-
Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, bei der die Lenkspindel
über eine auf ihr sitzende Schnecke eine Getriebewelle antreibt und bei ihrer Drehung
infolge einer Reaktionskraft längsverschiebbar ist und das Lenkgetriebe umlaufende
Kugeln aufweist, die die Geschwindeschnecke mit der Mutter verbinden. Bei bekannten
Hilfskraftlenkungen dieser Art werden durchgehende Lenkspindeln verwendet.- Eine
derartige Lenkanordnung hat den Nachteil, daß kurze Reaktionsstöße von den gelenkten
Rädern her ein Flattern des Steuerventils hervorrufen. Wegen des erforderlichen
geringen Axialspiels der Lenkspindel werden die kurzen Reaktionsstöße von den gelenkten
Rädern her nämlich unmittelbar auf das Steuerventil übertragen. Dies macht sich
auch am Handlenkrad nachteilig bemerkbar.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische Hilfskraftlenkung
für Kraftfahrzeuge der genannten Art derart auszubilden, daß ein einwandfreies Arbeiten
ohne die genannten Nachteile bekannter Hilfskraftlenkengen erreicht wird.
-
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der Vereinigung
folgender Merkmale: a) Die Lenkspindel ist in an sich bekannter Weise geteilt; b)
die beiden Lenkspindelteile sind unmittelbar ohne Verwendung zusätzlicher Teile
über ein als Drehmomentwaage dienendes Steilgewinde miteinander verbunden, und c)
der getriebene Teil der Lenkspindel ist in an sich bekannter Weise gegen Längsbewegung
gesichert. Dadurch, daß die Lenkspindel geteilt und der untere Teil der Lenkspindel
axial nicht beweglich ist, wird erreicht, daß kurze Reaktionsstöße von den- gelenkten
Rädern her den unteren Teil der Lenkspindel über die Spindelmutter erst in Drehung
versetzen müssen, ehe die Steuerventile über das Steilgewinde vom oberen längsbeweglichen
Teil der Lenkspindel beaufschlagt werden. Damit wird nicht nur ein Flattern der
Ventile vermieden, sondern es wird auch erreicht, daß am Lenkrad keine Reaktionsstöße
fühlbar werden. Die Anordnung einer geteilten Lenkspindel arbeitet somit vom Lenkrad
her mit der gewünschten Feinfühligkeit und dämpft gleichzeitig die auf das Steuerventil
sehr unangenehm wirkenden Reaktionsschläge von den gelenkten Rädern her.
-
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
der die Schnecke tragende getriebene Teil an dem dem treibenden Teil zugeordneten
Ende mit einem mit dem getriebenen Teil fest verbundenen Steilgewinde ausgerüstet
ist und der treibende Teil der Lenkspindel eine fest mit dieser verbundene Hohlmutter
trägt, die über das Steilgewinde greift. Während bei bekannten Hilfskraftlenkungen
mit geteilter Lenkspindel die beiden Lenkspindelteile über eine Klauenkupplung verbunden
sind, greifen erfindungsgemäß die beiden Lenkspindelteile mittels Steilgewinde ineinander,
wobei der treibende Teil am unteren Ende als Mutter ausgebildet ist.
-
Von Vorteil ist dabei die durch die Erfindung erzielte einfachere
und daher billigere Bauart.
-
In der Zeichnung sind - einige Ausführungsformen eines Lenkgetriebes
nach der Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 ein Lenkgetriebe
mit Kugelumlauflenkung in einem Schnitt durch den getriebenen Teil der Lenkspindel
und der Hilfskraftlenkung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1, Fig.
3 eine andere Ausführung des lenksäulenseitigen Endes des Lenkgetriebes.
-
Fig.4 einen Längsschnitt durch die Lenkspindel eines Getriebes nach
der Erfindung im Bereich des Lenkhilfsgehäuses, Fig. 5 eine Einzelheit der Hilfskraftlenkung
nach Fig. 4 im Längsschnitt, Fig.6 eine andere Ausführungsform der Hilfskolben der
Einrichtung nach Fig. 4 und Fig.7 eine Prinzipdarstellung der Hilfslenkung, teilweise
als Längsschnitt durch das Lenkhilfsgehäuse. Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Lenkgetriebe
hat ein Lenkgetriebegehäuse 1, in welchem das eine Lenkmutter 2 tragende und als
Getriebeschnecke ausgebildete Ende 3 des getriebenen Lenkspindelteils 13 und die
Lenkwelle 5 gelagert sind. Die Lenkwelle 5 hat in bekannter Weise einen abgekröpften
Arm 6, der vorzugsweise über ein Kugelgelenk den Zapfen 7 der Lenkmutter 2 erfaßt.
Das Lenkgetriebe ist als Kugelumlaufgetriebe - geringster Eigendämpfung _ ausgebildet.
Das Ende der Lenkspindel ist in einem Wälzlager 8 geführt, das im Lenkgetriebegehäuse
einstellbar
angeordnet ist. Auf der anderen Seite der Lenkmutter
2 ist der Lenkspindelteil 13 ebenfalls über ein Wälzlager 9 im Lenkgetriebegehäuse
gelagert.
-
Ein mit passendem Flansch versehenes geteiltes Lenkhilfsgehäuse 14
ist mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden. Die Gestalt des Lenkhilfsgehäuses wird
noch an Hand der Fig. 4 genauer beschrieben werden. Das in das Lenkhilfsgehäuse
hineinragende Ende 15 des getriebenen Teiles 13 der Lenkspindel ist als Steilgewinde
ausgebildet, das in eine mit entsprechendem Innengewinde ausgerüstete Hohlmutter
16 eingreift, die das Ende des treibenden Teiles 17 der das Lenkrad am oberen Ende
tragenden Lenkhohlspindel bildet (Fig. 4).
-
Fig. 3 zeigt das lenksäulenseitige Ende des Lenkgetriebes nach der
Erfindung in einer anderen Ausführungsform. Das Wälzlager 9' ist bei dieser Ausführungsform
durch eine Ringmutter 12'' einstellbar, wobei diese durch eine Flachmutter in ihrer
Lage gesichert wird.
-
Die zweckmäßigerweise in einem Nadellager 16' des Lenkhilfsgehäuses
geführte Hohlmutter 16 des treibenden Teiles 17 der Lenkspindel besitzt einen ringförmigen
Außenflansch 18, an dem sich unter Zwischenschaltung von Kugeln oder Rollen 19 beidseitig
je eine Druckscheibe 20 und 20' abstützt (Fig. 9). Die Druckscheiben sind axial
verschiebbar, aber gegen Drehung gesichert im Lenkhilfsgehäuse 14 gelagert. Beide
Druckscheiben unterliegen Kräften, die bestrebt sind, die Druckscheiben aufeinanderzu
gegen den Ringflansch 18 zu drücken. Die Druckkräfte werden beispielsweise durch
im Lenkhilfsgehäuse 14 gelagerte Hilfskolben 21 und 21' ausgeübt, die unter der
Wirkung von sich am Lenkhilfsgehäuse abstützenden Druckfedern 22 bzw. 22' stehen.
Wie in Fig. 5 dargestellt, können diese Druckfedern mit abgefangener Vorspannung
ausgerüstet sein, indem beispielsweise die Druckfedern 22 und 22' sich nicht unmittelbar
am Lenkhilfsgehäuse, sondern an Ringscheiben 23 bzw. 23' abstützen, die sich ihrerseits
an einen Bund der Bohrung des Lenkhilfsgehäuses anlegen. Bei entsprechender Einstellung
üben diese Druckfedern in der Ruhelage keine Kraft auf die Druckscheiben aus. Auch
werden die Kolben 21 und 21' erst verschoben, wenn der auf die Kolben ausgeübte
Schubdruck die Vorspannung der Druckfedern 22 bzw. 22' überschreitet.
-
Fig.6 zeigt eine andere Ausführungsform der Hilfskolben. Bei dieser
Ausführungsform sind die Hilfskolben 24 bzw. 24' in besonderen Buchsen 25 bzw. 25'
im Lenkhilfsgehäuse gelagert.
-
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und 6 können die Hilfskolben
außer dem Druck von Federn auch noch einem Flüssigkeitsdruck unterworfen werden.
Zu diesem Zweck sind Druckräume, z. B. 26', vorgesehen, denen durch einen Leitungsanschluß
27' Drucköl zugeführt wird, und zwar das Drucköl, das auch die Lenkhilfe bewirkt,
wie noch später beschrieben werden wird.
-
Hilfskolben der eben beschriebenen Arten können über den Umfang des
Ringflansches 18 bzw. der Druckscheiben 20 und 20' verteilt vorgesehen sein. Auch
können die Hilfskolben außer mit Druckfedern mit abgefangener Vorspannung auch noch
mit zusätzlichen Federn 28 und 28' mit uriabgefangener Vorspannung versehen sein,
wie in Fig. 7 beispielsweise veranschaulicht ist.
-
Beim Lenken muß bekanntlich die Rückstellkraft der Lenkräder überwunden
werden. Dabei ist der treibende Teil der Lenkspindel bestrebt, sich auf den gewissermaßen
gebremsten getriebenen Teil der Lenkspindel, d. h. also auf das Steilgewinde 15,
aufzuschrauben, wodurch der treibende Teil der Lenkspindel eine axiale Verschiebung
innerhalb der Lenksäule und des Lenkhilfsgehäuses 14 erfahren würde. Der axialen
Verschiebung des treibenden Teiles wirken die Rückstellkräfte der Hilfskolben entgegen.
Erst wenn die Vorspannung der Druckfedern mit abgefangener Vorspannung und gegebenenfalls
der weiteren Druckfedern überwunden wird, führt der treibende Teil der Lenkspindel
und damit der Flansch 18 mit seinen Druckscheiben 20 und 20' eine axiale Bewegung
innerhalb des Lenkhilfsgehäuses aus. Diese Axialbewegung wird zum Bewegen von Steuerkolben
für die hydraulische Hilfslenkung benutzt. Man erkennt aus Fig. 4, daß zu beiden
Seiten des Druckscheibenpaares 20, 20' je ein Steuerzylinder 29 und 29' vorgesehen
ist. Die Steuerzylinder verlaufen axial zur Lenkspindel. In jedem Steuerzylinder
ist eine Buchse 30 bzw. 30' angeordnet, in der ein Kolben 31 bzw. 31' verschiebbar
gelagert ist. Die Steuermittel dieser Steuerkolben werden später an Hand der Fig.7
genauer beschrieben. Hier sei nur hervorgehoben, daß bei der Ausführungsform nach
Fig. 4 in der der Druckscheibe abgewandten Seite des Steuerkolbens 31' ein kleiner
Hilfskolben 32' vorgesehen ist, der sich am Steuerkolben 31' über eine Feder 33'
abstützt und im übrigen stirnseitig am Lenkhilfsgehäuse anliegt. Dieser Hilfskolben
32' ist daher bestrebt, den Steuerkolben 31' in ständiger Berührung mit der Druckscheibe
zu halten. Die Druckfeder 33' kann auch als Druckfeder mit abgefangener Vorspannung
ausgebildet sein.
-
Die Wirkungsweise der hydraulischen Lenkhilfe sei nunmehr an Hand
der Fig. 7 beschrieben.
-
Zu der Anlage gehört eine Ölpumpe 34 mit einem Ölsammelbehälter 35.
Die Druckleitung 36 führt in gegabelten Zweigen zu den spiegelbildlich symmetrisch
ausgebildeten Steuerventilen. Die Buchsen 30 bzw. 30' der beiden Steuerventile sind
zu diesem Zweck mit einem Ringkanal 37 bzw. 37' versehen, die über Bohrungen 38
bzw. 38' zu einer Ringnut 39 bzw. 39' des Steuerkolbens 31 bzw. 31' führen. Eine
Ringrippe 40 bzw. 40' bildet Durchlaßschlitze 41 bzw. 41' zu einem Ringkanal 42
bzw. 42', die innenseitig in den Buchsen 30 bzw. 30' vorgesehen sind. Die Ringkanäle
führen über Leitungen 43 bzw. 43' zum Lenkzylinder, dessen Bauart bekannt ist und
daher nicht beschrieben zu werden braucht. Die Ringrippe 40 bzw. 40' bildet weitere
Schlitze 44 bzw. 44', die zu einer Ringnut 45 bzw. 45' führen, die über Längsschlitze
in den Zylinderraum 46 - bzw. 46' und von dort über Leitungen 47 bzw. 47'
zur Rückleitung 48 führen. Die Schlitze 44 und 44' sind etwas weiter als die Schlitze
41 und 41'. In der Nullage des Ringflansches 18 sind beide Schlitzgruppen offen,
so daß das Drucköl der ständig umlaufenden Pumpe 34 ungehindert von der Druckleitung
36 über die Steuerventile zur Rückleiturig 48 fließen kann. Die zum Lenkzylinder
führenden Leitungen 43 bzw. 43' stehen dabei unter gleichem, mäßigem Druck, so daß
der Lenkzylinder keine Lenkhilfe leistet.
-
übersteigt die Reaktionskraft am Lenkrad die Vorspannung der Federn
mit abgefangener Vorspannung, dann schraubt sich der treibende Teil der Lenkspindel
auf das Steilgewinde des getriebenen Teiles der Lenkspindel auf oder von diesem
ab. Schraubt sich beispielsweise der treibende Teil auf das Steilgewinde auf, dann
bewegen sich die Höhlmutter 16 und damit ihr Ringflansch 18 sowie die Druckscheiben
20 und 20'
nach links. Dadurch werden auch die Steuerkolben 31 und
31' nach links verschoben. Die Ringrippe 40 verengt den Schlitz 41, die Ringrippe
40' den Schlitz 44'. Dadurch wird ein Druckanstieg in der zum Lenkzylinder führenden
Leitung 43' herbeigeführt. Nach Maßgabe dieser Drucksteigerung bewirkt der Lenkzylinder
in bekannter Weise eine Lenkhilfe.
-
Durch eine Radialbohrung 49' wird auch ein Druckanstieg in das Innere
des Steuerkolbens 31' geleitet, wodurch eine sich steigernde Rückstellkraft auf
den Steuerkolben 31' erzeugt wird. Da die Hilfskolben 21 bzw. 21' über Leitungen
50 bzw. 50' an die zum Lenkzylinder führenden Leitungen 43 bzw. 43' angeschlossen
sind, übt auch der Hilfskolben 21' eine sich steigernde Rückstellkraft auf den treibenden
Teil der Lenkspindel aus. Bei Ausfall der Lenkhilfe können sich die Druckscheiben
20 bzw. 20' an Anschlägen 51 bzw. 51' abstützen. Die Lenkung arbeitet dann nur noch
mechanisch von Hand.
-
Durch die verschiedene Breite der Schlitze 41 und 41' bzw. 44 und
44' wird ein sehr weiches Ansprechen des Ventils erreicht. Aus dem gleichen Anlaß
können auch an Stelle der Ringkanäle 42 und 42' entsprechend weite, über den Umfang
der Buchsen 30 und 30' verteilte Bohrungen vorgesehen sein, die durch Ringnuten
miteinander verbunden sind.