DE1125295B - Hydraulische Hilfskraftlenkung fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

B 48732 Π/63 c

ANMKLDETAG: 29. A P R I L 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 8. MÄRZ 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge.

Es ist bei derartigen Hilfskraftlenkungen bereits bekannt, das Lenkgetriebegehäuse als Servozylinder auszubilden, den Kolben gleichzeitig die Funktion einer Lenkmutter ausüben zu lassen sowie den Kolben und das Steuerventil im Zylinder ineinandergeschachtelt anzuordnen, um eine gedrungene Bauweise zu erzielen. Es ist bei hydraulischen Hilfskraftlenkvorrichtungen bekannt, zum Zentrieren des Steuerventils in seiner Mittellage Zentrierfedern zu verwenden.

Zum Rückstellen von Hilfskraftlenkungen ist es auch bereits bekannt, den dicht an den Steuerspiegel anliegenden Steuerschieber mit einer Aussparung zu versehen, in die ein am Steuerspiegel angeordneter Nocken mit Spiel eingreift, auf den seinerseits eine vom Arbeitsdruck beaufschlagte Rückstellvorrichtung in der Weise wirkt, daß der Nocken als Vierkantflansch ausgebildet ist und gegenüber ihm radial verschiebbare Kolben mit prismaartigen Aussparungen angeordnet sind. Eine derartige Einrichtung hat aber den Nachteil, daß sich im Betrieb der Vierkantquerschnitt des Nockens und die prismaartigen Ausnehmungen der Kolben sehr schnell abnutzen und daher die RücksteEwirkung sehr bald nachlaßt. Es ist auch bekannt, zum Zentrieren der Lenksäule mindestens eine unter Federdruck stehende Kugel oder Walze vorzusehen, die sich in eine entsprechende Ausnehmung eines hülsenförmigen Gehäuses oder Verbindungselements einlegt. Die bekannten Einrichtungen bieten jedoch wegen der erhöhten Reibungswiderstände keine Möglichkeit, die auf das Ventil oder die Lenksäule ausgeübte axiale Druckwirkung zum genauen Zentrieren des Steuerventils in seiner Normallage auszunutzen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine erhöhte Betriebssicherheit und insbesondere eine lange Lebensdauer der Rückstelleinrichtung sicherzustellen. Dies wird durch die Erfindung dadurch erreicht, daß das Steuerventil axial von seinem einen Ende her der gleichzeitigen Wirkung des Druckes der Druckflüssigkeit vom Einlaß und einer Feder ausgesetzt — wie an sich bekannt — und mit der Ventilführung über eine Kugel verbunden ist, die in Aussparungen in dem Ventil bzw. der Führung ruht, wobei die Achsen der Aussparungen zu der Längsmittelachse des Ventils bzw. der Führung geneigt sind und die Kugelanordnung selbsttätig eine Drehbewegung des Ventils in eine zusätzliche axiale Bewegung des Ventils gegen die auf das Ventilende von der Feder und der Druckflüssigkeit ausgeübte Hydraulische Hilfskraftlenkung
für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Burman & Sons Limited

und Walter Henry Briggs,

Birmingham (Großbritannien)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 1. Mai (Nr. 13 832),

16. Juli 1957 (Nr. 22 468) und 17. April 1958

Walter Henry Briggs, Birmingham (Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden

axiale Kraft und. umgekehrt den durch den Flüssigkeitsdruck und die Feder hervorgerufenen axialen Schub in eine Rückstelldrehbewegung des Ventils in seine Normallage bezüglich der Ventilführung übersetzt, wenn die Lenkwelle freigegeben wird.

Durch die Erfindung wird eine selbsttätige Zentriereinrichtung geschaffen, die in sich geringe Reibung aufweist und außerdem in der Lage ist, ohne weiteres die Lagerreibung der Ventilteile der Lenkwelle zu überwinden. Diese besonderen Vorzüge der Zentriereinrichtung nach der Erfindung bleiben auch nach längerem Betrieb der Hilfskraftlenkung erhalten. Auch ist diese Zentrierung nach der Erfindung gegen Schläge, Stöße und Rüttelbewegungen wesentlich widerstandsfähiger als die bisher bekannten Zentriereinrichtungen. Die Zentriereinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich dabei durch sehr hohe Zentriergenauigkeit aus, die dabei vor allem auch gegen schädliche Einwirkungen durch Verschmutzen oder Verschleiß geschützt ist. Alle diese besonderen Vor-

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ein Zwischenraum, durch den die Druckflüssigkeit in nachstehend beschriebener Weise fließen kann.

Am ünken Ende der Ventilführung sind die Öffnungen 12 und 13 ausgebildet, die an gegenüberliegen-

den Seiten des Ventils vorgesehen sind. Die öffnung 12 steht mit dem benachbarten Ende einer Nut 47 im Lenkschneckenteil 9 in Verbindung, die von der Führungshülse 42 bedeckt wird, wobei an ihrem linken Ende eine Öffnung verbleibt, durch die die Druck-

o flüssigkeit in die und aus der Kammer 5 fließen kann. Am linken Ende des Ventils sind an seiner einen Seite die Nuten 22 und 23 mit der Zwischenrippe 24 vorgesehen. An der entgegengesetzten Seite sind die beiden anderen Nuten 27 und 28 mit der Zwischen

teile sind von wesentlicher Bedeutung, da von einer Fahrzeuglenkung hohe Präzision und geringer toter Gang verlangt wird.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann zur inneren Führung des Kolbens auf dem zur Ventilführung ausgebildeten Teil der Lenkschnecke eine Führungshülse fest und flüssigkeitsdicht angebracht sein, die zugleich die Druckflüssigkeit der jeweils zu beaufschlagenden Seite des Kolbens zuführt bzw. wieder von dort ableitet.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Ventil und sei- 15 rippe 24 ausgebildet. Die Nuten 22 und 28 führen nen Zylinder nach Linie d-d der Fig. 1, zum linken Ende des Ventils, wo sie offen sind. Die

Fig. 3 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung im Schnitt,

Fig. 4 und 5 jeweils einen Querschnitt durch das Ventil und seinen Zylinder nach den Linien e-e und /-/ der Fig. 3 und

Fig. 6 eine Teilansicht der Vorrichtung zum Zentrieren des Ventils bei den in den Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh- 25 ausgeübt wird,
rungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten hy- Bei einer Bewegung des Ventils im Uhrzeigersinn

draulischen Hilfskraftlenkung umschließt ein Teil des wird der Durchlaß 31 (Fig. 2 und 5) so gedreht, daß Gehäuses 2 der Vorrichtung einen Zylinder 3, dessen er auf die Öffnung 13 trifft; die lange Nut 23 wird mit eines Ende durch einen Deckel 4 verschlossen ist, der Öffnung 12 ausgerichtet. Dann fließt die Druckwährend sein anderes Ende zu einer Kammer 5 in 30 flüssigkeit durch die Öffnungen 13 und 34 zur rechten einem anderen Teil des Gehäuses offen ist. An dem Seite des Kolbens 7, wodurch dieser nach links beDeckel 4 ist eine nach innen ragende hohle Führungs- wegt wird. Inzwischen tritt aus dem Raum links des hülse 6 (Fig. 3) bzw. 42 (Fig. 1) ausgebildet, und in Kolbens verdrängte Flüssigkeit durch die öffnung 12 dem ringförmigen Raum zwischen dieser Hülse und und strömt längs der langen Nut 23 zur Axialbohder Innenfläche des Zylinders befindet sich ein ring- 35 rung 32 und dann zum Auslaß 33.
förmiger Kolben 7. An einer Seite dieses Kolbens ist Bei einer Bewegung des Ventils entgegen dem Uhrein hohler zylindrischer Schaft 8 vorgesehen, der in zeigersinn wird der Durchlaß 26 (Fig. 2 und 4) so die Kammer 5 des Gehäuses hineinragt. In dem vom gedreht, daß er auf die öffnung 12 trifft, und die Kolben entfernt liegenden Ende des Schaftes ist eine lange Nut 28 wird mit der Öffnung 13 ausgerichtet, axiale Bohrung angebracht, durch die ein Lenk- 40 Dann fließt die Druckflüssigkeit aus der Ventilboh-

anderen Nuten 23 und 27 stehen nur mit den Öffnungen 12 und 13 und mit der axialen Bohrung 25 über die Durchlässe 26 und 31 (Fig. 2) in Verbindung.

Das Ventil besitzt an seinem Ende etwas freies Spiel und wird durch die in den Fig. 3 und 6 gezeigte Vorrichtung in seiner Nullstellung gehalten, wobei eine auf das Ende des Ventils wirkende Kraft von einer Feder 48 und dem Druck der Druckflüssigkeit

schneckenteil9 hindurchführt, der mit dem Schafte über ein Schraubengewinde oder auf ähnliche Weise verbunden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht diese Verbindung aus einem Ring von Kugeln

rung 25 und dem Durchlaß 26 zur öffnung 12 auf die linke Seite des Kolbens, und die aus dem Raum rechts des Kolbens verdrängte Flüssigkeit fließt durch die Öffnung 13 zur langen Nut 28 und dann zum linken

10, die in schraubenförmigen Nuten des Schaftes 8 ₄₅ Ende des Ventils und entlang der axialen Bohrung 32 und des Lenkschneckenteils 9 umlaufen. An dem zum Auslaß 33.

Die in den Fig. 3 bis 6 veranschaulichte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Nut zur Aufnahme der Druckflüssigkeit vorgesehen werden, um eine seitliche Kraft auf das Ventil auszuüben, so daß der Reibungswiderstand zwischen dem

Ende des Lenkschneckenteils 9, das in der Führungshülse 6 bzw. 42 liegt, ist ein hohler zylindrischer Ansatz 11 als Ventilführung ausgebildet, der nahe seinem

einen Ende eine seitliche öffnung 12 und nahe seinem 50 Bei jedem der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 anderen Ende eine weitere Öffnung 13 besitzt. und 3 kann an einer Seite des Ventils eine zusätzliche

Die Führungshülse 42 ist in Fig. 1 dicht auf der Ventilführung 11 angebracht. Der ringförmige Kolben 7 wird als Ganzes an seinem äußeren Umfang

von dem Zylinder 3 getragen und ist an seinem inne- 55 Ventil und der Führung vermindert wird, falls aus ren Umfang mit einem Abdichtring 43 versehen, der irgendeinem. Grund ein unerwünschter seitlicher die Führungshülse 42 umgibt. Druck auf das Ventil ausgeübt wird.

In der Führung 11 befindet sich ein zylindrisches Zum Steuern der Nullstellung des Ventils sind bei

Ventil 15, das an einem Ende der vom Fahrer be- beiden Ausführungsformen in der Führung 11 und tätigten Lenkwelle 16 ausgebildet oder befestigt ist. 60 in dem Ventil 15 ein Loch 50 bzw. ein blindes Loch Bei 34 liegt der Einlaß und bei 33 der Auslaß für 51 vorgesehen, deren Achsen zur Ventilachse geneigt

sind. In diesen Löchern befindet sich eine Kugel 52, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Löcher. Diese Kugel wird durch Berühren mit einer Seite des Loches 51 und der gegenüberliegenden Seite des Loches 50 abgestützt und durch einen Ring 53 in ihrer Lage gehalten. Durch die Wirkung der Feder 48 auf das Ventil und auch durch den

die Druckflüssigkeit. Die axiale Bohrung 25 des Ventils 15 steht mit dem Auslaß 33 über radiale öffnungen 44 in Verbindung, die zu einem Ringraum 45 führen.

Die Ventilführung 11 ruht mit ihrem einen Ende auf einem Rollenlager 46; zwischen diesem Lager und dem benachbarten Ende der Muffe 42 befindet sich

Druck der Druckflüssigkeit auf das Unke Ende des Ventils hält die Kugel das Ventil in seiner Nullstellung und führt es nach einer winkelförmigen Bewegung in der Führung in der einen oder anderen Richtung wieder in diese Stellung zurück. Wenn dem Ventil 5 eine Winkelbewegung erteilt wird, verursacht das Zusammenwirken der Kugel mit den Kanten der Löcher eine geringe Axialbewegung des Ventils, die von der Feder aufgenommen wird. Wie bereits zuvor erwähnt, ist diese Anordnung auch bei der Ausführungsfonn der Fig. 1 verwendet. Eine Draufsicht auf diese Anordnung ist in Fig. 6 gezeigt.

Zum Übertragen der Bewegung des Kolbens auf die lenkbaren Räder ist mit dieser Vorrichtung eine Lenkstockwelle verbunden, die in einem Lager des Gehäuses ruht, wobei die Achsen der Lenkstockwelle und des Kolbens 7, 8 senkrecht zueinander liegen. Die Lenkstockwelle hat einen radialen Arm, der nahe seinem freien Ende einen seitlichen kugelkalottenförmigen Vorsprung 39 besitzt, der in eine Aussparung an der einen Seite des Kolbenschaftes 8 ragt. Eine durch den Kolben auf diesen Arm übertragene Bewegung wird über die Lenkstockwelle auf den Lenkstock und dann in üblicher Weise auf eine den lenkbaren Rädern zugeordnete Lenkgestängeverbindung übertragen.

Falls die hydraulische Vorrichtung versagt, kann der Fahrer die Lenkbewegungen auch direkt ausführen, da die Nocken 21 an der Führung 11 dann in am Band 20 angebrachte Kerben 20 α mit Spiel eingreifen, wodurch der Lenkschneckenteil 9 mit der Lenkwelle 16 verbunden wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   Zu- und Abfuhr der den Kolben bewegenden Druckflüssigkeit geregelt wird, und mit einer zwischen dem Steuerventil und der Ventilführung wirkenden federnden Zentriereinrichtung zum Festlegen der neutralen Stellung dieser Ventilteile zueinander, dadurch gekennzeichnet, daßdas Steuerventil (15) axial von seinem einen Ende her der gleichzeitigen Wirkung des Druckes der Druckflüssigkeit vom Einlaß (34) und einer Feder (48) ausgesetzt — wie an sich bekannt — und mit der Ventilführung (11) über eine Kugel (52) verbunden ist, die in Aussparungen (51 bzw. 50) in dem Ventil bzw. der Führung ruht, wobei die Achsen der Aussparungen zu der Längsmittelachse des Ventils bzw. der Führung geneigt sind und die Kugelanordnung (50,51,52) selbsttätig eine Drehbewegung des Ventils (15) in eine zusätzliche axiale Bewegung des Ventils gegen die auf das Ventilende von der Feder (48) und der Druckflüssigkeit ausgeübte axiale Kraft und umgekehrt den durch den Flüssigkeitsdruck und die Feder (48) hervorgerufenen axialen Schub in eine Rückstelldrehbewegung des Ventils (15) in seine Normallage bezüglich der Ventilführung (11) übersetzt, wenn die Lenkwelle (16) freigegeben wird.
2. 2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur inneren Führung des Kolbens (7) auf dem zur Ventilführung (11) ausgebildeten Teil der Lenkschnecke (9) eine Führungshülse (42) fest und flüssigkeitsdicht angebracht ist, die zugleich die Druckflüssigkeit der jeweils zu beaufschlagenden Seite des Kolbens (7) zuführt bzw. wieder von dort ableitet.

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   1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem ringförmigen Kolben, der in einem im Lenkgetriebegehäuse gebildeten Zylinder gleitet, einem Lenkschneckenteil, der in die am Kolben gebildete Lenkmutter eingreift und an einem Ende mit einer axialen Bohrung versehen ist, in der sich ein zylindrisches Steuerventil befindet, das am unteren Ende der vom Fahrer betätigten Lenkwelle vorgesehen ist und sich in dem Lenkschneckenteil innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches drehen kann, wodurch im Zylinder die In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 956 654, 953 408,
   715, 945 553, 936 973, 570 107;
   deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1720 707;
   österreichische Patentschrift Nr. 160 105;
   schweizerische Patentschrift Nr. 302776;
   französische Patentschriften Nr. 1101290,709967; britische Patentschrift Nr. 744 309;
   USA.-Patentschriften Nr. 2464110, 1773 794.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsche Patente Nr. 1060 272, 1025 281.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 209 518/252 2.62