordnung der Betätigung des Druck- steuerungssystems, welches aus mehreren Reaktionselementen (Kolben in verschiedener Form), dem eigent- lichenSteuerungssystem (Schieber und Ventile), Federn, Spreizelementen sowie verschiedenartigen Dichtungen, besteht.
Der grösste Nachteil dieser bekannten Ausführungen besteht jedoch darin, dass die Kinematikkette der Lenkungsbestandteile, z. B. Lenkrad, Lenkwelle, Schneckengetriebe, Lenkgestänge, an einer Stelle unterbrochen ist und durch ein Impulsmittel der Steuerungsvorrichtung, beispielsweise Drucköl, wieder nachgiebig verbunden werden mule. Gerade dieser Umstand ist die Ursache für die Kompliziertheit, die hohen Ansprüche an die Fertigung, die Genauigkeit und die hohen Herstellungskosten, die schwer auszuschalten sind.
Ziel der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden, was dadurch erreicht wird, dass die Lenkwelle, deren eines Ende in eine Schraube oder Schnecke übergeht, mit ihrem andern Ende derart gelagert ist, dass sie durch Biegung der Lenkwelle, durch eine gelenkartige Aufhängung oder durch eine elastische Lagerung ausschwenkbar ist, wobei das ausschwenkbare Ende der Lenkwelle einen zur Verschiebung derDrucksteuerung dienendenzapfen trägt und die Mutter innerhalb des Kolbens gelagert ist und dadurch sowohl die Möglichkeit einer beschränkten Drehbewegung um eine parallel zur Schraubenlinienachse der Mutter und ausserhalb der Schraubenfläche der Mutter liegenden Achse, als auch die Möglichkeit einer beschränkten Drehbewegung um eine zur Schraubenlinienachse senkrecht stehende und die Schraubenlinienachse der Mutter schneidende Achse gegeben ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung steht die Schraubenfläche der Schraube oder Schnecke in Kraftschluss mit einem Teil des mechanischen Übertragungssystems, so dass zumindestens eine Kraftkompo- nente auf dieSchraube oderSchnecke in radialer Richtung senkrecht zurAchse derSchraube oderschnecke wirkt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles, welches in der Zeichnung als Längsschnitt eines perspektivischen Bildes veranschaulicht ist, näher erläutert.
EineLenkwelle 1 ist in einem Körper 2 in einer durch übliche Mittel ausgebildeten Lagerung 3 radial und axial geführt. DasEnde der Lenkwelle l geht in eineSchraube 4 mit einem Zapfen 5 über, der in den Steuerungsmechanismus eingreift, welchen er mit seinen Bewegungen betätigt. Auf der Schraube 4 ist eine Mutter 7 aufgesetzt, die derart gelagert ist, dass sie Schwenkbewegungen in der senkrecht zur Achse der Schraube 4 stehenden Ebene mit Hilfe eines Fingers 8 mit kugelförmiger Oberfläche in der zylindrischen Öffnung eines Kolbens 9 ausführen kann. Der Kolben 9 ist (in einer nicht dargestellten Weise) innerhalb
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des Körpers 2 dichtgleitend gelagert.
Die (gleichfalls nicht dargestellte) Verbindung des Kolbens 9 mit dem Lenkstockhebel erfolgt durch einen Hebel und einen Arm, wodurch der Kolben 9 zugleich gegen Verdrehung um seine senkrechte Achse gesichert ist.
Wirkt der Lenker mit einer gewissen Kraft am Umfange des Lenkrades, dann wirkt auf die Lenkwelle ein Drehmoment "M" gegen den Widerstand der gelenkten Räder, der auf den Kolben 9 übertragen wird.
Der Kolbenwiderstand, die durch den Kolben 9 übertragene Axialkraft, ist ausgewogen durch die vom Finger 8 der Mutter 7 übertragene Radialkraft und diese Kraft befindet sich im Gleichgewicht mit der durch die Schraube 4 auf die Mutter 7 übertragenen Axialkraft. Bei dieser Kraftübertragung von der Schraube 4 über die Mutter 7 auf den Kolben 9 sucht das Drehmoment die Mutter 7 gegenüber der Mutternschraubenlinie um ihren durch den Krümmungsmittelpunkt der Kugelform des Fingers 8 gebildeten Drehpunkt zu drehen. Die mögliche Verschwenkung der Mutter 7 (in der Zeichnung mit Pfeilen"A"dargestellt) ist mittels entsprechend angeordneter Anschläge begrenzt. Gleichzeitig mit dem Verschwenken der Mutter 7 wird die Schraube (Schnecke 4) infolge einer leichten Durchbiegung der Lenkwelle aus ihrer normalen Achslage gelenkt.
Die Auslenkung der Schraube (Schnecke 4) wird von einer Verdrehung der Mutter 7 in der durch den kegelförmigen Finger 8 gebildeten Lagerung begleitet. Die Lagerung der Mutter besitzt also zwei Grade einer freien Bewegung, u. zw. Verschwenken in der zur Lenkwellenachse senkrechten Ebene und die Möglichkeit einer Verdrehung um die zur Achse der Lenkwelle 1 senkrecht stehenden Achse, die die erstgenannte. Achse schneidet und zugleich durch denKrümmungsmittelpunktderkugelförmigenStoss- fläche des Fingers 8 läuft.
Das Verschwenken der Mutter 7 und somit auch der Ausschlag der Schnecke 4 durch Biegung der Lenkwelle 1 werden zur Betätigung der Drucksteuerung 6 mit Hilfe des Zapfens 5 ausgenutzt (wie dies die Pfeile B veranschaulichen). Die Steuerung erfolgt in bekannter Weise durch Füllen der entsprechenden Kammer des Arbeitszylinders und Einwirken auf die eine oder andere Stirnfläche des Kolbens 9, wodurch die erforderliche Lenkkraftkomponente entsteht.
DieBiegespannung der durch Biegung beanspruchten Lenkwelle 1 ist derart gewählt, dass der Ausschlag der Lenkwelle gegenüber dem durch die Steuerung 6 geregelten Druck in einem im vorhinein festgesetzten Bereiche gehalten werden kann. Auf diese Art wird das sogenannte Lenkgefühl der Servolenkung erreicht, u. zw. auf Grund direkter Abhängigkeit der Grösse des Drehmomentes "M" gegenüber dem Grade
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"A" bzw.ment "M" geringer wird oder im entgegengesetzten Sinne wirkt. Die Abhängigkeit der Grösse des Dreh- momentes"M"vom Grad der Verschiebung des Schiebers (Pfeil b) gilt natürlich auch für diese Fälle.
Der Vorzug der erfindungsgemässen Ausführung besteht in einem einfachen Aufbau gegenüber den be- kanntgewordenenKonstruktionen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Lenkung besteht darin, dass sie ein'wesentlich kleineres Lenkradspiel im Vergleich zu Servolenkungen, bei denen die Drucksteuerung beispielsweise von der Axialbewegung der Schnecke oder der Mutter abgeleitet ist, aufweist, wo das Lenkradspiel das dreifache Ausmass erreicht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einblock-Servolenkung für Kraftfahrzeuge, bei welcher als Hauptübertragungsmechanismus eine Schraube oder Schnecke und eine Mutter oder Rolle bzw. ein Finger Verwendung finden, die gemeinsam mit den Verstärkungs- und Steuerungsorganen in einem einzigen Körper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dieLenkwelle (1), deren eines Ende in eine Schraube oder Schnecke (4) übergeht, mit ihren andern Enden derart gelagert ist, dass sie durch Biegung der Lenkwelle (1), durch eine gelenkartige Aufhängung oder durch eine elastische Lagerung ausschwenkbar ist, wobei das ausschwenkbare Ende der Lenkwelle (1) einen zur Verschiebung der Drucksteuerung dienenden Zapfen trägt und die Mutter (7) innerhalb des Kolbens (9)
gelagert ist und dadurch sowohl die Möglichkeit einer beschränktenDrehbewegung um eine parallel zurSchraubenlinienachse der Mutter (7) und ausserhalb derSchraubenfläche der Mutter (7) liegende Achse, als. auch die Möglichkeit einer beschränkten Drehbewegung um eine zur Schraubenlinienachse senkrecht stehende und die Schraubenlinienachse der Mutter (7) schneidende Achse gegeben ist.