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Druckmittelsteuereinrichtung für Hilfskraftlenkungen, insbesondere
für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuereinrichtung für
Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem aus zwei koaxial
zueinander angeordneten, mittels eines verdrehweichen Gliedes in Verbindung stehenden
Teilen gebildeten Lenkorgan, dessen einer Teil mit dem Lenkhandrad und dessen anderer
Teil mit der Lenkschnecke verbunden ist.
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Es sind bereits Lenkeinrichtungen mit einer Druckmittelsteuerung der
genannten Art bekannt, welche zur Verbesserung des Straßengefühls des Fahrers mit
einem manuell aufzubringenden Anteil an Lenkkraft arbeiten. Dieser Lenkkraftanteil
soll dabei durch die besondere Ausbildung der Steuernuten bzw. Steuerkanten hervorgerufen
werden, und zwar in der Weise, daß die Steuernuten nicht parallel ausgeführt sind
und bei mehr oder weniger weitem öffnenden Druckmittelzulauf zu den Zylinderrähmen
und damit auch die Größe der Hilfskraft entsprechend dosieren. Die so ausgebildeten
Druckmittelsteuerungen weisen jedoch Mängel auf. Insbesondere müssen hierbei die
Steuernuten des Drehschiebers äußerst genau bemessen werden, was in der Praxis nur
in unbefriedigender Weise möglich ist. Außerdem rufen bei der Herstellung der Nuten
auftretende Teilungsfehler Funktionsstörungen hervor. Bei Druckbelastung des Steuerschiebers
stehen sich am Umfang vier Druckzonen gegenüber, die das Bestreben haben, die Steuerbuchse
zu verformen. Die Folge davon ist, daß der Steuerschieber bei Druckbelastung zum
Verklemmen neigt, was durch Vergrößerung des Spiels zwischen den Steuerbüchsen beseitigt
werden kann. Eine solche Spielvergrößerung und Teilungsfehler haben zur Folge, daß
die gewünschte genaue Dosierung der Hilfskraft in der Praxis nicht erzielt werden
kann. Auch spielt die jeweilige Viskosität des Druckmittels eine große Rolle und
beeinflußt die Funktion.
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Es ist ferner eine Einrichtung bekannt, bei der zwischen den relativ
zueinander drehbaren Teilen in entgegengesetzter Richtung wirkende Druckfedern und
außer den Druckfedern zwei entgegengesetzt der Lenkeinschlagsrichtung wirkende Reaktionskolben
vorgesehen sind.
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Mit der Erfindung wird bezweckt, eine Druckmittelsteuerung zu schaffen,
welche die den bekannten Einrichtungen anhaftenden Mängel beseitigt und eine bessere
und sicherere Funktion gewährleistet. Dies wird dadurch erreicht, daß in einem der
unter der Wirkung des verdrehweichen Gliedes relativ zueinander bewegbaren Teile
des Lenkorgans wechselweise auf den anderen Teil entgegen der Lenkeinschlagsrichtung
einwirkende Reaktionskolben in an sich bekannter Weise vorhanden sind, deren beaufschlagbare
Kolbenfläche in einem gemeinsamen, mit der Druckleitung in Verbindung stehenden.Zulaufraum
liegen, und daß die Reaktionskolben in Richtung des Druckmitteldruckes durch Anschläge
in ihrer Neutrallage gehalten sind.
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Gegenüber den bekannten Einrichtungen mit Rückwirkungskolben liegen
hierbei deren Kolbenflächen in einem gemeinsamen, ohnehin für die Druckmittelzuführung
vorhandenen, mit dem Druckerzeuger in Verbindung stehenden Ringraum. Durch diese
Bauart werden gesonderte Kammern für jeden der Rückwirkungskolben und zu diesen
führende Zuleitungen sowie für letztere notwendige Steuerschlitze bzw. Steuerkanten
überflüssig. Außerdem erübrigen sich auf die Reaktionskolben einwirkende Federungseinrichtungen
und die dazu erforderlichen Bauteile. Die erfindungsgemäß gestaltete Anordnung und
Unterbringung der Rückwirkungskolben ergibt eine gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen
dieser Art wesentliche Raumersparnis, wobei sich vorteilhaft die Rückwirkungskolben
auch nachträglich in eine bereits vorhandene Lenkeinrichtung einbauen lassen.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in einem der
relativ drehenden Teile um die Längsachse der Lenkeinrichtung verteilt vier Reaktionskolben
vorhanden sind, von denen die einander diagonal gegenüberliegenden Reaktionskolben
bei gleichem Lenksinn der Lenkbewegung entgegenwirken. Durch die diagonal entgegengesetzt
zueinander angeordneten und je in der gleichen Richtung auf den zweiten Teil des
Lenkorgans einwirkenden Reaktionskolbenpaare wird eine einseitige Belastung
beider
Lenkspindelteile und somit eine erhöhte Abnutzung und ein Verklemmen der Druckmittelsteuerteile
mit Sicherheit vermieden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die Hilfskraftlenkeinrichtung in einem in Richtung der
Längsachse geführten Schnitt, Fig. 2 die Hilfskraftlenkeinrichtung in einem Längsschnitt
nach der Linie II-II der Fig.1. Fig. 3 in einem Querschnitt nach der Linie III-III
der Fig. 1 die Steuerkanäle der Druckmittelsteuereinrichtung und Fig. 4 in einem
nach der Linie IV-IV der Fig. 1 geführten Schnitt die Anordnung und Ausbildung der
Rückwirkungskolben.
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Die in. der Zeichnung dargestellte 17Elfskraftlenkeinrichtung ist
hier beispielsweise von dem Typ, bei dem die Lenkmutter gleichzeitig als doppelt
wirkender Hilfskraftkolben ausgebildet ist.
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Mit 2 ist das Lenkgetriebegehäuse bezeichnet, in welchem die Lenkschnecke
3 und die vermittels umlaufender Kugelketten 4 auf dieser gelagerte Lenkmutter 5
untergebracht sind. Die Lenkmutter 5 bildet den doppelt wirkenden Hilfskraftkolben
und weist zwei seitlich gegenüberliegende Zahnstangenprofile auf, welche in entsprechende,
an der Lenkwelle 10 gebildete Zahnsegmente 11 und 12 eingreifen. Eine exzentrisch
im Gehäuse 2 gelagerte Rolle 14 läßt sich radial zur Lenkschnecke 3 verstellen und
bewirkt durch Andrücken an die Lenkmutter 5 eine spielfreie Einstellung zwischen
den Zahustangenprofilen und den Zahnsegmenten 11 und 12. Das Lenkgetriebegehäuse
2 dient gleichzeitig als Zylinder für die als doppelt wirkender Kolben ausgebildete
Lenkmutter 5 und enthält je einen Zylinderraum 15 bzw. 1.6, dem das Druckmittel
über eine Druckmittelsteuereinrichtung entsprechend dem Lenkeinschlag zugeführt
wird.
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Zum Zweck der Steuerung des Druckmittels ist ein Torsionsstab 18 vorhanden,
dessen eines Ende 19 mit der Lenkspindel 22 und dessen anderes Ende 21 mit der Lenkschnecke
3 fest verbunden ist. Der untere Teil 22 der Lenkspindel ist rohrförmig ausgebildet
und umfaßt den Torsionsstab 18. Mit dem unteren Ende des hohl ausgebildeten Lenkspindelteils
ist vermittels Stifte 25 eine innere Steuerbüchse 26 verbunden, die mit einer äußeren
Steuerbüchse 27 zusammenarbeitet, wobei letztere über Stifte 28 mit der Lenkschnecke
3 drehfest vereinigt ist (Fig. 2).
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In die zusammentreffenden Mantelflächen 30 und 31 der inneren bzw.
äußeren Steuerbüchse 26 bzw. 27 (Fig. 3) sind in Längsrichtung verlaufende Steuernuten
33 bzw. 34 und 35 eingearbeitet, deren Steuerkanten die Zu- bzw. Rückleitung des
Druckmittels zu bzw. von dem Zylinderraum 15 bzw. 16 bewirken. Radial gerichtete
Bohrungen 51 und 52 münden einerseits in die Steuernuten 34 bzw. 35 und stehen andererseits
mit in die äußere Mantelfläche der Steuerbüchse 27 eingearbeiteten ringförmig verlaufenden
Nuten 41 bzw. 42 in Verbindung. Letztere münden über Verbindungsbohrungen 43 und
44 bzw. 45 und 46 in die Zylinderräume 15 bzw. 16. Die Zuleitung des Druckmittels
von einer nicht dargestellten Pump:, zur Druckmittelsteuereinrichtung erfolgt über
eine Einläßöffnung 47 (Fig: 4) und einen Ringraum 48 sowie über radial oder annähernd
radial gerichtete Bohrungen 49 (Fig. 2 und 3) in der äußeren Steuerbüchse 27, welche
in die Längskanäle 33 der inneren Steuerbüchse münden. Von den Längsnuten 34 und
35 in der äußeren Steuerbüchse 27 gelangt das Druckmittel über die Kanäle 51 bzw.
52 zu den Ringnuten 41 bzw. 42. Die Rückleitung des Druckmittels erfolgt mit Hilfe
radial gerichteter Bohrungen 54, eines 5 zwischen den Steuerbüchsen 26 bzw. 27 gebildeten
Ringraumes 55 sowie von Schlitzen 56 und einer mit einer Rücklaufleitung in Verbindung
stehenden Ringnut 58.
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In Fig. 4 ist die hydraulisch arbeitende Rückwiro kungseinrichtung
zu erkennen, die im Bereich der Druckmittelzuführung 47, 48 innerhalb des Gehäuses
60 der Druckmittelsteuereinrichtung angeordnet ist. Die Rückwirkungseinrichtung
setzt sich zusammen aus je zwei Kolbenpaaren 62 und 62' bzw. 63 und g 63', deren
Längsachsen rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Längsachse der Druckmittelsteuerung
verlaufen. Die Kolben 62 und 63 bzw: 62' und 63' liegen parallel zueinander und
sind in Bohrungen eines an der Lenkschnecke 3 gebildeten Flanschteils > 70 in Richtung
ihrer Längsachsen verstellbar eingesetzt.
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Die Rückwirkungskolben 62 und 62' bzw. 63 und 63' liegen in der Neutralstellung
an den Stirnflächen 73, 74; 75 bzw. 76 zweier einander gegenüberliegen-; den Nocken
78 bzw. 79 an, welche am unteren Ende des hohl ausgebildeten Lenkspindelteils 22
gebildet sind. Die einzelnen Rückwirkungskolben weisen in der Nähe ihres freien
Endes ringförmige Einschnitte auf, welche zur Aufnahme von Sprengringen 85, 86,
87 bzw. 88 dienen. Die Sprengringe liegen in der Neutralstellung der Rückwirkungskolben
62 und 62' bzw. 63 und 63' mit Stirnfläche an einer durch eine Erweiterung 89; 90,
91 bzw. 92 der Bohrungen für die Rückwirkungskolben gebildeten Gegenfläche an und
haben die Aufgabe, eine Verstellung der Rückwirkungskolben über eine bestimmte Mittellage
hinaus zu verhindern. In je eine Bohrung am Flanschteil 70 ist ein Stift 94 bzw.
95 fest eingesetzt, dessen Enden 96 und 97 bzw. 98 und 99 in die erweiterten 'feile
89 und 92 bzw. 91 und 90 der Bohrungen für die Rückwirkungskolben hineinragen und
deren Herausfallen in drucklosem Zustand verhindern. Die erweiterten Bohrungsteile
89, 90; 91 und 92 münden in den für die Zuleitung des Druckmittels von der Pumpe
dienenden Ringraum 48, so daß die Rückwirkungskolben 62 und 62' bzw. 63 und 63'
dauernd vom Druckmittel beaufschlagt werden.
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Die Wirkungsweise der Hilfskraftlenkeinrichtung ist wie nachfolgend
beschrieben: Soll von der eingeschlagenen Fahrtrichtung abgewichen werden, so wird
die Lenkbewegung durch Drehen am Lenkhandrad in der einen oder anderen Drehrichtung
eingeleitet und vermittels der Lenkspindel auf den den Torsionsstab 18 umgebenden
Lenkspindelteil 22 übertragen. Gleichzeitig erfolgt die Übertragung der Lenkbewegung
auf den mit seinem oberen Ende mit dem Lenkspindeltei122 und mit seinem unteren
Ende mit der Lenkschnecke 3 vereinigten Torsionsstab 18. Da die innere Steuerbüchse
26 mit dem unteren Ende des Lenkspindelteils 22 und die äußere Steuerbüchse 27 mit
der Lenkschnecke 3 vermittels der Stifte 25 bzw. 28 verbunden sind, tritt zwischen
den Steuerbüchsen 26 und 27 bei Auftreten von auf die Lenkschnecke 3 wirkenden Widerständen
eine Relativdrehung gegeneinander ein.
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Eine solche Relativdrehung der Steuerbüchsen 26 und 27 bewirkt die
Zuführung des Druckmittels vom Einlaßringraum 48 über die Bohrungen 49 in die axial
gerichtete
Steuernut 33. Von dieser Steuernut 33 aus gelangt das Druckmittel je nach Richtung
der "Relativdrehung der Steuerbüchsen 26 und 27 in die Steuernut 34, die
Bohrung 51, die Ringnut 41. und die Kanäle 45 und 46 in den Zylinderraum
16 bzw. in die Steuernut 35, die Bohrung 52, die Ringnut 42 und die Kanäle 43 und
44 in den Zylinderraum 15, so daß die von Hand eingeleitete Lenkbewegung durch Beaufschlagung
der als Hilfskraftkolben ausgebildeten Lenkmutter 5 durch die Hilfskraft unterstützt
wird.
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Um am Lenkhandrad eine der an den Fahrzeugrädern wirkenden Lenkkraft
entsprechende Kraft spürbar zu machen und somit dem Lenker des Fahrzeugs ein verbessertes
Straßengefühl zu vermitteln, steht der an die von der Pumpe kommende Druckleitung
angeschlossene Einlaßringraum 48 mit den Zylinderräumen 89, 90, 91 und 92 der Rückwirkungskolben
62 und 62' bzw. 63 und 63' in Verbindung. Bei einer Drehung der Lenkspindel und
des mit dieser verbundenen Teils 22, beispielweise entgegen dem Uhrzeigersinn, werden
vermittels der Flächen 73 und 74 der Nocken 78 bzw. 79 die Rückwirkungskolben 62
und 62' nach außen verschoben, wobei die Rückwirkungskolben 63 und 63' dieser Bewegung
der Nocken nicht zu folgen vermögen, da diese durch ihre Sprengringe 87 bzw.
88 daran gehindert werden. Die Rückwirkungskolben 62 und 62' müssen somit
gegen den in der Druckleitung herrschenden, den Widerständen an den Fahrzeugrädern
entsprechenden Druck des Druckmittels verschoben werden, wodurch ; über den Lenkspindelteil
22 und die Lenkspindel am Lenkhandrad eine anteilige Lenkkraft spürbar gemacht wird.
Die vorgenannte Wirkungsweise ist sinngemäß gleich bei einem Lenkeinschlag in einer
dem Uhrzeigersinn entsprechenden Drehrichtung, bei der jedoch die Rückwirkungskolben
63 und 63' verschoben werden.