DE1136593B - Als Servomotor ausgebildete Lenkschubstange fuer hydraulisch verstaerkte Kraftfahrzeuglenkungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

F 31739 Π/63 c

ANMELDETAG: 23. JULI 1960

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 13. SEPTEMBER 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine als Servomotor ausgebildete Lenkschubstange für hydraulisch verstärkte Kraftfahrzeuglenkungen.

Die üblichen hydraulisch verstärkten Lenksysteme weisen eine in Längsrichtung ausdehnbare Lenk-Schubstange auf, die aus einem Zylinderteil und einem relativ dazu beweglichen Kolbenteil besteht, wobei einer der beweglichen Teile an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist und der andere Teil mit den lenkbaren Fahrzeugrädern in Verbindung steht. Für gewöhnlich können sich die Kolben- und Zylinderteile einer solchen Anordnung nicht nur in Achsrichtung gegeneinander verschieben, sondern sind auch relativ zueinander um die gemeinsame Längsachse drehbar. In vielen Fällen ist diese freie Drehbarkeit ohne Bedeutung, da die axial auf den bzw. von dem Kolben- und Zylinderteil ausgeübten Zug- und Druckkräfte über ein Kugelgelenk, dessen Schwenkmittelpunkt auf der Längsachse der Anordnung liegt, auf die Fahrzeugräder übertragen werden, so daß kein oder höchstens ein unbedeutendes Drehmoment auf den betreffenden Teil der Anordnung ausgeübt wird.

Manchmal ist es erwünscht, das Lenkgestänge an einer gegenüber der Zylinder- und Kolbenachse exzentrisch versetzten Stelle der Lenkschubstange anzubringen. Eine derartige exzentrische Anlenkung erzeugt aber ein Drehmoment, das, falls es nicht abgefangen wird, eine relative Drehung zwischen Kolben- und Zylinderteil bewirkt. Diese Drehung stört nicht nur die Lenkbewegung des Kraftfahrzeugführers, sondern ermöglicht auch den Fahrzeugrädern, unter dem Einfluß von Straßenunebenheiten unkontrollierte Schwenkbewegungen auszuführen.

Für den Fall, daß der Kolbenteil mit dem Fahrzeugrahmen fest verbunden ist und der Zylinderteil darauf verschiebbar sitzt, liegen Lösungen zu diesem Problem der Verdrehungssicherung vor. So weist z. B. eine bekannte Ausführung eine Lenkschubstange mit Universalverbindungen zu einem Lenkstockhebel und zu einem beweglichen Kraftzylinder auf, wobei die Lenkschubstange zwischen den Universalverbindungen mit Hilfe eines gegabelten Hebels, der sich radial von dem Zylinder weg erstreckt, gegen Drehung gehalten ist. Bei einer anderen bekannten Ausführung ist eine Kolbenstange nachgiebig mit dem einen Seitenhebel des Fahrzeugrahmens verbunden, während der beweglich ausgeführte Zylinderteil mit dem Ende eines Lenkstockhebels mit zwei Freiheitsgraden beweglich verbunden ist, einem Freiheitsgrad für eine axial gerichtete Bewegung zur Ventilbetätigung und einem zweiten Freiheitsgrad Als Servomotor ausgebildete Lenkschubstange

für hydraulisch verstärkte

Kraftfahrzeuglenkungen

Anmelder:

Ford-Werke, Aktiengesellschaft,
Köln-Niehl, Henry-Ford-Straße

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Juli 1959 (Nr. 828 999)

David W. Barton, Birmingham,

und John P. Elwell, Dearborn, Mich. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

zur Schwenkung um eine Achse lotrecht zur Längsachse des Zylinders zwecks Anpassung an die bogenförmige Bewegung des Lenkstockhebels. Dabei wird eine Drehung des Zylinders um seine Längsachse durch den Lenkstockhebel und dessen Verbindungsbolzen verhindert.

Derartige Lösungen sind für auf den Fall eines am Fahrzeugrahmen befestigten Zylinderteils und eines darin axial verschiebbaren Kolbenteils nicht anwendbar. In diesem Fall ist es erforderlich, den Kolbenteil unmittelbar am Zylinderteil gegen Drehung zu sichern. Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, zwei gegenwirkende, miteinander fluchtende Zylinder, deren zugehörige Arbeitskolben an den Enden einer in der Mitte mit einem radialen Mitnehmer für die Spurstangen versehenen Kolbenstange sitzen, durchgehend zu verbinden und in dem zylindrischen Verbindungsteil ein axiales Langloch vorzusehen, in welchem der radiale Mitnehmer ohne Spiel in Umfangsrichtung geführt ist. Diese einseitige Abstützung des Mitnehmers gegenüber dem auf die Kolbenstange ausgeübten Drehmoment hat eine einseitige radiale Anpressung der Kolbenmantelflächen gegen die Zylinderwandung zur Folge. Eine derartige Belastung der Kolbenmantelflächen ist aber nicht erwünscht, da die radiale Abdichtung der Kolben gegenüber der Zylinderwandung darunter leidet.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese radiale Belastung der Kolbenmantelflächen bei derartigen Lenkschubstangen mit einem quer zum Fahrzeug hegenden, am Fahrzeugrahmen festen Zylinderteil und einem darin hydraulisch verschieblichen Abtriebselement, von welchem aus sich ein den Zylinderteil in einem Langloch unverschwenkbar durchdringender, mit Spurstangen zur Lenkung der Fahrzeugräder verbundener Mitnehmer erstreckt, aus-

und 38 angedeutet, vorgesehen, die den Zylinderteil 34 sowohl gegen axiale Bewegung als auch gegen Drehung gegenüber dem Fahrzeugrahmen festhalten. Das Befestigungsmittel 36 enthalt einen Kragen 40, der sowohl mit dem Zylinderteil als auch mit der Montageplatte 14 verschweißt ist. Auf der anderen Seite gehört zu dem Befestigungsmittel 38 ein kombiniertes Lenkgetriebe- und Steuerventilgehäuse 42, das den Zylinderteil 34 umfaßt und mit diesem ver

zuschalten. Die Erfindung ist durch ein auf der io schweißt sein kann. Das Gehäuse 42 ist an der Mon-Außenseite des Zylinderteils axial verschieblich ge- tageplatte 16 mittels mehrerer Schrauben 44 befestigt, führtes Hülsenelement gekennzeichnet, welches in
Verschiebungsrichtung über den Mitnehmer fest mit
dem Abtriebselement verbunden ist und Anlenkmittel
für die Spurstangen trägt.

Die angestrebte Entlastung der Kolbenmantelflächen wird bereits erreicht, wenn der Mitnehmer

von denen nur eine gezeigt ist.

Eine hohle Kolbenstange 46 trägt an ihrem linken Ende einen Kolben 48, der in Verbindung mit einem Zylinderkopf 50 erne Arbeitskammer 52 bildet. Am entgegengesetzten Ende setzt an der Kolbenstange 46, mit einem Bolzen 54 verbunden, eine Zahnstange 56

am Hülsenelement starr befestigt ist und sich durch an, die an ihrem äußeren Ende mit einem Kolben 58 nur ein Langloch radial nach einwärts erstreckt, wo versehen ist. Der Kolben 58 bildet mit einem Zylinderer beispielsweise in eine Bohrung der Kolbenstange 20 kopf 60 eine Arbeitskammer 62. eingreift. Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Aus dem kombinierten Lenkgetriebe- und Steuer-Erfindung wird jedoch dadurch erreicht, daß der ventilgehäuse 42 ragt eine Antriebswelle 64 heraus, Mitnehmer durch einen oder mehrere das Hülsen- die mit dem Lenkrad 66 des Kraftfahrzeuges durch element und das Abtriebselement diametral durch- eine biegsame Welle 68 verbunden ist. Die Drehung setzende Bolzen gebildet ist, wobei der Zylinderteil 25 des Lenkrades 66 wird über ein nicht dargestelltes mit zwei um den halben Umfang gegeneinander Getriebe auf die Zahnstange 56 und von dort auf die versetzten Langlöchern für den Bolzendurchtritt versehen ist. Durch die beiderseitige Führung des Mitnehmers in diametral versetzten Langlöchern wird

praktisch jede Reaktion der Spurstangenkräfte auf 30 Steuerventil mit offener Mitte in dem kombinierten

die Kolbenstange verhindert. Lenkgetriebe- und Steuerventilgehäuse 42 zu ver

Kolbenstange 46 übertragen. Eine herkömmliche Totgangsverbindung zwischen der Antriebswelle 64 und der Zahnstange 56 genügt, um ein übliches

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des für sich einwandfrei geführten Hülsenelementes ergibt sich weiterhin eine weitgehende Freizügigkeit bei der

schieben, wodurch der Grad der Verbindung zwischen einer Druckzufuhrleitung 70 und einer Rückflußleitung 72 einerseits und zwei Abgängen 74 und 76

geometrischen Anordnung der Spurstangenanlenk- 35 zu dem Servomotor andererseits variiert wird. Die punkte, die insbesondere deswegen erwünscht ist, weil von dem Steuerventil hervorgerufenen Druckdifferendie Lenkschubstange wegen des an ihr angeordneten
Lenkgetriebes im allgemeinen unsymmetrisch aus

geführt ist, während die Anlenkmittel für die Spur-

zen üben Kräfte auf die miteinander gekoppelten Kolben 48 und 58 aus und versuchen diese zusammen mit der Kolbenstange 46 in Längsrichtung des Zylin-

stangen häufig symmetrisch angeordnet sein müssen. 40 derteils 34 zu verschieben.

Gleichzeitig gestattet das erfindungsgemäße Hülsen- Ein im wesentlichen rohrförmiges Abtriebselement

element eine einwandfreie Abdeckung der Langlöcher gegen das Eindringen von Schmutzteilen.

Für die Merkmale nach den Ansprüchen 3 bis 5

In den Zeichnungen ist ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenkschubstange,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2.

An zwei Seitenteilen 10 und 12 des Kraftfahrzeugrahmens sind zwei Montageplatten 14 und 16 be-

78 umfaßt den Zylinderteil 34 und ist auf diesem in Längsrichtung gleitend geführt. Das Abtriebselement 78 trägt zwei Ansätze 80 und 82, in denen zwei wird nur Schutz in Verbindung mit dem Haupt- 45 Zapfen 84 und 86 zur Verbindung mit den inneren ansprach begehrt. Enden der schematisch dargestellten Spurstangen 30

und 32 eingelassen sind. Die Ansätze 80 und 82 sind gegenüber der Achse des Zylinderteils 34 in radialer Richtung versetzt, so daß die von den Spurstangen 30 und 32 in Längsrichtung übertragenen Kräfte auf das Abtriebselement 78 ein Drehmoment ausüben, das das Abtriebselement um die Achse des Zylinderteiles 34 zu drehen versucht.

Das Abtriebselement 78 ist mit der Kolbenstange

festigt. Zwei lenkbare Räder 18 und 20, eines an jeder 55 46 durch einen Kuppelbolzen 88 verbunden, der sich Seite des Fahrzeuges, sind mit den Rahmenseiten- quer durch den Zylinderteil 34 und die Kolbenstange teilen 10 und 12 mittels üblicher unabhängiger federn- 46 erstreckt und dadurch an zwei diametral gegender Radaufhängungen, die schematisch bei 22 und 24 überliegenden Punkten des Abtriebselementes auf angedeutet sind, verbunden. An jeder Seite der Räder einander entgegengesetzten Teilen des Zylinderteiles 18 und 20 sind Lenkhebel 26 und 28 angebracht, an 60 34 ansetzt. Der Kuppelbolzen 88 wird bündig von der denen das Lenkgestänge in Form gewöhnlicher Spur- Kolbenstange 46 umfaßt und ist dadurch in der Lage, stangen, schematisch bei 30 und 32 angedeutet, die auf die Kolben 48 und 58 ausgeübten Kräfte ansetzt, wirksam auf das Abtriebselement 78 zu übertragen.

Die als Servomotor ausgebildete Lenkschubstange Der Bolzen 88 ist in Längsrichtung des Zylinders 34 weist einen Zylinderteil 34 auf, der sich quer über 65 in längs angeordneten Langlöchern 90 und 92 verdie Fahrzeugbreite erstreckt und mit seinen entgegen- schiebbar, durch welche sich der Bolzen 88 erstreckt, gesetzten Enden an den Montageplatten 14 und 16 um in das Abtriebselement 78 einzugreifen. Die Langbefestigt ist. Dazu sind Befestigungsmittel, wie bei 36 löcher 90 und 92 sind so bemessen, daß ihre Weite

in Querrichtung die gleiche ist wie der Durchmesser des Bolzens 88, so daß das Abtriebselement 78 durch die Berührung des Bolzens 88 mit den Seitenrändern der Langlöcher 90 und 92 gegen Drehung gehalten ist, wobei zu beachten ist, daß der Zylinderteü 34 fest an dem Fahrzeugrahmen angebracht ist. Der Bolzen 88 erfüllt dadurch eine doppelte Funktion, indem er einmal den Axialschub von der Kolben- und Kolbenstangenanordnung auf das Abtriebselement 78 überträgt und zum anderen das Abtriebs- element 78 gegen Drehung als Folge der Schubkräfte der Spurstangen festhält. Die Kolben 48 und 58 sind in Längsrichtung so angeordnet, daß sie sich über ihre gesamte Hublänge zwischen den Arbeitskammem und 62 und den Langlöchern 90 und 92 befinden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Als Servomotor ausgebildete Lenkschubstange für hydraulisch verstärkte Kraftfahrzeuglenkungen mit einem quer zum Fahrzeug liegenden, am Fahrzeugrahmen festen Zylinderteü und einem darin hydraulisch verschieblichen Abtriebselement, von welchem aus sich ein den Zylinderteü in einem Langloch unverschwenkbar durchdringender, mit Spurstangen zur Lenkung der Fahrzeugräder verbundener Mitnehmer erstreckt, gekennzeichnet durch ein auf der Außenseite des Zylinderteils axial verschieblich geführtes Hülsenelement (78), welches in Verschiebungsrichtung über den Mitnehmer (88) fest mit dem Abtriebselement (46) verbunden ist und Anlenkmittel (80) für die Spurstangen (30 und 32) trägt.

2. Lenkschubstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer durch einen oder mehrere das Hülsenelement (78) und das Abtriebselement (46) diametral durchsetzende Bolzen (88) gebildet ist, wobei der Zylinderteü (34) mit zwei um den halben Umfang gegeneinander versetzten Langlöchern (90 und 92) für den Bolzendurchtritt versehen ist.

3. Lenkschubstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebselement (46) an jedem Ende einen Kolben (48 bzw. 58) trägt, welcher mit dem zugehörigen Ende des Zylinderteils (34) je eine hydraulische Arbeitskammer (52 bzw. 62) bildet, während sich die Langlöcher (90 und 92) außerhalb der Arbeitskammem (52 und 62) im Mittelabschnitt des Zylinderteils (34) erstrecken.

4. Lenkschubstange nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderteü (34) zwischen den Langlöchern (90 und 92) und einer Arbeitskammer (52 bzw. 62) ein Gehäuse (42) für ein das Lenkrad mit dem Abtriebselement (46) mechanisch verbindendes Lenkgetriebe, vorzugsweise ein Zahnstangengetriebe, und eine die Zuführung von Druckflüssigkeit zu den Arbeitskammem (52 und 62) steuernde Ventileinrichtung trägt.

5. Lenkschubstange nach Anspruch 4 mit einem Zahnstangen-Lenkgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange einen außerhalb der Arbeitskammem (52 und 62) gelegenen Teil des Abtriebselements (46) bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 004 056;
USA.-Patentschrift Nr. 1723 789.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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