DE1093224B - Steuerventilbetaetigungsvorrichtung fuer eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventilbetätigungsvorrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung, bei der die Lenkspindel geteilt ist und der vom Fahrer betätigte Lenkspindelteil den angetriebenen Teil über eine elastische Kupplung dreht, so daß bei Relativdrehbewegungen der beiden Lenkspindelteile ein besonderes Glied axial verschoben und hierdurch das Steuerventil betätigt wird.

Bei bekannten Steuerventilbetätigungsvorrichtungen dieser Art ist zwischen die beiden Lenkspindelteile ein Torsionsstab eingeschaltet, durch den bei einer Relativdrehung zwischen den beiden Teilen das Steuerventil betätigt wird. Bei solchen Vorrichtungen sind drehbare Ventile erforderlich, die kostspielig in der Herstellung sind, mit denen eine Einregelung mit der notwendigen Feinheit nicht erreicht werden kann und die einem verhältnismäßig großen Verschleiß unterworfen sind, so daß dadurch die Genauigkeit in der Arbeitsweise mit der Zeit leidet, oder sie benötigen zusätzliche Kupplungsteile, wodurch die ganze Vorrichtung verwickelt im Aufbau und sperrig wird.

Bei anderen bekannten Steuerventilbetätigungsvorrichtungen werden besondere Mittel benötigt, um die erforderliche Relativbewegung zur Betätigung des Ventils und Erzeugung des Reaktionsgefühls hervorzubringen. Solche A^orrichtungen machen im allgemeinen von einer hydraulischen Reaktion Gebrauch, bei der das Ventilelement in der neutralen Stellung in Abhängigkeit von dem hydraulischen Druck vorgespannt ist. Unabhängig von der Tatsache, daß verschiedene genau eingepaßte Teile für die Ventilbewegung erforderlich sind, die viel Platz beanspruchen und die Vorrichtung schwerfällig machen, läßt sich auf diese Weise nicht mit der notwendigen Feinheit für den Fahrer das Reaktionsgefühl hervorbringen.

Durch die Erfindung wird eine Steuerventilbetätigungsvorrichtung geschaffen, die einfach im Aufbau ist und trotzdem bei einer entsprechenden Unterstützung in der aufzubringenden Lenkkraft das notwendige Feingefühl bei einer Reaktionswirkung ergibt. Gemäß der Erfindung besteht die elastische Kupplung ausschließlich aus elastischen Mitteln, die zwischen zwei Gliedern eingeschaltet sind, von denen das eine auf dem einen Lenkspindelteil fest und das andere auf dem anderen Lenkspindelteil zur Betätigung des Steuerventils axial verschiebbar angeordnet ist. Diese elastischen Mittel sollen von Federstreben gebildet werden, die winkelig an den einander zugekehrten Flächen der beiden Glieder angeordnet sind. Diese elastische Verbindung ist sehr einfach im Aufbau, betriebssicher und gestattet es darüber hinaus, bei den verschiedenen Lenkspindeleinschlägen eine verschiedene axiale Bewegung des beweglichen Kupplungsteiles hervorzurufen.

Steuerventilbetätigungsvorrichtung

für eine hydraulische
Hilfskraftlenkeinrichtung

Anmelder:

The Bendix Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Begrich, Patentanwalt,
Regensburg, Lessingstr. 10

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. Dezember 1957

Howard Ellsworth Hruska, South Bend, Ind.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch die Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen Teil der Erfindung in schaubildlicher Ansicht in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Servo-Lenkungseinheit mit einem aus Zahnstange und Ritzel bestehenden Lenkgetriebe;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Kurve der Ventilverschiebung in Abhängigkeit von dem Zylinderdruck für die Vorrichtung nach der Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist ein Diagramm, welches die lineare Beziehung zwischen der Leistung am Lenkrad und der Ventil verschiebung zeigt;

Fig. 8 ist ein Diagramm, welches die Beziehung der Lenkradleistung in Abhängigkeit von der Kraft an den Vorderrädern für verschiedene Arten von Servo-Lenksystemen zeigt.

In Fig. 1 sind mit 10 die Vorderräder des Kraftfahrzeuges bezeichnet, welche durch Drehen eines nicht dargestellten Lenkrades gelenkt werden. Das Lenkrad ist mit der Lenkspindel 12 verbunden. Ein Spindelteil 14 mit einem daran befestigten Schneckentrieb 16 steht mit der Lenkspindel 12 mittels einer allgemein mit 18 bezeichneten Steuereinrichtung in

009 648/260

3 4

\~erbindung. Die Spindel 14 wird durch an jedem Spindel 14 im Verhältnis des Maßes ihrer Abbiegung Ende der Schnecke angeordnete Drucklager 19 gegen oder Verformung übertragen. Jeder Betrag von Veraxiales Verschieben gehalten. In Triebverbindung mit formung der Streben ergibt eine unmittelbare Axialdem Schneckentrieb steht ein Rollensegmenttrieb 20, bewegung des Flansches 86, welcher mit dem Ventilder drehbar auf einem Drehzapfen 26 angeordnet ist, 5 bolzen 68 verbunden ist. Es ergibt sich aber keine der von dem einen Ende der Lenkarmwelle 22 ge- Kraftverstärkung, bis eine Axialbewegung des tragen wird. Ein Lenkstockhebel 28 ist mit der Lenk- Flansches den Ventilbolzen in die Schaltstellung bearmwelle 22 und den Achsschenkeln 30 der Räder 10 wegt hat, woraus sich eine vergrößerte Druckdurch eine Lenkhebelanordnung verbunden, welche aufladung in der einen oder anderen Kammer des Lenkhebel 32, eine Spurstange 34 und einen leer io Zylinders 46 ergibt. Hierzu sind die Diagramme der laufenden Arm 36 aufweist, der an seinem einen Ende Fig. 6 und 7 zu beachten. Da die Federstreben 90 mit an dem Fahrzeugrahmen 38 gelenkig befestigt ist. Bezug auf die Flächen der Flansche 80 und 86

Das hydraulische System des Lenkgetriebes ent- winkelig angeordnet sind, so daß spitze Winkel gehält einen Flüssigkeitsmotor 40, welcher zwischen der bildet werden, verschiebt eine Drehbewegung der Spurstange 34 und dem Fahrzeugrahmen 38 ange- 15 Lenkspindel im Uhrzeigersinn (bei den Fig. 1 und 3 ordnet ist. Der Flüssigkeitsmotor enthält einen von links gesehen) oder in der Richtung, in welcher Kolben 42, eine an der Spurstange 34 befestigte eine Relativdrehung zwischen den beiden Flanschen Kolbenstange 44 und einen an dem Fahrzeugrahmen die beiden spitzen Winkel verkleinert, die Hülse 84 38 angeordneten Zylinder 46. Der Kolben 42 teilt den und den Flansch 86 unmittelbar gegen den Flansch 80. Zylinder 46 in zwei Kammern, die mit Zylinder- 20 Durch solch eine Bewegung bewegt sich der Ventilschlitzen 48 und 50 eines Steuerventils 52 über bolzen 68 von seiner neutralen Stellung nach rechts, Leitungen 54 und 56 ständig in Verbindung stehen. bis er die Schaltstellung erreicht, wobei ein ver-Das Ventil ist von herkömmlichem Aufbau und ent- größerter Flüssigkeitsdruck von dem Einlaßschlitz 66 hält zwei Nuten 58 und 60 in dem Zylinderkörper, auf das entsprechende Ende des Druckzylinders 40 welche mit einem nicht dargestellten Behälter über 25 über den Zylinderschlitz 48 gerichtet wird. Bei einer einen Rückführungsschlitz 62 in Verbindung stehen, Drehbewegung der Lenkspindel entgegen dem Uhr- und eine dritte Nut 64 zwischen den Nuten 58 und 60, zeigersinn oder in der Richtung, in welcher eine die an eine nicht dargestellte Pumpe über einen Ein- Relativbewegung zwischen den beiden Flanschen die laßschlitz 66 angeschlossen ist. Eine Verbindung zwi- spitzen Winkel vergrößert, bewegen sich die Hülse 84 sehen den Nuten 58 und 60 und dem Rückleitungs- 30 und der Flansch 86 weg von dem Flansch 80. Durch schlitz 62 ist durch eine Kammer 67 hergestellt, die eine solche Bewegung, durch welche der Ventilbolzen normalerweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Der Ventil- nach links bewegt wird, wird ein vergrößerter bolzen 68 ist mit zwei Nuten 70 und 72 versehen, Flüssigkeitsdruck von dem Einlaßschlitz 66 auf das welche mit den Zylinderschlitzen 48 und 50 in Ver- entgegengesetzte Ende des Druckzylinders 40 über bindung stehen und die Nuten in dem Ventilkörper 35 den Zylinderschlitz 50 gerichtet. Fig. 6 zeigt einen zur Herstellung eines offenen Durchflusses durch das kleinen Betrag an Zylinderdruck selbst ohne jede Ventil überschneiden, wenn sich der Ventilbolzen in Ventilverschiebung. Dies ist eine Folge des Gegenseiner neutralen Lage befindet. druckes, der sich auf Grund der Strömung in dem

Mittels der Steuereinrichtung 18 ist eine Ventil- hydraulischen System ergibt. Wenn sich das Ventil

betätigung vorgesehen, wobei diese Einrichtung eine 40 in der neutralen Lage befindet, befindet sich der

Hülse 74, welche mit der Spindel 14 durch eine Kolben ebenfalls in einer neutralen Stellung und be-

Madenschraube 76 fest verbunden ist, und eine Hülse wegt sich nicht, bis der sich auf die entgegengesetzten

78 mit einem daran befestigten Flansch 80 enthält. Seiten auswirkende Differentialdruck eine solche

Hülse und Flansch sind an der Hülse 74 durch eine Bewegung hervorruft.

Madenschraube 82 befestigt. Eine andere Hülse 84 ist 45 Auf Grund der Verwendung winkelig angeordneter gleitend auf der Lenkspindel 12 angeordnet und mit Federstreben 90 gemäß der Erfindung ist es nicht nur einem Flansch 86 versehen. Der Flansch 86 greift in möglich, eine direkte Betätigung des Steuerventils eine Nut 88 des Bolzens 68 zu seiner Bewegung nach einer Servo-Lenkung durch Drehen der Lenkspindel rechts oder links. Eine Anzahl gleichmäßig verteilter zu erreichen, sondern außerdem auch ein genaueres Federstreben 90, von denen jede mit dem einen Ende 50 und besseres Gefühl von der Straße her zu überall dem Flansch 80 und dem anderen an dem Flansch tragen. Wenn nicht genügend Widerstand zum De-86 fest verbunden ist, ist vorzugsweise unter einem formieren der Federstreben 90 vorhanden ist, so kann Winkel von 45° mit Bezug auf die Flanschflächen auch keine Bewegung des Ventilbolzens 68 in die winkelig angeordnet, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist. Schaltstellung erfolgen. Somit ist nur die von Hand An dem Ende der Lenkspindel 12 vorgesehene Nuten 55 ausgeübte Kraft an dem Lenkrad notwendig, um die 92 ermöglichen der Hülse 84 und dem damit ver- Lenkhebel zu bewegen, und es tritt keine hydraulische bundenen Flansch 86 eine axiale Gleitbewegung ent- Hilfskraftunterstützung ein. Auf diese Weise wird lang der Spindel und ebenfalls eine begrenzte Relativ- ein besseres und gleichförmigeres Feingefühl auf den drehbewegung zwischen der Lenkspindel 12 und der Fahrer von Anfang an und unter allen Fahr-Spindel 14, da die Nuten 94 in der Hülse 74 breiter 60 bedingungen übertragen. Im Falle des Ausfallens der als die an der Spindel 12 sind, wie in Fig. 2 dar- Hilfskraft steht immer noch die Handlenkung zur gestellt ist. Verfügung, sobald die Nuten 92 der Lenkspindel 12

Die S er vo-Vor richtung arbeitet folgendermaßen: mit den Nutenwandungen der Hülse 74 in Berührung

Bei einem anfänglichen Drehen der Lenkspindel 12 gekommen sind.

wird ein bestimmter Betrag an Lenkkraft unmittelbar 65 Mit Bezug auf das Diagramm nach Fig. 8, wo die auf die Spindel 14 durch die verformbaren Feder- Leistung am Lenkrad gegenüber der Kraft an den streben 90 der Steuereinrichtung 18 übertragen. Diese Vorderrädern dargestellt ist, kann das durch die Vor-Streben, die sich bei einer leichten anfänglichen Dreh- richtung nach der Erfindung hervorgerufene Gefühl bewegung der Lenkspindel 12 abzubiegen beginnen, für den Fahrbahnwiderstand mit dem von den Handkönnen Drehkräfte von der Lenkspindel 12 auf die 70 und Kraftlenkungssystemen verglichen werden, die

eine vollhydraulische Reaktion, eine teilweise begrenzte hydraulische Reaktion und eine vollkommen begrenzte hydraulische Reaktion benutzen. Die in dem Diagramm dargestellte hydraulische Reaktionskurve zeigt die Wirkung der Benutzung eines Steuerventils mit veränderlichen Drücken unterworfenen Reaktionsftächen, die in ihrer Wirkung nicht begrenzt sind, während die vollständig begrenzte hydraulische Reaktionskurve durch Verwendung eines Steuerventils erhalten wird, in dem eine hydraulische Reaktion vollkommen nach Erreichen eines vorbestimmten Druckes abgeschaltet wird. Die charakteristischen Merkmale der teilweise beschränkten hydraulischen Reaktionskurve werden durch Verwendung eines Ventils mit doppelten hydraulischen Reaktionsflächen erhalten, von denen beide sich einer Bewegung des Ventilbolzens für eine gegebene Bewegungsrichtung entgegenstellen, wobei der sich auf die eine Reaktionsfläche auswirkende Druck auf einen vorbestimmten maximalen Wert begrenzt ist, während der sich auf die andere Reaktionsfläche auswirkende Druck überhaupt nicht begrenzt ist. Der Anfang der durch Verwenden der Federstreben 90 nach der Erfindung erhaltenen Kurve verläuft entlang der Handreaktionskurve und fällt dann etwas zwischen die Kurven mit der vollkommen und teilweise begrenzten Reaktion. Einem schroffen Wechsel in dem Fühlen des Widerstandes der Fahrbahn, welcher sich an dem Punkt A des Diagramms ergibt, wenn eine Reaktionsbeschränkung auftritt, ist durch die Vorrichtung nach der Erfindung vorgebeugt.

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer Zahnstangenlenkung. Hierbei sind gleiche Teile mit gleichen Zeichen zuzüglich 200 gekennzeichnet. Die Lenkspindel 212 steht mit der Spindel 214 durch die Steuereinrichtung 218 in Triebverbindung. An dem einen Ende der Spindel 214 ist ein Ritzel 216 vorgesehen, welches mit einer Zahnstange 220 kämmt. Die Zahnstange ist mit den Lenkhebeln entsprechend verbunden. Drucklager 219 verhindern eine axiale Verschiebung der Spindel 214. Das hydraulische System des Lenkgetriebes ist im wesentlichen das gleiche wie das nach Fig. 1, mit der Ausnahme, daß die in Fig. 4 dargestellten zwei äußeren Nuten in dem Ventilgehäuse, nämlich die Nuten 258 und 260, mit der Pumpe über einen Einlaßschlitz 266 in Verbindung stehen, während die mittlere Nut 264 in dem Gehäuse mit dem Behälter über einen Rückleitungsschlitz 262 verbunden ist. Die Nuten 270 und 272 in dem Ventilbolzen 268 stehen mit einem Druckzylinder über Zylinderschlitze 248 und 250 in Verbindung, wie es bei Fig. 1 beschrieben ist.

Die Steuereinrichtung 218 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 in folgender Hinsicht: Eine Hülse 284 mit einem damit verbundenen Flansch 286 ist fest mit der Lenkspindel 212 mittels einer Madenschraube verbunden. Eine Hülse 274 ist fest mit der Spindel 214 durch ähnliche Mittel verbunden. Um eine Relativbewegung zwischen den Flanschen 286 und 280 zu ermöglichen, ist der Flansch 280 beweglich mit der Spindel 214 durch eine äußere Hülse 278, Hebel 277 und Stifte 279 und 281 verbunden. Die Stifte 281 sind fest in der äußeren Hülse 278 angeordnet und sitzen mit Gleitsitz in den Hebeln 277. Die Stifte 280 sind mit Gleitsitz mit Bezug sowohl auf die innere Hülse 274 als auch auf die Hebel 277 angeordnet. Um eine Bewegung der Hebel zwischen der inneren und äußeren Hülse zu ermöglichen, ist zwischen ihnen ein kleines Spiel vorgesehen. Eine Anzahl von Federstreben 290 ist winkelig zwischen den Flanschen 280 und 286 in derselben Art wie bei Fig. 1 angeordnet. In der Geradeausfahrtstellung sind diese Streben vorzugsweise im wesentlichen unter einem 45°-Winkel angeordnet, um eine gleiche Reaktion für jede Drehrichtung zu erreichen. Unter bestimmten Umständen kann es wünschenswert sein, die Federstreben unter anderen als 45°-Winkeln anzuordnen. Eine Relativdrehbewegung zwischen der Lenkspindel 212 und der Spindel 214 kann an Stelle von Nuten nach Fig. 1 durch eine Nut- und Federanordnung erreicht werden, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Die Feder ist an dem einen Ende der Lenkspindel 212 und die Nut 294 an dem Ende der Spindel 214 vorgesehen. Um eine kompaktere Einheit zu erhalten, wird der Ventilbolzen 268 von seiner Mitte her durch den Flansch 280 betätigt.

Eine Betätigung des Lenkmechanismus ist mit der Ausnahme die gleiche, wie oben beschrieben, daß bei dieser Anordnung der Flansch 280 mit der Spindel beweglich verbunden ist und eine Bewegung relativ zu der Spindel mittels der Hebel 277 an Stelle von Nuten erreicht wird. Im Falle eines Versagens der Kraft ist eine Handlenkung mittels einer Anordnung mit abgeschrägter Feder und Nut vorgesehen. Auf diese Weise wird, sobald die entgegengesetzten abgeschrägten Flächen der Feder 292 mit den Wänden der Nut 294 in Berührung kommen, eine Handlenkung möglich.

Claims (8)

PatentANSPKOcHE:

1. Steuerventübetätigungsvorrichtung für eine hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung, bei der die Lenkspindel geteilt ist und der vom Fahrer betätigte Lenkspindelteil den angetriebenen Teil über eine elastische Kupplung dreht, so daß bei Relativdrehbewegungen der beiden Lenkspindelteile ein besonderes Glied axial verschoben und hierdurch das Steuerventil betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kupplung ausschließlich aus elastischen Mitteln (90 bzw. 290) besteht, die zwischen zwei Gliedern (80 und 86 bzw. 280 und 286) eingeschaltet sind, von denen das eine auf dem einen Lenkspindelteil fest und das andere auf dem anderen Lenkspindelteil zur Betätigung des Steuerventils axial verschiebbar angeordnet ist.

2. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel von Federstreben (90) gebildet sind.

3. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstreben (90) winkelig an den einander zugekehrten Flächen der beiden Glieder (80 und 86) angeordnet sind.

4. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstreben (90) etwa unter einem Winkel von 45° an den beiden Gliedern (80 und 86) angeordnet sind.

5. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3 oder 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Glied (86) gegen das andere (80) durch die Federstreben (90) beim Drehen der Lenkspindel (12) in der Richtung bewegt wird, in welcher die spitzen Winkel verkleinert werden, und beim Drehen der Lenkspindel in der entgegengesetzten Richtung von dem fest angeordneten Glied (80) wegbewegt wird.

6. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Glieder aus achsgleichen Hülsen (80 und 86) bestehen.

7. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das axial verschiebbare Glied (218) auf dem angetriebenen Spindelteil (214) vorgesehen ist.

8. Steuerventilbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (218) über Hebel (277) gegenüber einer fest auf dem angetriebenen Spindelteil (214) angeordneten Hülse (274) axial verschiebbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 953 408, 942 248, 094;

deutsche Auslegeschriften Nr. 1 016 577, 1 004 056; französische Patentschriften Nr. 1 088 294,

1 058 102;

USA.-Patentschriften Nr. 2 464110, 2 368 135,

2 362 930.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 648/260 11.60