DE10004670A1 - Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages, wobei die Hilfskraftlenkung wenigstens einen in einem Lenkgehäuse in Axialrichtung verschieblichen, zwei Arbeitsräume begrenzenden Arbeitskolben aufweist, mit dem Arbeitskolben zugeordneten Abschaltventilen sowie mit dem Lenkgehäuse zugeordneten und in der Axialrichtung verschieblichen Anschlagmitteln, gegen die jeweils eines der Abschaltventile in der Endstellung läuft und dabei zur Abschaltung des Drucks öffnet, wobei die Anschlagmittel jeweils von wenigstens einem Spannelement umgeben sind, welches mit einstellbarer Kraft an der Oberfläche des Anschlagmittels anliegt und das Anschlagmittel kraftschlüssig mit einer die Öffnungskraft der Abschaltventile übersteigenden Haltekraft fixiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Derartige Druckabschalteinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 0321756 A2 eine Kugelumlauflenkung, bei der der Arbeitskolben zwei in Axialrichtung betätigbare Sitzventile trägt, die in den Endstellungen des zulässigen Lenkausschlages an das Gehäuse anschlagen und dabei den im jeweils mit Druck beaufschlagten Arbeitsraum anstehenden Arbeitsdruck abbauen. Hierdurch entfällt bei diesem Anschlag die Hilfskraftunterstützung, so dass ein weiteres Einschlagen der Lenkung nicht möglich ist.

Weiter ist aus der spanischen Patentanmeldung P 9202046 eine gattungsgemäße Hilfskraftlenkung bekannt, bei der ebenfalls Abschaltventile dem Arbeitskolben zugeordnet sind. Die Abschaltventile stoßen in den Extremstellungen an einen Anschlag in Gestalt eines in Richtung auf die Ventile zu federvorgespannten Stifts. Der Stift kann in Radialrichtung mit einer Klemmschraube gesichert werden. Zur Einstellung des Öffnungspunktes der Abschaltventile und damit zur Einstellung der Anschlagsbegrenzungen ist es bei dieser Lenkung erforderlich, die Klemmschraube zu lösen und die Lenkung bei entlasteten Rädern manuell bis zum maximal zulässigen Einschlagswinkel zu betätigen. Hierdurch wird das Abschaltventil den federbelasteten Stift bis in die erforderliche Position hineindrücken. Sodann kann in dieser Position der Stift gesichert werden und ist damit dauerhaft eingestellt.

Schließlich ist der nächstkommende Stand der Technik aus der DE 41 27 610 bekannt, bei der Anschlagmittel in Gestalt eines Bolzens oder einer Buchse die Endanschläge der Abschaltventile bilden. Die Kolben bzw. die Buchsen sitzen mit einem Presssitz auf in Umfangsrichtung ausgebildeten Rippen und können bei entlasteten Vorderrädern zum Einstellen der Lenkung manuell, d. h. ohne Hilfskraftunterstützung, bis in die erforderliche Position gedrückt werden, wo sie aufgrund des Presssitzes selbsttätig fixiert sind. Bei dieser Ausführungsform ist das manuelle Fixieren, wie es aus der spanischen Patentanmeldung P 9202046 bekannt ist, nicht erforderlich. Der Presssitz des Kolbens bzw. der Buchse erfordert jedoch zum einen eine sehr präzise Fertigung der entsprechenden Bauelemente und erlaubt zum anderen allenfalls sehr wenige wiederholte Einstellungen, da sich der Sitz bei wiederholter Veränderung lockert und die Haltekraft unter die Öffnungskraft des Abschaltventils sinkt.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrfach einstellbare und durch einfaches manuelles Einschlagen der Lenkung selbst einstellende Druckabschaltvorrichtung für eine Hilfskraftlenkung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird von einer Druckabschalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weil die Anschlagmittel jeweils von wenigstens einem Spannelement umgeben sind, welches mit einstellbarer Kraft an der Oberfläche des Anschlagmittels anliegt und das Anschlagmittel kraftschlüssig mit einer die Öffnungskraft der Abschaltventile übersteigenden Haltekraft fixiert, kann die Haltekraft gerade so gewählt werden, dass das Anschlagmittel manuell in die vorgesehene Position gebracht werden kann und dennoch diese Position zuverlässig gehalten wird. Ein Lösen des Spannelements ermöglicht eine Rückstellung und eine nachfolgende Neueinstellung des Anschlagmittels. Entgegen den bisher bekannten technischen Lösungen ist nach der manuellen Einstellung der Position des Anschlagmittels keine Sicherung in der eingestellten Position erforderlich und der Einstellvorgang praktisch ohne Verschleiß des Spannelements beliebig oft wiederholbar.

Wenn weiter das wenigstens eine Spannelement das Anschlagmittel ringförmig umgibt, werden keine wesentlichen einseitigen Radialkräfte auf das Anschlagmittel wirken. Eine selbsthemmende Wirkung in einer Einstellrichtung ergibt sich, wenn das wenigstens eine Spannelement kegelmantelförmig mit einer mittigen Öffnung ausgebildet ist.

Die Anordnung kann im wesentlichen aus Drehteilen angefertigt werden, wenn das Spannelement in einer im wesentlichen rotationssymmetrischen Anordnung in einer Sackbohrung einliegt, wobei das Spannelement mit seinem Ende größeren Durchmessers an einem Bohrungsgrund der Sackbohrung anliegt und mit seinem Ende kleineren Durchmessers an einer Stirnseite einer in ein Gewinde der Sackbohrung einschraubbaren Spannschraube anliegt. Hierbei wird das Spannelement vorzugsweise allein mittels Einschrauben der Spannschraube in die Sackbohrung vorgespannt.

Eine besonders gute Führung des Anschlagelements wird erreicht, wenn die Sackbohrung, die Spannschraube und das Spannelement jeweils eine koaxial zueinander angeordnete Bohrung aufweisen, in die das Anschlagelement einführbar ist.

Das Anschlagelement ist von außen erreichbar, wenn die Bohrung der Spannschraube eine mittig angeordnete Durchgangsbohrung ist, die in einer der Sackbohrung abgewandten Stirnseite einen Verschluss trägt.

Ein besonders sicherer Betrieb ergibt sich, wenn jedes Anschlagmittel von insgesamt mindestens drei Spannelementen gehalten ist. Gleiches gilt, wenn das Anschlagmittel im Betrieb mit einer Haltekraft von wenigstens 400 N in Axialrichtung gehalten ist.

Schließlich wird eine einfache Abdichtung des fluidgefüllten Innenbereichs erreicht, wenn die Spannschraube gegenüber dem Lenkgehäuse fluiddicht abgedichtet ist, vorzugsweise mittels einer in einem nicht mit Gewinde versehenen Schaftbereich anliegenden Ringdichtung. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Spannschraube mit einem Sicherungsring aus einem Polyamid gegen unbeabsichtigtes Verdrehen oder Lösen gesichert ist und vorzugsweise der Sicherungsring zugleich eine Abdichtung gegenüber dem Lenkgehäuse darstellt.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: eine Baugruppe mit einem verschieblichen, einstellbaren Anschlagmittel einer Kraftfahrzeugservolenkung in einem Querschnitt mit einer Betriebsstellung und einer Grundstellung;

Fig. 2: eine Anordnung gemäß Fig. 1 in einer kompakteren Bauweise; sowie

Fig. 3: die Baugruppe gemäß Fig. 1 und Fig. 2 in einer Draufsicht.

In der Fig. 1 ist eine Baugruppe mit einem Anschlagstift 1 dargestellt, wobei der Anschlagstift 1 in einem Lenkgehäuse 2 einer Kraftfahrzeugservolenkung derart angeordnet ist, dass er mit einem Druckabschaltventil eines (nicht dargestellten) Arbeitskolbens in Kontakt kommen kann. Derartige Konfigurationen sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist in der linken Hälfte der Anschlagstift 1 in einer Betriebsposition und in der rechten Hälfte in einer Ausgangsposition dargestellt. Der Anschlagstift 1 ist in einer Durchgangsbohrung 3 des Lenkgehäuses 2 in einer Axialrichtung verschieblich geführt. Die Durchgangsbohrung 3 geht von einer Innenwand 4 des Lenkgehäuses, die den benachbarten hydraulischen Arbeitsraum begrenzt, rechtwinklig ab. Sie erweitert sich nach einem zylindrischen, dem Durchmesser des Anschlagstifts 1 angepassten Abschnitt in Radialrichtung unter Bildung eines Ringbundes 5. Der Ringbund 5 geht an seinem äußeren Umfang wiederum in eine zylindrischen Bohrung 6 größeren Durchmessers über. Die Bohrung 6 ist dabei koaxial zu der Bohrung 3.

Die Bohrung 6 weist in einem Abstand von dem Ringbund 5 eine in ihre Außenwand eingestochene Nut 7 als Kammer für einen einliegenden Dichtungsring 8 auf. Weiter von dem Ringbund 5 entfernt trägt die Bohrung 6 einen Gewindeabschnitt 10, der sich bis zu einer äußeren Oberfläche 11 des Lenkgehäuses 1 erstreckt. In dem Gewindeabschnitt 10 kann je nach Ausführungsform ein Nylon- oder Polyamidring 12 als Schraubensicherung vorgesehen sein.

Am Grund der gestuften Bohrung 6 liegen insgesamt vier kreisringförmige, kegelige Spannscheiben 13 ein, wobei die Spannscheiben 13 jeweils aneinander anliegen und die unterste Spannscheibe 13 an ihrem äußeren Rand auf dem Ringbund 5 außen aufliegt, während sich der innere Rand von dem Ringbund 5 abhebt. An ihrem äußeren Umfang liegen die Spannscheiben 13 mit einer geringen Toleranz an der Wandung der Bohrung 6 an. Die innere Umfangsfläche der Spannscheiben 13 liegt ebenfalls mit einer geringen Toleranz an dem Anschlagstift 1 an.

Eine Hohlschraube 15 ist in das Gewinde 10 der Bohrung 6 eingeschraubt und weist ein den Spannscheiben 13 benachbartes schaftförmiges Ende 16 mit einer planen Stirnseite 17 auf. Mit der Stirnseite 17 liegt die Spannschraube 15 an dem inneren Bereich der obersten Spannscheibe 13 an. Das der Bohrung 6 abgewandte freie Ende der Spannschraube 15 trägt einen Sechskant 18 zur Betätigung der Spannschraube 15 in an sich bekannter Weise.

In ihrem Inneren weist die Spannschraube 15 wiederum eine koaxiale Durchgangsbohrung 20 auf, in die der Spannstift 1 eingesetzt ist. Die Durchgangsbohrung 20 ist in ihrem den Spannscheiben 13 zugewandten Bereich glatt zylindrisch und weist in dem aus dem Lenkgehäuse 2 herausragenden Abschnitt der Spannschraube 15 einen Gewindeabschnitt 21 auf. In diesen Gewindeabschnitt 21 ist wiederum eine Verschlussschraube 19 eingeschraubt, die einen Zylinderkopf 22 besitzt. Der Zylinderkopf 22 wiederum trägt in einer der Spannschraube 15 zugewandten Stirnfläche eine ringförmig eingestochene Nut mit einem einliegenden Dichtungsring 23. Zur Betätigung der Verschlussschrauben ist ein Innensechskant (in dieser Figur nicht dargestellt) vorgesehen.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in kompakterer Bauweise für geringer belastete Baugruppen ebenfalls in einem Querschnitt von der Seite. Gleiche Bauelemente tragen gleiche Bezugsziffern.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Abdichtung des hydraulischen Arbeitsraums von der Innenwand 4 des Lenkgehäuses 2 her im Bereich der Durchgangsbohrung 3 vorgesehen. Dort ist von innen her eine Nut 30 mit einem einliegenden O-Ring 31 eingestochen, die gegenüber dem Anschlagstift 1 fluiddicht abdichtet. Weiter ist die der Spannscheibe 13 zugewandte Stirnseite der Spannschraube 15 konisch und in der Gestalt der Spannscheibe 13 angepasst, so dass der Aufbau insgesamt in Axialrichtung kompakter wird. Eine zweite Spannscheibe 32 liegt am Bohrungsgrund der Bohrung 6 an und ist mit ihrer (in entspannter Stellung) kegelförmigen Gestalt entgegengesetzt zu der Spannscheibe 13 orientiert, also mit ihrem geringeren Durchmesser am Ringbund 5 anliegend und mit ihrem größeren Durchmesser von dem Ringbund 5 abgehoben.

Die Fig. 3 zeigt den Bereich der insoweit beschriebenen Baugruppen in einer Draufsicht in Axialrichtung. Die Spannschraube 15 trägt den Sechskant 18 und in dem Gewindebereich 21 die Verschlussschraube 19 mit dem von der Stirnseite her eingebrachten Innensechskant 34.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils in ihrer linken Hälfte die Anordnung in einer Stellung, in der die Spannschraube 15 mit einem definierten Drehmoment gegen die Spannscheiben 13 geschraubt ist. Durch die Kompression gegen den Ringbund 5 wird die kegelige Gestalt der Spannscheiben 13 abgeflacht, so dass sich der äußere Umfang der Spannscheiben 13 an die Wandung der Bohrung 6 und die innere Umfangsfläche der Spannscheiben 13 an den Spannstift 1 anlegen. Der Spannstift 1 ist in der linken Hälfte der Fig. 1 und 2 in einer eingestellten Position.

In der rechten Hälfte der Fig. 1 und 2 ist die Spannschraube 15 gegenüber der linken Hälfte entspannt, so dass die Spannscheiben 13 ihrer unbelasteten Form näher sind. Dabei wird die Anlagekraft der inneren Umfangsfläche der Spannscheiben 13 auf den Anschlagstift 1 geringer, und der Anschlagstift kann in die dargestellte, weiter in den Arbeitsraum hineinragende Position verschoben werden, ohne dass der an sich selbsthemmende Effekt der Spannscheiben 13 zum tragen kommt.

In der Praxis geht die Einstellung des Anschlags einer Kugelumlauf-Servolenkung wie folgt vor sich:

Zunächst wird (nach dem Zusammenbau der gesamten Anordnung) bei entspannter Spannscheibe 13 der Anschlagstift 1 in die in den Fig. 1 und 2 rechte Position gebracht, in der der Anschlagstift 1 relativ weit in den Arbeitsraum hineinragt. Sodann wird die Spannschraube 15 mit einem bestimmten Drehmoment gegen die Spannscheiben 13 geschraubt, so dass eine definierte Verformung der Spannscheiben 13 eintritt und diese mit einer definierten Kraft wiederum die Axialbewegung des Anschlagstiftes 1 hemmen. Nun wird bei entlasteter Vorderachse des Kraftfahrzeugs die Lenkung bis zu dem vorgesehenen maximalen Einschlagwinkel eingeschlagen, wobei sich allein durch die aufgewendete Handkraft der Anschlagstift 1 in eine eingeschobene Position bewegt, wie sie in den Fig. 1 und 2 in der linken Hälfte dargestellt ist. In dieser Position verbleibt der Anschlagstift 1 und bewirkt im Betrieb des Kraftfahrzeugs, dass in der vorgesehen Endstellung des Radeinschlagswinkels der (nicht dargestellte) Arbeitskolben des hydraulischen Stellantriebs mit seinem Druckabschaltventil gegen den Anschlagstift 1 läuft und die Servounterstützung in an sich bekannter Weise abgeschaltet wird. Ein manuelles Weiterdrehen der Lenkung im Betrieb des Kraftfahrzeugs ist bei weggefallener Servounterstützung nicht mehr möglich, so dass de facto ein Anschlag erreicht ist. In dieser Position muss der Anschlagstift 1 nicht weiter gesichert werden.

Wenn die Kraftfahrzeuglenkung in ihren Endanschlägen erneut eingestellt werden soll, so wird die Verschlussschraube 19 geöffnet, die Spannschraube 15 gelöst und durch die Durchgangsbohrung 20 der Anschlagstift 1 wiederum in die Ausgangsposition der Fig. 1 und 2 rechts gebracht. Sodann wird die Spannschraube 15 wieder angezogen und die Verschlussschraube 19 eingesetzt. Das gesamte System ist fluiddicht. Es kann nun erneut in den Anschlägen eingestellt werden, was beispielsweise nach einem Ausbau der Lenkung oder nach der Montage von Reifen mit geänderter Reifenbreite erforderlich sein kann. Ein weiterer Eingriff in die Abschalteinrichtung nach der erfolgten manuellen Einstellung ist nicht erforderlich. Dies ist insbesondere von Vorteil, weil sich dadurch auch die Einstellung ändern kann. Die Entlastung der Spannscheiben 13 bei der Rückstellung bewirkt, dass der Anschlagstift und die gesamte Vorrichtung bei der Rückstellung keinem wesentlichen Verschleiß ausgesetzt ist und der insoweit beschriebene Einstellvorgang praktisch beliebig oft wiederholt werden kann.

Für die praktische Ausführung der insoweit beschriebenen Erfindung kann eine Abdichtung des hydraulischen Arbeitsraums auf der Innenseite des Lenkgehäuses 2 gegenüber dem Außenraum in der in Fig. 1 dargestellten Weise erfolgen, wobei entweder der Dichtungsring 8 im Schaftbereich der Spannschraube 15 die Dichtung übernimmt oder die Schraubensicherung 12 ausreichend abdichtet. Bei der Schraubensicherung 12 ergäbe sich zugleich der Vorteil, dass die Spannschraube 15 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen oder Lösen gesichert ist. Außerdem kann, wie in Fig. 2 dargestellt, die Abdichtung im Bereich des Anschlagstiftes 1 gegenüber dem Lenkgehäuse 2 erfolgen. Schließlich ist noch vorgesehen, dass in Längsrichtung des Anschlagstiftes 1 eine Durchgangsbohrung 35 angeordnet ist, die beim Einschieben des Anschlagstiftes 1 in die Spannschraube 15 für eine Druckentlastung des durch das Einschieben verdrängten Volumens sorgt.

Claims (11)

1. Druckabschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung in den Endstellungen des Lenkausschlages, wobei die Hilfskraftlenkung wenigstens einen in einem Lenkgehäuse (2) in Axialrichtung verschieblichen, zwei Arbeitsräume begrenzenden Arbeitskolben, mit dem Arbeitskolben zugeordneten Abschaltventilen sowie mit dem Lenkgehäuse (2) zugeordneten und in der Axialrichtung verschieblichen Anschlagmitteln (1), gegen die jeweils eines der Abschaltventile in der Endstellung läuft und dabei zur Abschaltung des Drucks öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (1) jeweils von wenigstens einem Spannelement (13) umgeben sind, welches mit einstellbarer Kraft an der Oberfläche des Anschlagmittels (1) anliegt und das Anschlagmittel (1) kraftschlüssig mit einer die Öffnungskraft der Abschaltventile übersteigenden Haltekraft fixiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannelement (13) das Anschlagmittel (1) ringförmig umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannelement (13) kegelmantelförmig mit einer mittigen Öffnung ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (13) in einer im wesentlichen rotationssymmetrischen Anordnung in einer Sackbohrung (6) einliegt, wobei das Spannelement (13) mit seinem Ende größeren Durchmessers an einem Bohrungsgrund (5) der Sackbohrung (6) anliegt und mit seinem Ende kleineren Durchmessers an einer Stirnseite (17) einer in ein Gewinde der Sackbohrung (6) einschraubbaren Spannschraube (15) anliegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (13) mittels Einschrauben der Spannschraube (15) in die Sackbohrung (6) vorgespannt wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrung (6), die Spannschraube (15) und das Spannelement (13) jeweils eine koaxial zueinander angeordnete Bohrung (3, 20) aufweisen, in die das Anschlagelement (1) einführbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (20) der Spannschraube (15) eine mittig angeordnete Durchgangsbohrung ist, die in einer der Sackbohrung (6) abgewandten Stirnseite einen Verschluss (19) trägt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anschlagmittel (1) von insgesamt mindestens drei Spannelementen (13) gehalten ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagmittel (1) im Betrieb mit einer Haltekraft von wenigstens 400 N in Axialrichtung gehalten ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (15) gegenüber dem Lenkgehäuse (2) fluiddicht abgedichtet ist, vorzugsweise mittels einer in einem nicht mit Gewinde versehenen Schaftbereich anliegenden Ringdichtung (8).

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (15) mit einem Sicherungsring (12) aus einem Polyamid gegen unbeabsichtigtes Verdrehen oder Lösen gesichert ist und vorzugsweise der Sicherungsring (12) zugleich eine Abdichtung gegenüber dem Lenkgehäuse (2) darstellt.