DE1196520B - Hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B62d

Deutsche KL: 63 c-47

Nummer: 1196 520

Aktenzeichen: B 7345511/63 c

Anmeldetag: 10. September 1963

Auslegetag: 8. Juli 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit rotierendem Steuerventil in einem Gehäuse, in dem aufeinander ausgerichtet eine Eingangswelle, die mit der Lenkwelle verbunden und als Ventilrotor ausgebildet ist, ein Schneckentrieb, der gegen axiale Verschiebung im Gehäuse festgehalten wird und über einen Torsionsstab in Antriebsverbindung mit der Eingangswelle steht, und eine Ventilhülse vorgesehen sind, die drehbar in einer Ventilbohrung im Gehäuse koaxial zur Eingangswelle befestigt und antriebsmäßig mit dem Schneckentrieb verbunden ist, wobei die Ventilhülse drehbar auf der Eingangswelle angebracht ist und mit ihr das Steuerventil bildet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine äußerst kompakte Einheit aus umlaufendem Ventil und Lenkgetriebe zu schaffen, die annähernd den gleichen Raum einnimmt wie ein von Hand betätigtes Lenkgetriebe.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß die Schnecke an ihrem der Eingangswelle zugewandten Ende eine Bohrung mit abgestuftem Durchmesser aufweist, in der die Eingangswelle und die Ventilhülse jeweils mit einem Ende gelagert sind.

An Hand der Zeichnungen wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine hydraulische Hilfskraftlenkung gemäß der Erfindung, die in Verbindung mit den zu lenkenden Rädern gezeigt ist,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 nach Fig. 1,

F i g. 5 einen zusammengesetzten Schnitt, der die Durchflußwege nach den Fig. 2, 3 und 4 darstellt, wobei diese Durchflußwege in die gleiche Ebene verlegt sind, um die Strömungen im Ventil besser anzudeuten, und

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 nach Fig. 1.

In F i g. 1 werden die Vorderräder 10 eines Fahrzeuges durch die nicht dargestellte Lenkwelle, die mit der Eingangswelle 12 verbunden ist, gelenkt. Mit der Eingangswelle 12 ist über einen Torsionsstab 114 eine Globoidschnecke 14 mit Schneckengang 16 verbunden. Die Globoidschnecke 14 weist an ihrem der Eingangswelle 12 zugewandten Ende eine Bohrung 17 mit abgestuftem Durchmesser auf, die etwa bis Hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

The Bendix Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Beglich, Patentanwalt,

Regensburg 3, Lessingstr. 10

Als Erfinder benannt:

Arthur K. Brown, South Bend, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. September 1962
(225 442)

zum Grund des Schneckenganges-reicht. Die Globoidschnecke ist gegen Axialverschiebung durch Kugellager 18 und 19 gesichert. Eine Schneckenrolle 20 greift in den Schneckengang 16 der Globoidschnecke 14 ein. Die Schneckenrolle 20 wird vom einen Ende der Lenkstockwelle 22 aufgenommen, die in dem Lenkgetriebegehäuse 24 gelagert ist. Ein Lenkstockhebel 26 ist an dem anderen Ende der Lenkstockwelle 22 vorgesehen und mit den Achsschenkeln 28 der Räder 10 über eine dreiteilige Spurstange 30, 32, 30 verbunden. Der Spurstangenteil 32 weist einen Leerlaufarm 34 auf, dessen eines Ende an dem Fahrzeugrahmen 36 drehbar befestigt ist.

Das hydraulische System des Servolenkmechanismus weist einen Druckmittelantrieb 38 auf, der zwischen den mittleren Spurstangenteil 32 und den Fahrzeugrahmen 36 eingeschaltet ist, wie Fig. 1 zeigt. Der Druckmittelantrieb kann jedoch auch an einer anderen Stelle angebracht, z. B. einstückig mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden sein. Ein Kolben 40 teilt den Zylinder 42 in zwei Kammern, die dauernd mit den Zylinderöffnungen 44 und 46 eines rotierenden Ventils 48 über Leitungen 50 und 52 in Verbindung stehen.

Die Hauptbestandteile des rotierenden Ventils 48 sind das Ventilgehäuse 54, der Rotor 56, der an der Eingangswelle 12 ausgebildet ist, und die Hülse 58, die zwischen Rotor und Ventilgehäuse angeordnet ist. Im Gehäuse 54 sind eine Einlaßöffnung 60, eine Auslaßöffnung 62 und die beiden bereits oben er-

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wähnten Zylinderöffnungen 44 und 46 vorgesehen. Ein Ende der als Ventilrotor ausgebildeten Eingangswelle läuft auf einem Nadelrollenlager 64, das zwischen Eingangswelle 12 und Ventilgehäuse 54 vorgesehen ist, während das andere Ende in den Bohrungsteil 67 der Bohrung 17 mit abgestuftem Durchmesser eingreift und auf einem Bronzelager 66 umläuft, das zwischen Eingangswelle und Globoidschnecke 14 vorgesehen ist. Der Rotor 56 enthält sechs in axialer Richtung verlaufende und im gleichen Abstand voneinander angeordnete Schlitze, die am äußeren Umfang ausgebildet sind; drei dieser Schlitze sind Druckschlitze 68, die anderen drei sind Rückführschlitze 70. Die Rückführschlitze 70 sind langer als die Druckschlitze 68 ausgebildet, so daß die Rückführschlitze mit einer Rückführkammer 72 in Verbindung stehen können, die am der Globoidschnecke abgewandten Ende der Hülse 58 vorgesehen ist. Durch Verwendung langer Rückführschlitze 70, die direkt mit der Rückführkammer 72 in Verbindung stehen, brauchen keine radialen Öffnungen an der Bohrung 74 des Rotors gebohrt zu werden, um eine solche Verbindung zu erreichen. Damit können auch Druckmittelstöße gegen die Hülse 58 beseitigt werden, die durch derartige radiale öffnungen verursacht werden, welche Schwingungen in der Hülse bewirken.

Am inneren Umfang der Ventilhülse 58 sind sechs in axialer Richtung verlaufende und in gleichem Abstand voneinander angebrachte Schlitze vorgesehen, von denen drei mit 76 und die anderen drei mit 78 bezeichnet sind. Am äußeren Umfang der Ventilhülse 58 sind drei ringförmige Stege 80, 82 und 84 und zwei ringförmige Nuten 88 und 90 ausgebildet. Da die Hülse 58 in den Bohrungsteil 92 der Bohrung 17 mit abgestuftem Durchmesser eingreift, ist es möglich, den vierten ringförmigen Steg und die dritte ringförmige Nut, die üblicherweise bei rotierenden Ventilen dieser Art vorhanden sind, wegzulassen.

Auf Grund dieser Anordnung ist es möglich, den Lenkgetrieberaum 93 mit den Hülsenschlitzen 76 über radial verlaufende Durchflußwege 94 zu verbinden, ohne daß eine ringförmige Nut an der Ventilhülse erforderlich wäre, da radial verlaufende Durchflußwege 94 direkt in den Lenkgetrieberaum führen. Radial verlaufende Durchflußwege 96 verbinden andererseits die Hülsenschlitze 78 mit der Ringnut 88. Radial verlaufende Durchflußwege 98 verbinden die Rotorschlitze 68 mit der Ringnut 90. Insbesondere aus den Fig. 1 und 5 läßt sich entnehmen, daß dann, wenn das rotierende Ventil 48, das ein Ventil mit offener Mitte ist, eine neutrale Mittelstellung einnimmt, der Durchfluß von der Einlaßöffnung 60 zur Auslaßöffnung 62 über die Ringnut 90, die radial verlaufenden Hülsendurchflußwege 98, die axial verlaufenden Rotorschlitze 68, die axial verlaufenden Hülsenschlitze 76 und 78, die axial verlaufenden Rotorschlitze 70 und die Rückführkammer 72 erfolgt. Die Zylmderöffnungen 44 stehen mit Hülsenschlitzen 76 über die radiale Hülsendurchflußwege 96 und die Ringnut 88 in Verbindung, während die Zylinderöffnung 46 mit den Hülsenschlitzen 76 über radiale Durchflußwege 94 und den Lenkgetrieberaum 93 verbunden ist.

In den ringförmigen Stegen 80, 82 und 84 sind Abdichtungen vorgesehen, damit ein Abfließen des Druckmittels quer dazu verhindert wird. Diese Abdichtungen sind endlose Abdichtringe rechteckförmigen Querschnittes aus glasgefülltem Fluorkunststoff.

Der Glasgehalt erhöht den Druck, der vor dem Pressen ausgehalten werden kann, und vergrößert die Reibung im Vergleich zu reinem Fluorkunststoff nur ganz wenig. Die Glasfüllung beträgt 15 Gewichtsprozent Fasern. Höhere Prozentzahlen von Glas verringern die Streckfähigkeit dieses Materials zusätzlich zu der Vergrößerung des Reibungskoeffizienten des Materials in Berührung mit Metallen. Sperringe 105 dichten die axial verlaufenden Hülsenschlitze 76

ίο und 78 ab und dienen als Lager. Um Schwingungen zwischen der Ventilhülse 58 und der Globoidschnecke 14 zu verhindern, wird ein Ring aus Fluorkunststoff 107 eingefügt und in an sich bekannter Weise durch die Flüssigkeit über einen der axial verlaufenden Druckschlitze 68 und einen Durchflußweg 109 unter Druck gesetzt. Ein solcher Druck bewirkt, daß die Kunststoffringe sich in radialer Richtung erweitern.

Eine exzentrische Schraube 104 verkeilt die Ventilhülse 58 direkt mit der Globoidschnecke 14. Die exzentrische Schraube ist in die Globoidschnecke am einen Ende 106 eingeschraubt. Das andere Ende 108 mit kugelförmigem Kopf erstreckt sich in die Wandung einer genau passenden zylindrischen öffnung 110, welche in das Ende der Ventilhülse 58 eingebohrt ist. Nach dem Entfernen der Abschlußschraube 112 kann die exzentrische Schraube 104 mit Hilfe eines Schlüssels gedreht werden, so daß das Ventil eingestellt werden kann. Ein Drehen der exzentrischen Schraube bewirkt eine Drehung der Hülse gegenüber der Globoidschnecke. Da zwischen dem Ventilrotor 56 und der Globoidschnecke 14 der Torsionsstab 114 vorgesehen ist, der am einen Ende bei 115 mit der Eingangswelle 12 und am anderen Ende bei 116 mit der Globoidschnecke 14 verbunden ist, dreht sich bei einem Widerstand gegen das Verschwenken der Räder 10 auf Grund der dadurch erfolgenden Verdrehung des Torsionsstabes 114 die Hülse gegenüber dem Rotor, wodurch über das Steuerventil der KoI-ben 40 des Druckmittelantriebs entsprechend vom Druckmittel beaufschlagt wird.

Die drei im gleichen Abstand versetzten Durchflußwege ergeben abgeglichene Kräfte innerhalb des Ventils auf Grund des Druckmitteldurchflusses und beseitigen jedes Kleben auf Grund einer hydraulischen Unausgeglichenheit. Die relative Drehung der Hülse gegenüber dem Rotor erfolgt proportional zum Eingangsdrehmoment. Wie am besten der Fig. 5 zu entnehmen ist, bewirkt eine Relativdrehung zwischen Ventilrotor 56 und Ventilhülse 58, daß eine der Zylinderöffnungen 44 und 46 mit der Einlaßöffnung 60 und die andere Zylinderöffnung mit der Auslaßöffnung 62 in Verbindung kommt. Damit wird ein Druckunterschied am Kolben 40 erzeugt, der eine Servolenkung ergibt.

Aus den Fig. 1 und 6 läßt sich entnehmen, daß ein mechanischer Lenkantrieb über eine Mitnahmeverbindung 117 zwischen der Eingangswelle 12 und der Globoidschnecke 14 vorgesehen ist, die einen direkten mechanischen Antrieb zwischen der Eingangswelle und dem Schneckenantrieb bei Ausfall des Servoantriebes ermöglicht. Diese Verbindung läßt eine begrenzte Relativdrehbewegung zwischen der Eingangswelle und der Globoidschnecke zu. Insbesondere weist der mechanische Antrieb über die Verbindung eine innere Nutung 118 in der Bohrung 17 mit abgestuftem Durchmesser der Globoidschnecke und eine innere, mit Spiel passende Nutung

am Ende der Eingangswelle auf, die in die Bohrung mit abgestuftem Durchmesser reicht. Zwischen der inneren und äußeren Nutung ist ein ausreichend großer Abstand für eine normale Ventilbewegung vorgesehen. Wenn jedoch der Servoantrieb ausfällt lenkt der Fahrer den Torsionsstab aus, bis eine Berührung zwischen den Nutungen eintritt. Das Eingangsdrehmoment wird dann genau wie im Fall eines Handlenksystems übertragen. Der Torsionsstab 114, der den Ventilator und die Globoidschnecke verbindet, ergibt dem Fahrer das erforderliche Gefühl für den Widerstand, den die Fahrbahn einem Verschwenken der zu lenkenden Räder entgegensetzt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit rotierendem Steuerventil in einem Gehäuse, in dem aufeinander ausgerichtet eine Eingangswelle, die mit der Lenkwelle verbunden und als Ventilrotor ausgebildet ist, ein Schneckentrieb, der gegen axiale Verschiebung im Gehäuse festgehalten wird und über einen Torsionsstab in Antriebsverbindung mit der Eingangswelle steht, und eine Ventilhülse vorgesehen sind, die drehbar in einer Ventilbohrung im Gehäuse koaxial zur Eingangswelle befestigt und antriebsmäßig mit dem Schneckenantrieb verbunden ist, wobei die Ventilhülse drehbar auf der Eingangswelle angebracht ist und mit ihr das Steuerventil bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (14) an ihrem der Eingangswelle (12) zugewandten Ende eine Bohrung (17) mit abgestuftem Durchmesser aufweist, in der die Eingangswelle (12) und die Ventilhülse (58) jeweils mit einem Ende gelagert sind.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, bei der wenigstens zwei Längsschlitze am äußeren Umfang der Eingangswelle ausgebildet sind, welche mit einer Druckmittelquelle und einem Behälter in Verbindung stehen und bei der wenigstens zwei Schlitze am inneren Umfang der Hülse ausgebildet sind, die jeweils mit einer Kammer des Druckmittelantriebes in Verbindung stehen, wobei sich die Schlitze in der Hülse und in der Eingangswelle überlappen, wenn die Hülse und die Eingangswelle ihre neutrale Stellung einnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitz (70), der am inneren Umfang der Ventilhülse (58) ausgebildet ist, mit der entsprechenden Kammer des Druckmittelantriebes (38) über einen radialen Durchflußweg (94) in Verbindung steht, der in der Hülse (58) in der Nähe der Schnecke (14) angeordnet ist und sich in den Raum (93) des Getriebegehäuses (24) öffnet.

3. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (70), der mit dem Behälter in Verbindung steht, sich auf der Eingangswelle (12) bis über das von dem Schneckentrieb (14) abgelegene Ende der Hülse (58) hinaus erstreckt und sich in eine Rückführkammer (72) öffnet, die in der Ventilbohrung an diesem Ende der Hülse vorgesehen ist.

4. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (14) gegen axiale Verschiebung im Gehäuse (24) durch einen Abschlußkörper (54) gehalten ist, der in eine öffnung des Gehäuses (24) eingepaßt und lösbar mit diesem verbunden ist.

35 In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 933 549;
Zeitschrift »The American Automobile«, Bd. 33, Jahrgang 1956, Heft 8, S. 46.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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