DE1455939A1 - Kraftbetaetigtes Lenkgetriebe - Google Patents

Description

27 Feb.

H.H. Sheppard Company, Inc., Hsnorer. Penn.« PSA. 14.55939 _ Kraftbetätigtes Lenkgetriebe.

ι Me Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge. Derartige Getriebe bestehen aus einem Zylinder mit einer Einlaß- und einer Auatrittsöffnung für das lluiduffi, eine» gleitfähig in den Zylinder eingesetzten Kolben mit öffnungen und Kanälen für den Durchfluß τοη Fluidum τοη der Einlaßöffnung zu an beiden Enden des Kolbens Ib Zylinder vorgesehenen Kammern und von diesen zur fluidua-Auetritteöffnung, einer durch den Kolben angetriebenen Abtriebewtlls, eines im Kolben begrenzt geradlinig hia- und herbewegbaren Vertsilsrventil sowie einer alt den Ventil rerechraubten Betätigungswelle zum Hi»- und Herbe wegsn d·· Ventil· und des KoIbob», wobei bsi der Hi»- und

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Herbewegung des Ventile Verbindungen wirksam werden* welche

das fluidUB der einen Kammer zuführen und es »weeks Bewegung dits Kolbens aus der anderen Keener freigeben·

Dis Erfindung rereag dls Wirksamkeit ein·« derartigen !»•akgetriebss eu erhöhen, indsa gewährleistet wird, daß der Bewegungeweg des Kolbens derart begrenzt wird, daß bsi sinsr kraftbstätigtem Bewegung des Kolben» jegliche

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Beschädigung der Teile der Vorrichtung vermieden wird, während sich andererseits der Kolben unter der Bewegung des Lenkrads in den Händen des Fahrers noch weiter zu bewegen vermag, da selbst im Fall eines ziemlieh kräftigen Fahrers unter diesen Umständen keine Gefahr für eine Be-Schädigung besteht·

Demzufolge ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung aufweist, welche die durch das Fluidum hervorgerufene Bewegung des Kolbens beendet» bevor der Kolben das Ende seines Bewegungswege erreicht*

Außerdem schafft die Erfindung ein in dem einen Teil des Kolbens bildenden Verteilerventil vorgesehenes Mittel, mit dessen Hilfe die Drucke eu beiden Seiten des Verteilerventils ausgeglichen werden· Dies wird erreicht, obgleich das Verteilerventil durch zwei flache, ringförmige Federsoheiben in einer Mittellage gehalten wird·

Barüberhinaus gestattet die erflndungsgemässe Konstruktion eine Verringerung der Groß« ae» im Solben vorgesehenen Schlitzes bzw· Kanals, welcher zuerst das unter Druck stehend· Fluidum zur Bewegung des Kolbens aufnimmt« I& den Zeichnungen zeigern

fig* 1 einen waagerechten Axialfuerschnitt durch die Betätigungewelle «ad deren Ritzel eine» Getriebes mit den Merkmalen der Erfindung,

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Fig, 2 einen Querschnitt im, reehijej?. Windel zu F:f.g. 1 , und- :.■ ■■ · .. ■■ :■■ ... '. ..... ■ _f · . .. _v. _; -. .._ , , ._;.

Fig·· 3 einen in einem Winkel von vorzugsweise 135° gegenüber der waagerechten Ebene von Fig. .1 geführten Querschnitt, aus welchem die Durchgänge zur Zufuhr des unter Druck stehenden Fluidums von der Eintrittsnut des Verteilerventils zu beiden Seiten des Kolbens ersichtlich sind.

Gemäß Fig« 1 weist das Getriebegehäuse 10 eine Zentralboarung 11 auf und ist am einen Ende mittels eines Zylinderkopf s 12 verschlossen,-während das andere Ende mit Hilfe eines Lagerdeckels 14 verschlossen ist. Beide Yersehlußglieder sind·beispielsweise mit Hilfe,von Schrauben 15i Sicherungsscheiben 16 und Dichtungen 17 auf herko'amliche Weise am Gehäuse befestigt. Das Gehäuse 10 ist, mit einer Gewinde-Einlaßöffnung 20 yersehen> die. in eine sehr stark verengte koaxiale Öffnung 21 tibergeht, welche ihrerseits in eine Nut 22 mit. derselben ^Breite, wie dem Durehmesser der öffnUittg ;21 mündet. In einem .-als Einheit mit dem Gehäuse ausgebildeten. Ansatz, 24, desselben ist eine Antriebswelle 25· in- iiagern 26 und 27 (iig* 2) gelagert, _sdie an zwischen den Lagern vorgesehenen Keil verzahnungen 28 ein Zähne 31 aufweisendes Zahnrad 30 trägt, welches mit Hilfe

einer auf" die Keil verzahnungen stuf gesshfaubten ^Muttel· und durch.' Benkkopfⁱ»Heltesis!ira'üLb#3av*33 *;i» p«iner^Lage be-

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Innerhalb der Bohrung 11 ist ein koaxial au dieser bewegbarer Kolben 35 vorgesehen, öler durch einen in das Gehäuse 10 eingeschraubten und an seinem Innenenöe eine in einen Schlitz 38 eingepaßte Rolle 37 tragenden Zapfen 36 an einer Drehbewegung um seine Achse gehindert wird. Bin ähnlicher Schlitz 39 ist in die um 180° gegenüberliegende Deite des Kolbens eingestochen und wird bei umgedrehter Anordnung des Kolbens verwendet. Bin Ventii-Ausrientzapfen 34 verhindert eine Relativdrehung zwischen einem Ventil 48 und dem Kolben 35. An der der Abtriebswelle 25 am nächsten gelegenen- Seite des Kolbens 35 sind Zahnstangenzähne 18 vorcesehen_f die mit dem an dieser Welle 25 vorgesehenen Zahnrad 30 in Eingriff stehen. Die Abtriebswelle ist bei Strsßenbaufahrζeugen und dreirädrigen landwirtschaftlichen Zugmaschinen normalerweise lotrecht angeordnet, liegt jedoch bei den meisten vierrädrigen Fahrzeugen, wie Lastwagen waagerecht.

Der Kolben weist eine Verteilerventilbohrung 40 auf, die durch parallele Hüten 41 * 42 und 43 unterbrochen ist, welche ihrerseits mit einem über den Schlitz 22 und die Einlaßöffnung 20 mit Jluidum beschickten, Durchgang bzw· Kanal 45 in Verbindung stehen. Das Verteilerventil 48 ißt' in die Bohrung 40 eingesetzt und wird durch zwei flache, ringförmige Umkehrfedern 47 nmoh&JLebig in seiner Mittellage gehalten, so daß die im Kolben vorgesehen« Radial-

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bohrung 45 das Brucköl gleichmäßig zu beiden im Ventil vorgesehenen Nuten 50 und 51 gelangen läßt. Falls das !lenkgetriebe ein maximales Ausmaß an Selbstsperrung besitzen kann, wie beispielsweise im Fall von Straßenbaufahrzeugen, wo der Fahrer kein "Gefühl" für sein Fahrzeug zu haben braucht, können die Federn weggelassen werden* Durch Anwendung^ von Federn 47 entsprechender Stärke wird das gewünschte Ausmaß an Umkehrbarkeit der Abtriebswelle 25 durch den Druck der Hingfedern 47 vom Kolben 35 auf das Ventil und von diesem auf den Schraubenabschnitt einer Welle 60 über ein umkehrbares Gewinde 66 erreicht, wobei die Steigung dieses Gewindes das Ausmaß der Umkehrbarkeit der gesamten Vorrichtung bestimmt, bevor die Federn 47 zusammengepresst werden und die hydraulische Betätigung beginnt.

Die an der linken Seite des Ventils 48 vorgesehene Hut 41 steht über einen Badialdurchgang 53 mit den Zähnen in Verbindung und mündet in eine Kammer 55 (Fig· 1), die einen Behälter bildet und über eine Austrittsöffnung 56 zu einer nicht dargestellten Pumpe führt, welche das unter Druck stehende öl zur Einlassöffnung 20 liefert·

Bei 58 ist eine Mutter 57 in den Kolben eingeschraubt, mit deren Hilfe die Stellung der flachen Federscheiben 47 und dea Ventile 48 sehr genau eingestellt werden kann· Nach einwandfreier Auerichtung dieser Mutter wird sie auf beliebige bekannte Yeiae durch einen Stift 59 in ihrer Lage

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verklemmt. Durch, genaue Einstellung einer kutter 61 wird das Kugellager 62 gegen eine Gewindemutter 65 ausgerichtet, welche mit Hilfe eines nach innen abstehenden, in einen in der Betätigungswelle 60 vorgesehenen Schlitz 65 eingreifenden Lappenabschnitts .64 verankert wird. Die Betätigungswelle bewegt das Betätigungsventil über eine Schraube 66 vorwärts bzw. rückwärts, um den Öldurchfluß auf bekannte Veise zu steuern»

Ea ist wichtig, daß der in der Kammer 70 herrschende Druck dem in der an der anderen Seite des Verteilerventils 48 vorgesehenen geschlossenen Kammer 75 herrschenden Druck gegenüber schnell ausgeglichen wird. Zu diesem Zweck ist ein dieses Ventil geradlinig durchsetzender Kanal 71 vorgesehen. Da die federn 47 anderenfalls den Durchfluß behindern würden, müssen zur Gewährleistung eines unbehindex'ten Durchflusses Eadialsehlitze 72 und 73 im Ventil 48 vorgesehen sein. Durch die Anordnung der Kammer 75 und der Verkürzung der Betätigungswelle gegenüber derartigen Vorrichtungen, bei welchen sich diese Welle durch den Zylinderkopf 12 hinaus erstreckt, ergibt sich eine wirksamere Konstruktion, da auf diese Weise der von der Welle eingenommene Verlustraum eingespart und. eine Puffer- bzw. Druckkolbenwirkung vermieden wird.

Zur Verhinderung einer Beschädigung von Königszapfen, Gelenken und dgl, sind Einrichtungen vorgesehen, um die kraftbetätigte Drehbewegung des Lenkrads zu begrenzen, während eine

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von Hand erfolgende Betätigung gestattet wird. Diese Einrichtungen weisen zwei durch Öldruck und mit Hilfe von Federn 80 in Schließstellung gehaltene Überdruckventile auf, welche jedoch von ihren Ventilsitzen abgehoben werden» sobald der Kolben 35 das eine Ende seines Bewegungswegs erreicht, so daß beispielsweise bei einem ausgewählten Winkel von etwa 10° vom vollen Lenkradeinschlag der Druck abgelassen wird. Diese Ventile sind vorzugsweise an den Enden eines die Hadialöffnung 45 schneidenden Längskanals 77 angeordnet. Ein an jedem Ende des Kanals 77 vorgesehener Ventilsitz 78 nimmt eine Kugel 79 auf, die durch eine die ihr naheliegende Kugel und eine Schulter 81 berührende schwache Feder 80 sowie durch den wesentlich höheren Druck des vom Einlaß 20 über die Hut 22, die öffnung 45 und den Kanal 77 kommenden Öls in ihrer Schlieft« stellung gehalten wird. Das eine dieser Ventilglieder, das vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, die Form einer Kugel besitzt, wird vonssinem Sitz abgehoben, sobald sich der Kolben 35 dem Ende seines Bewegungswegs nähert und die Kugel mit der Spitze 83 eines Stößels 84 in Berührung gelangt, welcher bei 85 in das Zylinder-Versehlußglied eingeschraubt isti Diese genaue Ausrichtung jedes Stößels gleicht etwaige · Herstellungsmängel bzw. Größenabweichungen der Seile aus, eo

daß keine Gefahr für eine Beschädigung des Fahrzeugs besteht, wie dies vorkommen könnte, wenn der gesamte Druck des Steuergetriebes auf einen mechanischen Anschlag einwirken würde. Der Stößel wird mittels einer Mutter 86 in seiner eingestellten I«ag6 festgehalten, während ölnö 0-förmige Hingdidhtung 82

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Undichtigkeiten verhindert. Die Größe der Ventile 79 und der Bohrung 45 ist derart bemessen,-daß die ölmenge unter verhältnismäßig geringem Druck zugeführt werden kann·

Gemäß Fig. 3 gehen getrennte, koaxial aufeinander auegeriah.-tete Kanäle 90 und 91 von 'RadiaTbohrungen 92 "bzw· 93 ab, Sie ihrerseits mit den im Verteilerventil 48 vorgesehenen Buten 50 bzw. 51 sowie mit den an beiden Seiten dee Kolbens vorgesehenen Kammern 74 bzw* 70 in Verbindung stehen.

Wenn sich das Fahrzeug geradeaus bewegt, tritt das Druck— fluidum bei 20 in die Vorrichtung ein, strömt über die Nut22 zur Bohrung 45 und in den Kanal 77, wodurch beide Ventile

geschlossen werden. Bas Fluidum strömt weiter über die gemäß iig* 3 im Kolben vorgesehene Hut 43 zu den Hüten 50 und 51 dee Ventils 48, wobei das öl gleichmäßig durch die Kanäle 90 und 91 zu den an beiden Seiten des Kolbens vorgesehenen kammern 74 und 70 gelangt und weiterhin von der Sut 43 im Kolben über die Hüten 50 und 51 zu zwischen den Zähnen 18 der Zahnstange vorgesehenen Eadialbohrungen 53 und 97 und über die Austrittsöffnung 56 zur nicht dargestellten Pumpe fließt.

Wenn der Kolben durch Drehen der Welle 60 nach rechte bewegt wird_r wobei das Ventil 43 durch die Schraube 66 bewegt und hierdurch der in der Kammer 74 herrschende Brück erhöht

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wird, strömt das öl durch die Einlaßöffnung 20, die Nut 22, die Sadialöffnung 45, die Nut 43, die Hut 50, die Bohrung 92 und den Kanal 90 zur Kammer 74. Bei dieser Bewegung des Kolbens wird das öl aus der Kammer 70 über den Kanal 91» die Öffnung 93» die Mut 51 und durch die Hadialbohrung 97 zur Pumpe verdrängt. Am Ende des zulässigen Krafthubs des Kolbens hebt die rechte Stößelspitze 83 die ihr naheliegende Kugel 79 von deren Sitz ab, so daß der Druck von der Einlaßöffnung 20 zur Kammer 70 gelangt, wobei eine nach rechts erfolgende Bewegung des Kolbens 35 beendet wird, da das gesamte Druoköl zum Behälter zurückfließt. Folglich ist keinerlei Gefahr für die Vorrichtung und den Fahrer vorhanden, während der,fahrer zwar in def Lage ist, das Lenkrad

von Hand zu drehen, jedoch nicht genügend Kraft aufbringt, um eine Beschädigung rau verursacheni

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Claims (8)

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Patentansprüche

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1» Kraftbetätigtes Lenkgetriebe, bestehend aus einem Zylinder mit einer Einlaß- und einer Austrittsöffnung für das i'luidum, einem gleitfähig in den Zylinder eingesetzten Kolben, mit Öffnungen und Kanälen für den Durchfluß von Fluidum von der Einlaßöffnung zu an beiden Enden des Kolbens im Zylinder vorgesehenen Kammern und von diesen zur Fluidum-Austrittsöffnungj einer durch den Kolben angetriebenen Abtriebswelle, einem im Kolben begrenzt geradlinig hin- und herbewegbaren Verteilerventil sowie einer mit dem Ventil verschraubten Betätigungswelle zum Hin- und Herbewegen

bei des Ventils und des Kolbens, wobei /der Hin- und Herbewegung des Ventils Verbindungen wirksam werden, welche das ELuiduBi der einen Kammer zuführen und es zwecks Bewegung des Kolbens aus der anderen Kammer freigeben, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung aufweist, welche die durch das KLuidum hervorgerufene Bewegung des Kolbens beendet, bevor der Kolben das linde seines Bewegungswegs erreicht.

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beendigung der Kolbenbewegung durch das ELuidum einen den Kolben von einer Kammer zu anderen

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durchsetzenden und mit einer im Kolben vorgesehenen Öffnung für den Durchfluß von Betätigungsfluidum in Verbindung stehenden Kanal, an den Enden des Kolbens vorgesehene, den Kanal schließende Ventile sowie Mittel zum öffnen des Ventils an dem Kolbenende aufweist, welches dem Ende seines Bewegungssregs am nächsten liegt.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Offnen der an den Enden des den Kolben durchsetzenden Kanals vorgesehenen Ventile an den beiden Zylinderenden angeordnete, einstellbare Glieder aufweisen, welche jeweils mit dem am entsprechenden Kolbenende vorgesehenen Ventil in Berührung zu gelangen vermögen.

4. Lenkgetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Enden des Kanals vorgesehenen Ventile federbelastete Einwegoventile sind.

5. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerventil ringförmig ist und von einem Kanal durchsetzt wird, durch welchen Druckfluidum vom einen Ventilende zum anderen zwecks Ausgleichs ' des Drucks zu beiden Seiten des Ventils hindurchzutreten

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vermag, wobei das Ventil in der ausgewählten Stellung im Kolben gehalten wird, solange sich die Betätigungswelle nicht bewegt.
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6. Lenkgetriebe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Ende des Verteilerventils und dem Kolben, in welchem as angeordnet ist, je eine federnde Scheibe zur nachgiebigen Halterung des Ventile in seiner ivlittellage angeordnet ist und das Ventil nahe jeder Federscheibe mit Schlitzen versehen ist, um ein Hindurchetrömen des Druckfiuldums durch den Kanal zu ermöglichen und hierbei den Druck an beiden Enden des Ventilsjauszugleichen und bei der bewegung der Betätigungswelle und des Ventils eine Puffer- bzw. Druckkolbenv/irkung zu verhindern.

7. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder einen iDeil eines Gehäuses mit einander schneidenden iiohrungen darstellt, von denen die eine den Kolben und die andere die Abtriebswelle aufnimmt, welche über eine Kitzel-Zahnstangen-Verbindung mit dem Kolben verbunden ist.

8. Lenkgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die !"luidum-Einlaßöffnung der HitzeiSahnstange diametral gegenüber angeordnet ist und in eine verengte koaxiale Bohrung übergeht und im Kolben ein Verteilerschlitz vorgesehen ist, dessen Breite der verengten Bohrung entspricht , wodurch der Kolbendruck an der Seite der Zahnstange -herabgesetzt wird.

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