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Hilfskraftlenkung Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit hydraulischer übertragung der am Lenkhandrad eingeleiteten
Lenkbewegung auf den Servomotor, einer von der Lenkspindel antreibbaren Handpumpe,
bestehend aus einem innenverzahnten Stator und einem außenverzahnten, gegenüber
der Statorachse exzentrisch drehbar gelagerten, antreibbaren Innenrotor mit geringerer
Zähnezahl, mit einer mit dem Innenrotor umlaufenden Verteileinrichtung, einer durch
die Handpumpe beaufschlagbaren Druckmittelsteuereinrichtung, die aus einem in einem
Gehäuse in Ab-
hängigkeit von der Lenkspindelbewegung in wechselnden Richtungen
drehbaren und je nach der Drehrichtung in beiden Richtungen axial verstellbaren
Steuerventilschieber besteht.
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Es ist ein als Servomotor wirkendes Kapselwerk mit einem durch ein
Lenkhandrad drehbaren und mit einem mechanischen Lenkgetriebe gekoppelten Innenrotor
und einer mit dem Lenkhandrad verbundenen, aus einer Neutralstellung nur in einer
Richtung verschiebbaren Steuerventilbuchse bekannt. Diese ist mit dem Innenrotor
durch eine verschwenkbare Welle verbunden, deren eines Ende über einen Gleitstein
in einen mit zwei entgegengesetzt steigenden Nockenflächen versehenen Ausschnitt
der Steuerventilbuchse eingreift. Diese Nockenverbindung wirkt bei dieser bekannten
Lenkeinrichtung zugleich als Kupplung zwischen Lenkhandrad und Innenrotor des Servomotors
und ist auf Grund ihrer Doppelfunktion erhöhter Reibung und Abnützung unterworfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkung der eingangs
genannten Art zu schaffen, in der der Nachteil der bekannten Servornotoreinrichtung
vermieden wird.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß der Innenrotor
mit dem Steuerventilschieber drehfest und mit der Lenkspindel mit einem Verdrehspiel
gekuppelt ist, und daß der Steuerventilschieber und die Lenkspindel mit zusammenwirkenden
Gewindegängen zum Verstellen des Steuerventilschiebers versehen sind. Es ist also
zwischen Lenkspindel und Innenrotor eine von der Verschiebeeinrichtung für den Steuerventilschieber
getrennte Kupplung vorhanden, so daß die Verschiebeeinrichtung des Steuerventilschiebers
durch Lenkkräfte nicht belastet wird.
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Die Antriebs- und Betätigungseinrichtung nach der Erfindung ist außerdem
durch geringe Reibung und geringe Abnützung der Steuerteile sowie durch kompakte
Bauweise der Steuerung ausgezeichnet. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
besteht darin, eine Hilfskraftlenkung mit einer den Innenrotor und die Lenkspindel
verbindenden Kreuzschlitzkupplung derart auszubilden, daß der Mitnehmer der Kreuzschlitzkupplung
mit seinem Wellenschaft in der hohlen Lenkspindel gelagert ist und durch einen Mitnehmerbolzen
mit dem Steuerventilschieber und mit Verdrehspiel mit der Lenkspindel verbunden
ist.
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In einer weiteren Ausführungsform einer solchen Hilfskraftlenkung
mit Kreuzschlitzkupplung ist der Mitnehmer nach der Erfindung in dem Steuerventilschieber
gelagert und durch Kupplungszähne formschlüssig mit dem Steuerventilschieber verbunden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Steuereinrichtung
mit einer schematischen Darstellung der übrigen Teile der Servoeinrichtung, F i
g. 2 den Querschnitt nach der Linie II-11 in Fig. 1,
F i
g. 3 den Querschnitt durch die Handpumpe nach der Linie III-III in F i
g. 1,
F i g. 4 den Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig.
1,
F i g. 5 den Querschnitt nach der Linie V-V in Fig.
1,
F i g. 6 eine weitere Ausführungsform der Steuereinrichtung in einem
Längsschnitt und F i g. 7 den Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig.
6.
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Das Gehäuse 3, 3' einer Steuereinrichtung ist durch Deckel
2 und 8 mittels Schrauben 41 (F i g. 3) abgeschlossen. Der Deckel
2 enthält ein Axialkugellager 4 für die Lenkspindel 1. Zwischen dem Deckel
8 und dem Gehäuse 3 ist der Gehäusering 3' eingesetzt,
welcher
eine Handpumpe 9, 10 aufnimmt. Die Lenkspindel ist über einen Bolzen
13 mit einer Zwischenwelle 14 unter Vorhandensein eines bestimmten Drehspieles
7 (F i g. 2) gekuppelt. Die Zwischenwelle läuft an ihrem linken Ende
in einen Flansch 15 aus, welcher auf Nadeln leicht drehbar gelagerte Rollzapfen
16 und 17 aufnimmt. Die Rollzapfen greifen in zwei diametral liegende
Schlitze 19 und 20 einer Kreuzschlitzscheibe 18 ein. Die Kreuzschlitzscheibe
weist außerdem zwei weitere in der Zeichnung nicht dargestellte Schlitze auf, welche
zu den Schlitzen 19
und 20 rechtwinklig verlaufen und in welche zwei weitere
ebenfalls nicht dargestellte Rollzapfen eingreifen. Diese sind in dem Flansch 21
mittels Nadeln leicht drehbar gelagert. Der Flansch 21 ist mit dem Innenrotor
10 der Handpumpe 9, 10 und den Rollzapfen fest verbunden. Die aus
den Teilen 15 und 18
bestehende Kreuzschlitzkupplung stellt eine drehfeste
Verbindung der Zwischenwelle 14 mit dem Innenrotor 10 her, wobei die Achsversetzung
»e« der Mittelachse des Innenrotors und der Zwischenwelle 14 sowie der Lenkspindel
1 durch die Kreuzschlitzkupplung überbrückt wird.
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In einer Bohrung des Gehäuses 3 ist ein Steuerventilschieber
5 drehbar und aus der gezeichneten Neutralstellung nach beiden Seiten verschieblich
gelagert. Der Steuerventilschieber wird durch den Bolzen 13 der Zwischenwelle
14 spielfrei gedreht, indem der Bolzen in zwei axial gerichtete Langlöcher
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des Steuerventilschiebers 5 eingreift (F i g. 2). Die gezeichnete
Neutralstellung des Steuerventilschiebers gegenüber der Lenkspindel 1 und
damit gegenüber dem Gehäuse 3 wird durch eine Feder 22 hergestellt, welche
zwischen zwei Paaren von Anschlägen 11, 11'
und 12, 12' mit Vorspannung eingesetzt
ist. Die Anschläge 11 und 12 sind im Ventilschieber, die Anschläge
11' und 12' an der Lenkspindel 1 fest. In der Neutrallage des Steuerventilschiebers
liegen die Anschlagflächen paarweise je in einer Ebene. Wenn der Steuerventilschieber
nach der einen oder der anderen Richtung verschoben wird, so entfernt sich jeweils
der eine im Steuerventilschieber feste Anschlag axial von seinem zugehörigen Anschlag
und die Feder 22 wird zusammengedrückt. Die axiale Verschiebung des Steuerventilschiebers
wird durch ein Rechtsgewinde 23 hervorgerufen, dessen Schraubenteil in der
Lenkspindel und dessen Mutternteil im Steuerventilschieber eingeschnitten ist.
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Jede Zahnlücke des Ringteiles 9 der Handpumpe ist an eine axiale
Bohrung 74 angeschlossen. Diese Bohrungen stehen über Bohrungen 78 und
79 mit zwei Reihen von Schlitzen 80 und 81 in Verbindung (F
i g. 4 und 5). Die Schlitze 80 und die Schlitze 81
sind
in zwei Kreisen gleichmäßig über den Umfang des Steuerventilschiebers
5 verteilt, wobei jedoch die Schlitze 80 um eine halbe Teilung gegen
die Schlitze 81 verschoben sind.
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In der Neutralstellung der Lenkung tritt das von einer Servopumpe
24 geförderte Öl in eine Ringnut 46 des Gehäuses 3 ein und wird durch
einen Kanal 48 und eine offene Ringnut 49 in einen Behälter 25
zurückgeführt.
Die Handpumpe 9, 10 wird also nicht vom Öl durchflossen. Unter der
Annahme, daß das Lenkhandrad bei größerem Lenkwiderstand nach rechts gedreht wird,
wird die Zwischenwelle 14 zunächst durch das Lenkgestänge über den Innenrotor
10 festgehalten und die Lenkspindel 1 um einen kleinen Winkel gegenüber
dem festen Bolzen 13 gedreht, soweit das Spiel 7 (F i g. 2)
eine solche Drehung zuläßt. Zugleich mit dem Bolzen 13 wird aber auch der
Steuerventilschieber 5 gegen Drehung festgehalten, da der Bolzen in die Langlöcher
6 ohne Verdrehspiel eingreift. Durch die durch das Gewinde 23
ausgeübten
Axialkräfte weicht der Steuerventilschieber gegen die Kraft der Feder 22 nach rechts
aus. Je nach der Größe des Lenkwiderstandes an den Rädern wird die Feder mehr oder
weniger zusammen
gedrückt. Der Federweg hat seinen größten Wert, wenn das
Spiel 7 zwischen der Lenkspindel und dem Bolzen 13 überwunden ist.
In diesem Falle wird der manuelle Lenkkraftanteil unter Abzug der Reaktion der Feder
22 unmittelbar von der Lenkspindel auf die Zwischenwelle 14 übertragen.
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Durch das Bewegen des Steuerventilschiebers aus der gezeichneten Stellung
nach rechts wird zunächst die Ringnut 49 durch eine benachbarte Steuerkante
51 im Steuerventilschieber geschlossen. Das von der Pumpe 24 geförderte
Öl kann also nicht mehr unmittelbar zum Behälter zurückfließen. Das
Öl tritt von der Ringnut 46 in eine benachbarte Ringnut 52
des Steuerventilschiebers
und in die in F i g. 5 mit 80
bezeichneten Schlitze ein, welche über
die drei dazugehörigen Bohrungen 78 und die entsprechenden Kanäle 74 zu Kammern
76 der Handpumpe führen. Bei der durch den Pfeil in F i g. 3 bezeichneten
Drehrichtung des Rotors 10 erweitern sich die vorgenannten Kammern, so daß
das durch die Pumpe 24 geförderte Öl eintreten kann. Zu gleicher Zeit verkleinern
sich die übrigen Kammern 77 (F i g. 3)
der Handpumpe und drücken das
in den Kammern
befindliche Öl durch die Axialkanäle 74 und die anschließenden
Bohrungen 79 in die Schlitze 81. Diese stehen bei nach rechts verschobenem
Steuerventilschieber mit einer Ringnut 47 in Verbindung, welche den rechten Zylinderraum
des Servomotors 102 beaufschlägt. Der Kolben des Servomotors bewegt sich also nach
links. Das vor dem Kolben befindliche Öl
kann in eine Ringnut 45 und durch
den zu der Ringnut offenen Spalt an einer Kante 53 in einen Rücklaufraum
50, und durch Bohrungen 55 und 56 sowie den Raum 54 in den
Behälter 25 entweichen.
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Wird das Lenkrad nach links gedreht, so bewegt sich der Steuerventilschieber
nach links. Damit kehrt sich die Drehrichtung des Innenrotors 10 um und das
Drucköl wird in entsprechender Weise dem linken Zylinderraum des Servomotors zugeführt.
Das Rücklauföl entweicht aus dem rechten Zylinderraum in die Ringnut 47 und von
dort über den offenen Spalt in den Rücklaufraum 54.
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Bei Ausfall der Servopumpe 24 und Rechtslenkung wird der Steuerventilschieber
5 nach rechts bewegt. Da die Pumpe 24 kein Öl fördert, saugt die Handpumpe
Öl aus dem Behälter 25 über den Raum 54, ein Nachsaugventil 40, den
Kanal 48 sowie die Ringnuten 46 und 52 an. Bei einer Linksbewegung wird das
Öl durch die Ringnut 44 angesaugt.
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Die volle Lenkkraft wird bei Ausfall der Servokraft durch die Lenkspindel
1, den Zapfen 13, die Zwischenwelle 14 und die Kreuzschlitzkupplung
auf den Innenrotor 10 übertragen. Das Gewinde 23 wird nur durch das
Reaktionsmoment aus der Federkraft 22 beansprucht.
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Die Ausführungsform nach den F i g. 6 und 7
unterscheidet
sich von der Ausführungsform nach F i g. 1 durch eine andere Ausführung der
Kreuzschlitzkupplung. In F i g. 6 sind nur die Teile beziffert,
welche
von der Ausf ührungsform nach F i g. 1
abweichen. Die Lenkspindel
1 ist an ihrem linken Ende 39 gabelförmig ausgebildet und greift in
eine Leiste 26 des zylindrischen Mitnehmers 28 der Kreuzschlitzkupplung
mit Spiel 27 ein (F i g. 7). Auf seiner der Lenkspindel abgewendeten
Seite hat der Mitnehmer eine parallel zur Leiste 26 diametral verlaufende
Nut 29, in welche ein Zwischenstück 30 mit einer entsprechend der
Nut geformten Leiste 31 eingreift. Ferner hat das Zwischenstück
30 eine rechtwinklig zur Leiste 31 verlaufende Nut 32, in welcher
sich ein Gleitstein 33 bewegt, der mit dem Innenrotor 10 der Handpumpe
9, 10 fest verbunden ist. Bei einer Umdrehung der Lenkspindel 1 legen
die Leiste 31
und der Gleitstein 33 einen Weg 2 e in ihren Nuten zurück.
Dabei bedeutet »e« den Abstand zwischen den Mittelachsen des Innenrotors und der
Lenkspindel.
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Der Mitnehmer 28 ist in der Innenbohrung 34 eines Steuerventilschiebers
36 zentriert. Die Leiste 26 greift in eine Verzahnung 35 der
Steuerventilbuchse ein. Dadurch ist der Mitnehmer mit dem Steuerventilschieber drehfest
verbunden. Durch die Lagerung des Mitnehmers im Steuerventilschieber wird das Steuergehäuse
kürzer. Die Wirkungsweise der Steuerung ist die gleiche wie die Steuerung des Ausführungsbeispieles
nach F i g. 1. Bei einer Verschiebung des Steuerventilschiebers aus der gezeichneten
Neutrallage nach rechts wird der Kolben des Servomotors 102 nach links bewegt. Das
öl aus dem linken Zylinderraum entweicht durch zwei Ringnuten 45' und
37
sowie durch Bohrungen 38 (F i g. 7) in den Rücklaufraum
50'.