DE1555668A1 - Lenkgetriebe od.dgl. mit Hilfskraftquelle - Google Patents

Description

DR. ING. F. WtTESTHOFF

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1A-28 052

Beschreibung

zu der Patentanmeldung

HYUROSiDEER IIMITED, luton,'Bedfordshire, England

betreffend
lenkgetriebe oder dergl. mit Hilfskraftquelle,

Die Erfindung bezieht sich auf mit Hilfe einer zusätzlichen Kraft zu betätigende Getriebe, insbesondere lenkgetriebe, wie man sie bei Straßenfahrzeugen, Zugmaschinen oder Schiffen verwendet, bzw. wie sie benutzt werden, um unter benutzung einer Hilfskraftquelle nach Wunsch eine bewegung eines Mechanismus in der einen oder anderen Richtung hervorzurufen.

Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen bei derartigen Anordnungen für den Fall, daß diese als Zahnstangen- und Ritzelaggregate ausgebildet sind, bei welchen eine Drehbewegung eines Lenkrades oder dergleichen eine geradlinige Bewegung

eines zweiten Organs hervorruft, um den gewünschten lenkvorgang co

^ odrer d&rgleichen durchzuführen, wobei die erwähnte Hilfskraft ^ z.B. auf hydraulischem Wege auf das zweite Organ aufgebracht

-^ wird, und zwar durch geradlinig arbeitende doppeltwirkende ο

'Motormittel· In solchen Fällen, insbesondere bei Fahrzeugen, "** steht häufig nur wenig Raum zur Verfügung, so daß die arbeitenden Teile möglichst kleine Abmessungen erhalten müssen. Ferner ist

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es häufig erforderlich, Fluchtungsabweichungen zuzulassen, ohne daß die Wirkungsweise und Haltbarkeit der betreffenden Vor-, richtung beeinträchtigt wird. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, Vorrichtungen der genannten Art vorzusehen, die den genannten Erfordernissen der Praxis und weiteren Forderungen ent-

sprechen. Zwar wird die Erfindung bezüglich ihrer Anwendung "bei Lenkgetrieben für Fahrzeuge beschrieben, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung auch in anderen Fällen anwenden läßt, i

Wie schon erwähnt, bezieht sich die Erfindung auf unter Benutzung einer Hilfskraft arbeitende Getriebe der Zahnstangen- und Ritzelbauart; ein solches Getriebe umfaßt grundsätzlich ' ein Ritzel, dem hier angenommen wird, daß es durch einen Fahrer z.B. mit Hilfe eines Lenkrades gedreht werden kann; dieses ! Ritzel greift in eine geradlinig bewegbare Zahnstange ein, von der angenommen sei, daß sie sich geradlinig in entgegengesetzten Richtungen bewegen kann und mit den lenkbaren Eaufrädern eines Fahrzeugs oder anderen zu lenkenden Organen verbunden ist? die

t Bewegungen der Zahnstange werden durch einen doppeltwirkenden

- j -. Druckmittelmotor unterstützt, bei dem es sich gewöhnlich um I

einen Zylinder mit einem hydraulisch zu betätigenden Stößel j handelt. Eine Anwendbarkeit der Erfindung.ist insbesondere, jje-\ doch nicht ausschließlich in Verbindung mit dem betriebe •o gegeben, das in der britischen Patentanmeldung 22 313/63 vom!

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"> 5. Juni 1963 beschrieben ist.
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^ Genauer gesagt sieht die Erfindung einen ringförmigen " ο . :

tn Kolben vor, der in einem Zylinder von ringförmigem Querschnitt

^ω arbeitet und mit der Zahnstange des öetriebes verbunden ist, um geradlinige Bewegungen auszuführen, wobei eine gewisse Gelenkigkeit oder eine ausreichende Biegsamkeit zwischen dem Kolben und'

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:%der Zahnstange vorgesehen ist; ferner sieht die Erfindung Mittel ν vor; die es ermöglichen, den Eingriff der Zahnstange in das

Ritzel· unter Berücksichtigung des Ritzelradius aufrechtzuerhal-' ten. Der Zylinder und der darin arbeitende Kolben bilden prak-.' tisch einen Motor, und dieses Aggregat bildet seinerseits die .erwähnte Hilf skratquelle; natürlich ist in bekannter Weise eine

• Quelle-· für ein hydraulisches oder ein anderes Druckmittel zum ■'.'j'
Betätigen dieses Motors vorgesehen, wobei die Steuerung der Zufuhr des Druckmittels auf bekannte Weise erfolgt, oder aber mit Üilfe der Anordnung nach der vorstehend genannten britischen •Patentanmeldung; hierbei wirkt der Strömungsmitteldruck wahl-Wiee in der einen oder anderen Richtung, um jeweils eine geradlinig« bewegung der Zahnstange hervorzurufen. Damit der radiale

" 'Eingriff zwischen dem Ritzel und der Zahnstange aufrechterhalten

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!wird bzw. eingestellt werden kann, iat vorzugsweise eine Hülse jin Form eines Drucketücks oder eines Gleitlagers vorgesehen. Die Mittel zum Regeln der Zufuhr des Druckmittels sind vorzugsweise mit einer Lenkgehäusekonstruktion vereinigt, die auch das Ritzel aufnimmt und unterstützt, und in welche auch das Gleitlager eingebaut ist; wie schon angedeutet, besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß das die Hilfskraftquelle bildende Zylinder-

[und Kolbenaggregat bei raumsparender Anordnung mit dem Lenkungs-

co gehäuse vereinigt ist, ohne daß äußere, schwer einzubauende Se-

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co standteile verwendet werden, so daß es nur erforderlich ist,

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*** j das eigentliche Lenkungsgehäuse einzubauen.

,„ ' Zu dem genannten Zweck sieht die Erfindung ein mit einer

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t*> [ Hilfskraftquelle ausgerüstetes Lenkgetriebe oder dergleichen vor, j bei dem die Bewegung des durch die Zahnstange und das Ritzel j gebildeten Getriebes durch einen doppeltwirkenden Strömungsmittel

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motor mit einem Zylinder und einem Kolben unterstütet wird, wobei der Kolben des Motors mit der Zahnstange derart verbunden, ist, daß Winkelabweiohungen zugelassen werden können, ohne daß zu hohe Beanspruchungen auftreten, und wobei eine radiale Verstellung des Ritzels gegenüber der Zahnstange ermöglicht ist*

Weiterhin sieht die Erfindung ein mit diner Hilfskraftquelle ausgerüstetes Lenkgetriebe oder dergleichen vor, bei welchem die Bewegungen des durch die Zahnstange und das Ritzel gebildeten Betriebes durch einen ringförmigen doppeltwirkenden Kolben unterstüttt werden, der zwangsläufig und gelenkig mit demjenigen Ende der Zahnstange verbunden ist, welche am weitesten von der Eingriffsstelle zwischen der Zahnstange und dem Ritzel entfernt ist} hierbei arbeitet der ringförmige Kolben in einem die Zahnstange umgebenden Zylinder von ringförmiges Querschnitt und betätigt die Zahnstange über eine Kolbenstange, die sich längs der Zahnstange über eine Strecke erstreckt, welche mindestens gleich der ganzen Länge des.nutzbaren Hubes der Zahnstange ist.

Der Eingriff zwischen dem Ritzel und der Zahnstange wird durch eine Rolle aufrechterhalten, längs deren die Zahnstang· gleitet. Diese Rolle ist so gelagert, daß sie gegenüber dem

Ritzel radial verstellbar ist, und zwar vorzugsweise auf einer

co Deckplatte oder einem anderen Verschlußteil des !»enkungsgehäu-

see, wobei die Rolle vorzugsweise nachgiebig vorgespannt ist.

Gemäß der folgenden -Beschreibung eines Ausführungsbeispiel· sieht die Erfindung somit eine neuartige Konstruktion und Anordnung eines hydraulischen Motors bei einem mit einer Hilfskraftquelle ausgerüsteten Lenkgetriebes vor. Die Zufuhr des

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gebracht sind« Sösait "bildet die" erfiBcliißgf vollständiges Aggregat mit eises? lilfsfeaitcp®!!© lasä einem Ιαϊ:> getriebe j . das wenig* Sai3m "baaiispruoiit Tand weitgehend, uaeapfiMIioi). gegen ungünstige Beanspruchungen ist, welche *,B. durch Verfos> mungen oder Fluehtunssfehler hervorgerufen werden.

Die Erfindung wird im folgenden'an'Hand sohematischer Zeichnungen an einem AusfUhrungsbeispiel näher erläutert·

Fig, 1 zeigt im Längsschnitt die mit der Zahnstange zusammenarbeitende Lenksäule.

Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht, die einen Teilschnitt längs der MnIe 2-2 in Fig. 1 umfaßt.

Die mit 1 bezeichnete Zahnstange ist an beiden Enden zwangsläufig und gelenkig mit Zugstangen 2 verbunden, z.B. durch die in Fig. 1 insgesamt mit 3 bezeichneten Verbindungskonstruktionen. Die Zahnstange 1 kann geradlinig bewegt werden, da in ihre Zähne 1A die Zähne 4A eines Ritzels 4 eingreifen; die Achse des Ritzels 4 verläuft tangential zur Achse der Zahnstange ° 1 und ist in den meisten Fällen in der aus den Zeichnungen er- ^ sichtlichen Weise gegen die iängsachse der Zahnstange geneigt.

■^ Das Ritzel 4 kann zwangsläufig zusammen mit der Lenkweile 5

JJ gedreht werden, bei der es eich in der Praxis um ©ine Iferlänge- *** rung einer hier nicht gezeigten lenksäule handeln kann. Die

Verbindung zwischen der lenJcwelle 6 und dem Ritzel 4 sowie der

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Weil© 5 wird ^^teBiSlg dursiireia Xorsitcf&egXied..7 gebildet^·^v.;; :::^: das-jnit jedem äar bsiäsB Elemante durch- GeIfnkboiaen 7A Τβίρ?;Γ-/ : bundes ist, wobei sin© gewiss®, durch dies? Anordnung gewähr·* ^:X'- .-. leistete Flexibilität erwünaeht ist, da die Welle 5 Tent!!organe umfaßt, die sorgfältig eingebaut und ausgerichtet werden müssen, ':■■' um die Zufuhr des hydraulischen Druckmittels einwandfrei *u| ■' regeln und eine Abdichtung mit Hilfe verschiedener Dichtungen ,' zu ermöglichen; aus den schon erwähnten Gründen muß das Ritzel 4 gegenüber der Zahnstange 1 in einem gewissen Ausmaß verstellbar . sein. In der Praxis bewirkt jedoch die Welle 5, daß das Ritzel 4 gedreht wird, und daher ist eine zwangsläufige Verbindung vorge-. sehen, um die Zahnstange 1 geradlinig zu .bewegen. '. ν .. ;. l· ' .-

Das Lager der Welle 5 und des Ritzels 4, das Ritzel selbst

und die erforderlichen Ventilteile sind in einem lenkgehäusje_: 8

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untergebracht» Gemäß Pig· 2 dient eine Deckplatte 8A des tassenförmigen Gehäuses 8 als Unterstützung für eine Rolle in form eines Druckstücks oder eines Gleitlagers, das bei 9 teilweise dargestellt ist. Dieses Organ liegt an der Zahnstange 1 gegenüber dem Ritzel 4 an und stützt dis Zahnstange quer zu\- ihrer Achse ab. Die Deckplatte 8A kann beim Einbau mit Hilfe von ' Abstimmfolien auf geeignete Weise eingestellt werden, oder es . kann innerhalb der Deckplatte ein gesondertes Druckstück 9 vor-ο gesehen sein, das eine nachgiebige Scheibe oder dergle-iciren

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co aufweist, wie es in Pig. 2 bei 10 angedeutet ist. Worauf es bei "■* ^ dieser Konstruktion ankommt, ist die l'atsache, daß die gleitende

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cn Unterstützung der Zahnstange 1 gegenüber dem Ritzel 4 radial ver-

to stellbar ist. Die Welle 6 ist in dem Gehäuse 8 in einem Kugellager 6a gelagert, das sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen kann. Zwar ist in Pig. 1 ein drehbares Ventil dargestellt,

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doch sei,bemerkt,:daß man auch ein Ventil jeder anderen geeigneten ^auart verwenden könnte.

J ' Die vorstehend beschriebene Konstruktion ist so ausgebil-} det, daß die Zahnstange 1 gegenüber dem Gehäuse 8 nicht vollständig festgelegt ist, sondern innerhalb enger Grenzen zusätzt< - ...

J lieh zu ihrer axialen ""ewegungtauch andere Bewegungen ausführen

j kann. Aus dieser Beschreibung folgt, daß daher auch kleine Bewe- ^!| gungen In anderen Bereichen der Konstruktion ermöglicht werden müssen, wenn das Auftreten übermäßig hoher Beanspruchungen vermieden werden soll·

Die Zahnstange 1 ragt in der Längsrichtung Über eine erhebliche Strecke aus dem. Gehäuse θ heraus. Auf einer Seite unterstützt das ^uehäuse 8 eine innere Zylinderwand 11, die an ihrem äußeren Ende eine äußere Buchse 11A trägt«, Die innere Zylinderwand 11. wird in einem Abstand von einem äußeren Zylinder 12 umschlössen, der ebenfalls durch das Gehäuse 8 unterstützt wird. Die beiden zylindrischen Wände 11 und 12 bilden somit einen mit 14 bezeichneten ringförmigen Arbeitszylinder, in welchem ein ringförmiger Kolben 13 arbeitet, der eine rohrförmige Kolbenstange 13A trägt, die sich nach außen praktisoh bis zum äußeren Ende der Zahnstange 1 erstreckt und mit dieser durch einen BoI-zen 13B verbunden ist. Eine Diohtung 12A dichtet den ringförmigen Zylinder 14 am äußeren Ende ab. Eine weitere Dichtung 12B zwischen den Bauteilen 12 und 8 bewirkt eine Abdichtung des Arbeitszylinders 14 an dessen innerem Ende. Der Kolben 13 arbeitet natürlich als doppeltwirkender Kolben, und um größere Differentia Wirkungen zu vermeiden, sind die radialen Abmessungen der Kolbenstange 13A möglichst klein gehalten.

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Der Bolzen 13B bildet eine gelenkige Verbindung zwischen der Kolbenstange 13A und der Zahnstange 1, so daß kleine Winkelbewegungen möglich sind, wie sie auftreten, wenn die genaue gleichachsige Lage der Zahnstange 1 verändert wird, ohne daß seitliche Belastungen auf den Kolben, den Zylinder oder die zugehörigen Dichtungen aufgebracht werden.

Die Zugstangen 2 sind jeweils zusammen mit dem Gehäuse 8 bzw. dem Zylinder 12 in elastische Manschetten oder Rohrmembranen 15 eingeschlossen, um die betreffenden Teile zu schützen und ein Heraustropfen von Flüssigkeit für den Fall zu verhindern, daß sich an dem Aggregat undtehte Stellen entwickeln.

Man erkennt somit, daß es möglich ist, ein mit eine^r Hilfskraftquelle ausgerüstetes Zahnstangen- und Ritzelgetriebe praktisch als einheitliches Aggregat bei raumsparender Anordnung so auszubilden, daß eine Verstellung in der beschriebenen Weise möglich ist, und daß der die Hilfskraft liefernde Motor, d.h. das Zylinder- und Kolbenaggregat, praktisch mit dem Lenkgetriebegehäuse und den in dieses eingebauten Ventilsteuermitteln vereinigt ist.

In manchen Fällen ist es vorzuziehen, die mechanisch arbeitenden Teile des Betriebes mit Öl zu füllen; wenn die Zahn- ^ stange 1 bewegt wird, ändert sich natürlich der Rauminhalt der O₀ elastischen Manschetten 15, und es ist daher erforderlich, Maß- in nahmen zu treffen, die es ermöglichen, daß das Öl zwischen den ο beiden Innenräumen der Manschetten hin- und herströmt. Zu diesem _w Zweck ist die Rückseite der Zahnstange in der in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise mit einer gefrästen Abflachung versehen. Natürlich ist es außerdem erforderlich,

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hier nicht gezeigte Bohrungen in dem Bauteil 13A vorzusehen, damit das Öl aus dem inneren Ringraum zu der elastischen Manschette 15 am rechten Ende strömen bzw, auf dieser Manschette abströmen kann,

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Bezüglich der Solle oder Scheibe 9 sei bemerkt, daß man bei diesem -üauteil Maßnahmen treffen kann, um die Reibung zu erhöhen und so gegebenenfalls eine gewünschte Dämpfung zu bewirken*

Patentansprüche t

90 9845/05 93

Claims (1)

1. - 10 - U-2S 052

   PATENTAISPS Ü OHS

   1. Mit einer Hilfskraftqtuelle ausgerüstetes Lenkgetriebe oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die betätigung eines Zahnstangen- und Ritzelgetriebes durch einen doppeltwirkenden Strömungsalttelaotor in Fora eines Zylinder» und Kolbenaggregats unterstützt wird, daß der Kolben des Motors mit der Zahnstange so verbunden ist, daß Winkelbewegungen zwischen diesen Seilen auftreten können, ohne daß eine zu hohe Beanspruchung der Teile erfolgt, und daß Maßnahmen getroffen sind, um das Ritzel gegenüber der Zahnstange in radialer Richtung zu verstellen*

   2* Mit einer Hilfskraftquelle ausgerüstetes lenkgetriebe oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigung eines Zahnstangen- und Rotzeigetriebes durch einen ringförmigen doppeltwirkenden Kolben unterstützt wird, der mit demjenigen Ende der Zahnstange zwangsläufig und gelenkig verbunden ist, welcs.es von der Eingriffsstelle zwischen der Zahnstange und dem Ritzel am weitesten entfernt ist, wobei der Kolben in einem Zylinder von ringförmigem Querschnitt arbeitet, welcher die Zahnstange umgibt, und wobei der Kolben alt der Zahnstange durch eine Kolbenstange verbunden ist, die sich längs der

   ο Zahnstange über eine Strecke erstreckt, welche mindestens gleich

   do der ganzen Länge des nutzbaren Hubes der Zahnstange ist·

   ^ 3· !lenkgetriebe oder dergleichen nach Anspruch 1 oder 2,

   co dadurch gekennzeichnet , daß der Eingriff zwischen

   dem Ritzel und der Zahnstange durch eine Scheibe oder Rolle aufrechterhalten wird, längs deren die Zahnstange gleiten kann,

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   - 11 - U-28 052

   wobei die Scheibe oder Rolle so angeordnet ist, daß sie gegenüber dem Ritzel radial verstellt werden kanu,

   4. Lenkgetriebe oder dergleichen nach Anspruch 3» dadurch gekennzeiühnetff daß die Scheibe oder Rolle auf einer Deckplatte oder einem gleichwertigen abnehmbaren ^veraohluSorgan eines Lenkungßgehkttees angeordnet 1st, innerhalb dessen das Ritzel gelagert ist, und durch das hindureh sich die Zahnstange verschieben kann«

   5« Lenkgetriebe oder dergleichen nach Anspruch 3 oder 4» , dadurch gekennzeichnet , daß die Scheibe oder Holle gegen das Ritzel nachgiebig vorgespannt ist.

   6. Lenkgetriebe oder dergleichen nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange an jedem Ende mit Zugetangen gelenkig verblasen 1st»

   71» Lenkgetriebe ©der dergleichen nach Anspruch 1 bis 6_f dadurch gekennzeichnet ₉ daß ein Lenkungagehäuse, in welchem das Hitze! angeordnet let, einen Portsat» in Forst eines äußeren Zylinders aufweist? weloher die Zahnstange in einem Abstand umgibt, ferner einen inneren Zylinder, der sich gleichachsig mit dem äußeren Zylinder innerhalb des letsteren erstreckt und ausamman alt ihm einen Zylinderraum von ringfönai-

   ο gen Querschnitt abgrenzt, einen in dem Zylinderraum arbeitenden

   CO '

   ringförmigen Motorkolben sowie eine zylindrische Kolbenstange, ^ die gleichachsig alt dem äußeren und dem inneren Zylinder an-

   cn geordnet und mit der Zahnstange Jenseits der Enden des äußeren

   ω und des inneren Zylinders verbunden ist und daher eine ein- und ausschiebbare (re-entrant) Verbindung zwischen dem Kolben und der Zahnstange umfaßt·

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   8. .Lenkgetriebe oder dergleichen nach Anspruch 7» dadurch, gekennz.eic ii η e t , daß die Kolbenatange mit der Zaunstange gelenkig verbunden ist·

   9. lenkgetriebe oder dergleichen naoh Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet» defl dl· Zufuhr des Druotaaittele sun Ereeugen der liilfabttätiguafakraft tu den Hotpr aowle da· Abführen 4«b ^ruckmittele von dem Motor duroh In deo Lenkungegehäuse uatergebraohte Ventileittel gesteuert wird·

   909845/0593

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