DE1128764B - Lenkgetriebe fuer Kraftfahrzeuge mit hydraulischer Lenkhilfe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Lenkspindel, die beim Überschreiten eines bestimmten Lenkdrehmomentes entgegen der Wirkung von Rückstellfedern axial verschiebbar ist und dadurch über ein als Ringventil ausgebildetes Steuerventil auf einen hydraulischen Servomotor einwirkt, dessen Kolben auf der einen Seite mit einer Verlängerung in Form einer als Hohlmutter ausgebildeten Hohlstange versehen ist, in die das mit Gewinde versehene Ende der Lenkspindel eingreift, und auf der anderen Seite über einen Lenker mit einem an der Lenkwelle befestigten Lenkschenkel verbunden ist, wobei der den Lenker und Lenkschenkel aufnehmende Raum als Druckraum ausgebildet ist, nach Patent 1099 867.

Durch die Ausgestaltung eines Lenkgetriebes nach dem Hauptpatent wird eine wesentliche bauliche Vereinfachung erreicht. Dieses Lenkgetriebe besitzt deshalb einen gedrungeneren Aufbau, wobei die erreichte kurze Bauart hervorzuheben ist. Ferner treten bei diesem Getriebe kleinere Reibungskräfte auf, so daß es geringerem Verschleiß unterliegt und dementsprechend weniger störanfällig ist. Das Getriebe nach dem Hauptpatent besitzt eine ungeteilte Lenkspindel, außerdem greift die Lenkspindel unmittelbar in die Hohlstange ein.

Eine wesentliche Erhöhung der Feinfühligkeit bei gleichzeitiger weiterer Absenkung des Verschleißes und damit Steigerung der Betriebssicherheit dieser hydraulischen Lenkhilfe ergibt sich, wenn das Lenkgetriebe gemäß dem Hauptpatent durch Vereinigung folgender an sich bekannter Kombinationsmerkmale gemäß der Erfindung weiter ausgestaltet wird:

a) Die Lenkspindel ist geteilt;

b) der getriebene Teil der Lenkspindel steht über eine Kugelkette mit der Hohlstange in Verbindung, und

c) der treibende Lenkspindelteil steht mit dem getriebenen Teil über ein Steilgewinde im Eingriff.

Dadurch wird die Kraftübertragung von der Spindel auf den Kolben verbessert. Gleichzeitig mit der erzielten Reibungsverminderung wird durch Einschalten des Steilgewindes erreicht, daß nicht nur kleinere Axialverschiebungen des das Steuerventil tragenden treibenden Lenkspindelteils stattfinden, sondern auch kleinere Tangentialverschiebungen. Zum Schließen des Ventils reichen somit kleinere Lenkradausschläge aus, was, abgesehen von der Begünstigung der Reibungsverhältnisse, mit einer wirksamen Erhöhung der durch die im Hauptpatent geschützte Lenkgetriebeausbildung angestrebten Feinfühligkeit verbunden ist.

Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge
mit hydraulischer Lenkhilfe

Zusatz zum Patent 1 099 867

Anmelder:

Fulminawerk K. G. Franz Müller,
Mannheim-Friedrichsfeld

Erwin Mazur, Edingen bei Mannheim,
ist als Erfinder genannt worden

Es ist bereits ein Lenkgetriebe bekannt, das an Stelle einer Lenkschenkelverbindung zwischen Servokolben und Lenkwelle ein Zahnstangengetriebe aufweist und bei dem die Lenkspindel nicht axial verschiebbar ist. Statt eines Ringventils mit in axialer Richtung arbeitenden Ventilkörpern ist ein Ventil vorgesehen, dessen Ventilkörper quer zur Lenkspindelachse arbeiten. Zur Steuerung dieses Ventils besitzt die Lenkspindel eine seitliche Ausweichmöglichkeit. Folglich fehlt bei diesem Getriebe die Steilgewindeverbindung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Lenkspindelteil. Ganz abgesehen davon, daß dieses Getriebe wesentlich sperriger, aufwendiger und deshalb teurer als das vorstehend gekennzeichnete Getriebe gemäß der Erfindung ist, ist bei diesem Getriebe auch nicht die Reibungsarmut und Feinfühligkeit gegeben, die durch die erfindungsgemäß vorgenommene Kombination von Merkmalen erzielt wird. Bei einem weiteren bekannten Lenkgetriebe findet die Kraftübertragung vom Servokolben auf die Lenkwelle wie bei dem vorgenannten bekannten Getriebe ebenfalls über ein Zahnstangengetriebe statt. Bei diesem Lenkgetriebe fehlen außerdem die Merkmale a) und c) des erfindungsgemäß gestalteten Getriebes. Auf Grund dessen weist das Lenkgetriebe gemäß der Erfindung demgegenüber den Vorteil auf, nicht nur eine vergleichsweise außerordentlich schlanke Bauart zu besitzen und somit den gleichen Raum wie eine manuelle Lenkung einzunehmen, sondern darüber hinaus reibungsgünstiger und feinfühliger zu sein. Die Reibungsarmut des erfindungsgemäß ausgebildeten Lenkgetriebes ist im

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Vergleich zu dem bekannten auch darauf zurückzuführen, daß das bekannte Getriebe, wie das gemäß dem Hauptpatent, eine ungeteilte Lenkspindel aufweist und daß folglich keine Steilgewindeverbindung zwischen den beiden Lenkspindelteilen vorgesehen ist. Somit sind die Ventilschließwege und dementsprechend die Reibungswege verhältnismäßig groß. Durch die Ausgestaltung eines Lenkgetriebes gemäß der Erfindung wird deshalb demgegenüber eine wesentliche Verbesserung erzielt. Des weiteren ist ein Lenkgetriebe bekannt, bei dem keine Servokolben-Lenkschenkel-Lenkwellen-Verbindung, sondern statt dessen ebenfalls ein Zahnstangengetriebe vorgesehen ist. Folglich besitzt der Servokolben auch keine Verlängerung in Form einer Hohlstange, in die die Lenkspindel eingreift. Außerdem ist keine Lenkspindelteilung vorhanden wie bei dem Getriebe nach der Erfindung [Merkmal a)] und keine Einschaltung einer Kugelkette [Merkmale b) und c)]. Statt dessen trägt die ungeteilte Lenkspindel an ihrem mit Gewinde versehenen Ende eine Schnecke, in deren Außengewinde eine mit der Lenkwelle verbundene Rolle eingreift. Ganz abgesehen von dem vergleichsweise sperrigen und komplizierten Aufbau dieses bekannten Getriebes ist das erfindungsgemäß ausgebildete Getriebe mit dem weiteren Vorteil verbunden, daß es erheblich reibungsärmer und feinfühliger arbeitet. Weiterhin ist noch ein Lenkgetriebe bekannt, bei dem an Stelle einer bei Überschreiten eines bestimmten Lenkdrehmomentes entgegen der Wirkung von Rückstellfedern axial verschiebbaren Lenkspindel eine Hülse vorgesehen ist, die bei Erreichen bzw. Überschreiten des bestimmten Drehmomentes eine Drehbewegung ausführt. Dabei wird ein nicht als Ringventil, sondern als getrennte Baueinheit ausgebildetes Steuerventil betätigt. Dieses bekannte Getriebe weist dementsprechend auch nicht die bei dem erfindungsgemäß gestalteten Getriebe vorgesehene Verbindung des getriebenen Teiles der Lenkspindel mit der Hohlstange des Kolbens auf. Ganz abgesehen davon, daß ferner bei diesem bekannten Getriebe der den Lenker und Lenkschenkel aufnehmende Raum nicht als Druckraum ausgebildet ist, so daß die wirksamen Kolbenflächen nicht kreisförmig, sondern kreisringförmig sind, was zum Erzielen ausreichender Hilfskräfte eine verhältnismäßig große Dimensionierung des Zylinderraumes erfordert, weist dieses bekannte Getriebe den Nachteil auf, wegen der Einschaltung des axial verschiebbaren und drehbaren Lenkspindelteiles zur Steuerung des Steuerventils verhältnismäßig lang zu sein. Auch dieses Getriebe weist im Vergleich zu demjenigen gemäß der Erfindung den beachtlichen Nachteil auf, mit größeren Reibungsverlusten verbunden zu sein, wodurch die Feinfühligkeit des Getriebes wesentlich beeinträchtigt wird. Diese nachteiligen Reibungsverhältnisse liegen schließlich ebenfalls bei einem weiterhin bekannten Lenkgetriebe vor, bei dem ebenso wie bei den eingangs genannten bekannten Getrieben an Stelle einer Kraftübertragung von dem Kolben auf die Lenkwelle über eine Lenkschenkelverbindung eine Zahnstangen-Kraftübertragung auf die Lenkwelle vorgesehen ist. Außerdem sind bei diesem bekannten Getriebe nicht die Merkmale a) und c) des erfindungsgemäß ausgebildeten Lenkgetriebes vorgesehen. Die Lenkspindel ist ebenso wie bei dem Lenkgetriebe gemäß dem Hauptpatent ungeteilt, was, wie vorstehend dargelegt, mit dem Nachteil verbunden ist, daß auf Grund des Fehlens der Steilgewindeverbindung zwischen den beiden Lenkspindelteilen verhältnismäßig große Ventilschließwege und damit Reibungswege der insgesamt verschiebbar gelagerten Lenkspindel gegeben sind. Das gemäß der Erfindung ausgebildete Lenkgetriebe ist somit auch diesem bekannten Getriebe gegenüber erheblich reibungsärmer und feinfühliger.

In der Zeichnung ist ein Lenkgetriebe nach der Erfindung in zwei Ausführungsformen beispielsweise

ίο veranschaulicht, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des Lenkgetriebes und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch denjenigen Teil des Lenkgetriebes, der in seiner Ausführungsform gegenüber dem entsprechenden Teil des Lenkgetriebes nach Fig. 1 abweicht.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Lenkgetriebe ist das Lenkgehäuse 1 mit nicht dargestellten Lagern für eine Lenkwelle 2 versehen, die mit einem Lenkschenkel 3 fest verbunden ist. Das Ende des Lenkschenkels 3 steht über einen Lenker 4 mit dem Auge 5 eines Kolbens 6 in Verbindung, der in einem Zylinder 7 des Lenkgehäuses 1 axial beweglich gelagert ist. In den Kolben 6 ist eine als Hohlmutter ausgebildete Hohlstange 6' so weit eingeschraubt, bis sich ihre Schulter8 an der Stirnseite des Kolbens anlegt. Die Hohlstange 6' steht über eine Kugelkette 9 mit dem getriebenen Teil 10 der Lenkspindel in Schraubverbindung, der axial unverschieblich gelagert ist. Die Hohlstange 6' ist mit Bohrungen 8' versehen, die den Innenraum des Kolbens mit dem Druckraum verbinden, damit keine Drackunterschiede in den beiden Räumen entstehen. Dadurch sind die wirksamen Kolbenflächen des Kolbens 6 auf beiden Seiten gleich groß.

Das Ende des getriebenen Teils 10 der Lenkspindel ist als Gewindebuchse ausgebildet, die über ein Steilgewinde 11 die Verbindung zu dem radial und axial beweglichen treibenden Lenkspindelteil 12 bildet, der an dem nicht dargestellten Ende das Lenkrad trägt. An den Zylinder 7 schließen sich über einen Zwischenflansch 13 das Gehäuse 14 des Steuerventils und der übliche Ringflansch 15 für das Lenkschutzrohr 16 an.

In dem Zwischenflansch 13 ist der Lenkspindelteil 10 mittels zweier Axiallager 17 und eines Radiallagers 18 gelagert. Sämtliche Lager stehen mit dem Rücklaufraum des Steueröls in Verbindung. Der Rücklaufraum ist gegenüber dem Zylinderdruckraum durch eine im Zwischenflansch 13 eingebettete Dichtung 19 getrennt.

Das in dem Gehäuse 14 eingebaute Ventil besitzt eine Steuerhülse 20, die unter der Wirkung von mit abgefangener Vorspannung eingesetzten Federn 21 und 21' in einer Mittellage zentriert wird. Zu beiden Seiten der Steuerhülse 20 sind Buchsen 22 und 22' angebracht, die zur Aufnahme von verschiebbar angeordneten Ringventilkörpern 23 und 23' dienen. Die Ringventilkörper 23 und 23' werden in der dargestellten Mittellage durch die Federn 21 und 21' gegen Anschlagbunde 24 und 24' der Buchsen 22 und 22' gedrückt. Die Steuerhülse 20 ist über die Buchsen 22 und 22' wiederum in Buchsen 25 und 26 verschiebbar gelagert.

6g Der Lenkspindelteil 12 stützt sich über Axiallager 27 und 27' an den Stirnseiten der Buchsen 22 und 22' ab. Da in Ruhelage des Steuerventils alle seine Innenteile im Ölstrom liegen, ist zum Lenkrad hin eine

Dichtung 28 vorgesehen. Der Ölkreislauf innerhalb des Ventils ist durch die eingetragenen Pfeile ersichtlich.

In die zu den durch den Kolben 6 getrennten Druckräumen im Zylinder 7 führenden Leitungen 30 und 31 sind Dämpfungsventile 29 und 29' eingebaut. Bei normaler Betätigung der Lenkhydraulik strömt das Öl ungehindert durch die Dämpfungsventile. Erfolgt aber eine schlagartige Bewegung des Kolbens 6 infolge von über den Lenkhebel übertragenen Stoßen auf die lenkbaren Räder, dann drosselt je nach Stoßrichtung das eine oder andere Dämpfungsventil den Rücklauf des Steueröls. Dadurch werden Stöße zum Lenkrad hin vermieden bzw. weitgehend gedämpft.

Wird beim Lenken ein bestimmtes Lenkdrehmoment überschritten, dann verschiebt sich der Lenkspindelteil 12 entgegen der Wirkung der jeweiligen Rückstellfeder 21 oder 21' in axialer Richtung. Die Axialbewegung des Lenkspindelteils 12 überträgt sich über die Axiallager 27 oder 27' auf die Steuerhülse 20. Die Bewegung der Steuerhülse bewirkt eine Steuerung des Ölflusses und damit eine zusätzliche hydraulische Einwirkung auf den Kolben 6 in der einen oder anderen axialen Richtung. Der Servomotor unterstützt auf diese Weise die jeweils erforderliehe Lenkung.

Bei Ausfall des hydraulischen Systems legt sich der jeweils verschobene Ringventilkörper 23 bzw. 23' gegen den ihm zugeordneten Ventilsitz, so daß dann das Lenkgetriebe rein mechanisch arbeitet.

Bei der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform ist der Lenkspindelteil 10' hydraulisch entlastet. Die als Kugellager ausgebildeten Axiallager 17' sind durch einen Dichtungsring 32 hydraulisch voneinander getrennt. Der das Lager 17' aufnehmende Raum 33 ist über eine Bohrung 34 mit dem rechts vom Kolben 6 liegenden Druckraum verbunden. Die in die Hohlstange 6' hineinragende Stirnfläche 38 des Lenkspindelteils 10' ist ebenso groß wie die Ringfläche 35 am Bund 36 dieses Lenkspindelteils. Auf diese Weise ist der Lenkspindelteil 10' bei Druckanstieg hydraulisch entlastet. Das rechte Lager 17' wird keiner zusätzlichen Belastung ausgesetzt. Diese Ausführungsform erfordert eine weitere Dichtung 37, um den Druckraum vom Rücklaufraum zu trennen.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Lenkspindel, die beim Überschreiten eines bestimmten Lenkdrehmomentes entgegen der Wirkung von Rückstellfedern axial verschiebbar ist und dadurch über ein als Ringventil ausgebildetes Steuerventil auf einen hydraulischen Servomotor einwirkt, dessen Kolben auf der einen Seite mit einer Verlängerung in Form einer als Hohlmutter ausgebildeten Hohlstange versehen ist, in die das mit Gewinde versehene Ende der Lenkspindel eingreift, und auf der anderen Seite über einen Lenker mit einem an der Lenkwelle befestigten Lenkschenkel verbunden ist, wobei der den Lenker und Lenkschenkel aufnehmende Raum als Druckraum ausgebildet ist, nach Patent 1099 867, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) Die Lenkspindel ist geteilt;

b) der getriebene Teil (10) der Lenkspindel steht über eine Kugelkette (9) mit der Hohlstange (6') in Verbindung, und

c) der treibende Lenkspindelteil (12) steht mit dem getriebenen Teil (10) über ein Steilgewinde (11) im Eingriff.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlstange (6') als frei in den spindelseitigen Druckraum hineinragende Verlängerung des Kolbens (6) ausgebildet ist.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindel (10') axial hydraulisch entlastet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 947438, 943 394,
512, 828 637, 583 901;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1720 707;

französische Patentschriften Nr. 1146 345,
032;

USA.-Patentschriften Nr. 2 801 619, 2 769 348.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 209 577/251 4.62