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Hydraulische Hilfskraftlenkung für Krafffahrzeuge Die Neuerung bezieht
sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, bei der die Lenkspindel
über eine auf ihr sitzende Schnecke eine Getriebewelle antreibt und bei ihrer Drehung
infolge einer Reaktionskraft längsverschiebbar ist und das Lenkgetriebe umlaufende
Kugeln aufweist, die die Gewindeschnecke mit der Mutter verbinden. Bekannte Lenkanordnungen
dieser Art besitzen den Nachteil, daß kurze Reaktionsstöße von den gelenkten Rädern
her ein Flattern des Steuerventils hervorrufen. Wegen des erforderlichen geringen
Axialspieles der Lenkspindel werden die kurzen Reaktionsstöße von den gelenkten
Rädern her nämlich meist unmittelbar auf das Steuerventil übertragen. Dies macht
sich auch am Handlenkrad nachteilig bemerkbar.
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Aufgabe der Neuerung ist es, eine hydraulische Hilfskraftlenkung
für Kraftfahrzeuge der genannten Art derart auszu-
| ß2ir |
| bilden, da einwiandfreies Arbeiten ohne die genannten Nach- |
teile bekannter Hilfskraftlenkungen erreicht wird.
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Ein wesentliches Merkmal der Neuerung besteht in der Vereinigung
folgener Merkmale : a) die Lenkspindel ist in an sich bekannter Weise geteilt, b)
die beiden Lenkspindelteile sind unmittelbar ohne Verwendung zusätzlicher Teile
über ein als Drehmomentwaage dienendes Steilgewinde miteinander verbunden und c)
der getriebene Teil der Lenkspindel ist in an sich bekannter Weise gegen Längsbewegung
gesichert.
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Dadurch, daß die Lenkspindel geteilt und der untere Teil der Lenkspindel
axial nicht beweglich ist, wird erreicht, daß kurze Reaktionsstösse von den gelenkten
Rädern her den unteren Teil der Lenkspindel über die Spindelmutter erst in Drehung
versetzen müssen, ehe die Steuerventile über das Steilgewinde vom oberen längsbeweglichen
Teil der Lenkspindel beaufschlagt werden. Damit wird nicht nur ein Flattern der
Ventile vermieden, sondern es wird auch erreicht, daß am Lenkrad keine Beaktionsstosse
fühlbar werden. Die Anordnung einer geteilten Lenkspindel arbeitet somit vom Lenkrad
her mit der gewünschten Feinfühligkeit und dämpft gleichzeitig die auf das Steuerventil
sehr unangenehm wirkenden Reaktionsschläge von den gelenkten Rädern her.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Neuerung besteht darin, daß
der die Schnecke tragende getriebene Teil an dem
dem treibenden
Teil zugeordneten Ende mit einem mit dem getriebenen Teil fest verbundenen Steilgewinde
ausgerüstet ist und der treibende Teil der Lenkspindel eine fest mit dieser verbundene
Hohlmutter trägt, die über das Steilgewinde greift. Während bei bekannten Hilfskraftlenkungen
mit geteilter Lenkspindel die beiden Lenkspindelteile über eine Klauenkupplung verbunden
sind, greifen gemäß der Neuerung die beiden Lenkspindelteile mittels Steilgewinde
ineinander, wobei der treibende Teil am unteren Ende als Mutter ausgebildet ist.
Von Vorteil ist dabei die durch die Neuerung erzielte einfachere und daher billigere
Bauart.
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Weitere wesentliche Merkmale der Neuerung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung. Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen eines Lenkgetriebe
nach der Neuerung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 ein Lenkgetriebe
mit Kugelumlauflenkung in einem Schnitt durch den getriebenen Teil der Lenkspindel
in der unteren Hälfte mit unterteilter Lenkspindel und der Hilfskraftlenkung, Fig.
2 einen Schnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine andere Ausführung. des
lenksäulenseitigen Endes des Lenkgetriebe in der Darstellungsart nach Fig. 1, Fig.
4 einen-Längsschnitt durch die Lenkspindel eines Getriebes nach der Erfindung im
Bereich des Lenkhilfsgehäuses,
Fig. 5 eine Einzelheit der Hilfskraftlenkung
nach Fig. 4 im Längsschnitt, Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Hilfskolben
der Einrichtung nach Fig. 4, Fig. 7 eine Prinzipdarstellung der Hilfslenkung, teilweise
als Längsschnitt durch das Lenkhilfsgehäuse und Fig. 8 einen Schnitt nach Art der
Fig. 2 durch ein Lenkgetriebe einer anderen bevorzugten Ausführungsform.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Lenkgetriebe hat ein Lenkgetriebegehäuse
1, in welchem das eine Lenkmutter 2 tragende und als Getriebeschnecke ausgebildete
Ende 3 der Lenkspindel 4 und der Lenkzapfen 5 gelagert sind. Der Lenkzapfen 5 hat
in bekannter Weise einen abgekröpften Arm 6, der vorzugsweise über ein Kugelgelenk
den Zapfen 7 der Lenkmutter 2 erfasst. Das Lenkgetriebe ist als Kugelumlaufgetriebe
geringster Eigendämpfung ausgebildet. Das Ende der Lenkspindel ist in einem einstellbaren
Wälzlager 8 geführt, das in dem Lenkgetriebegehäuse einstellbar angeordnet ist.
Auf der anderen Seite der Lenkmutter 2 ist die Lenkspindel ebenfalls über ein Wälzlager
9 in einem Ringflansch 10 des Lenkgetriebegehäuses gelagert.
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Ist die Lenkspindel 4 einstückig, dann besitzt die rohrförmige Lenksäule
11 am Ende eine flanschartige Verstärkung 12, die mit dem Flansch 10 des Lenkgetriebegehäuses
verschraubt ist.
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Das Lenkgetriebe kann aber auch mit einer Lenkhilfe ausgerüstet sein.
In diesem Falle ist die Lenkspindel zweiteilig ausgebildet. Der getriebene Teil
13 der Lenkspindel ist genau so in dem Lenkgetriebegehäuse 1 gelagert wie die Lenkspindel
4.
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Anstelle der rohrförmigen Lenksäule 11 ist in diesem Falle aber ein
mit passendem Flansch versehenes geteiltes Lenkhilfsgehäuse 14 mit dem Lenkgetriebegehäuse
verbunden. Die Gestalt des Lenkhilfsgehäuses wird noch anhand der Fig. 4 genauer
beschrieben werden. Das in das Lenkhilfsgehäuse hineinragende Ende 15 des getriebenen
Teiles 13 der Lenkspindel ist als Steilgewinde ausgebildet, das in eine mit entsprechendem
Innengewinde ausgerüstete Hohlmutter 16 eingreift, die das Ende des treibenden Teiles
17 der das Lenkrad an dem oberen Ende tragenden Lenkhohlspindel bildet (Fig. 4).
Auf diese Weise kann durch Austausch der einteiligen Lenkspindel und der zugehörigen
Lenksäule gegen eine unterteilte Lenkspindel mit Lenkhilfsgehäuse, an das sich natürlich
noch eine allerdings kürzere rohrförmige Lenksäule 11'anschließt, eine normale Kugelumlauflenkung
gegen eine Kugelumlauflenkung mit Lenkhilfe ausgetauscht werden.
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Fig. 3 zeigt das lenksäulenseitige Ende des Lenkgetriebes nach der
Neuerung in einer anderen Ausführungsform. Das Wälzlager 9'ist bei dieser Ausführungsform
durch einen Flansch 12'
| der Lenksäule bzw. durch eine Ringmutter 12"einstellbar, wobei |
| der Flansch bzw. diese Ringmutter durch eine Flachmutter in
ihrer |
| Lage gesichert werden. |
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Die zweckmässigerweise in einem Nadellager 16'des Lenkhilfsgehäuses
geführte Hohlmutter 16 des treibenden Teiles 17 der Lenkspindel besitzt einen ringförmigen
Aussenflansch 18, an dem sich unter Zwischenschaltung von Kugeln oder Rollen 19
beidseitig je eine Druckscheibe 20 und 20'abstützt (Fig. 4). Die Druckscheiben sind
axial verschiebbar aber gegen Drehung gesichert im Lenkhilfsgehäuse 14 gelagert.
Beide Druckscheiben unterliegen Kräften, die bestrebt sind, die Druckscheiben aufeinander
zu gegen den Ringflansch 18 zu drücken. Die Druckkräfte werden beispielsweise durch
im Lenkhilfsgehäuse 14 gelagerte Hilfskolben
| 21 und 21'ausgeübt, die unter der Wirkung von sich am Lenkhilfs- |
| gehäuse abstützenden Druckfedern 22 bzw. 22'stehen. |
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Wie in Fig. 5 dargestellt, können diese Druckfedern mit abgefangener
Vorspannung ausgerüstet sein, indem beispielsweise die Druckfedern 22 und 22'sich
nicht unmittelbar am Lenkhilfsgehäuse, sondern an Ringscheiben 23 bzw. 23'abstützen,
die sich ihrerseits an einen Bund der Bohrung des Lenkhilfsgehäuses anlegen. Bei
entsprechender Einstellung üben diese Druckfedern in der Ruhelage keine Kraft auf
die Druckscheiben aus. Auch werden die Kolben 21 und 21'erst verschoben, wenn der
auf die Kolben ausgeübte Schubdruck die Vorspannung der Druckfedern 22 bzw. 22'überschreitet.
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Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Hilfskolben.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Hilfskolben 24 bzw. 24'in besonderen
Buchsen 25 bzw. 25'im Lenkhilfsgehäuse gelagert.
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Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 4 und 6 können die Hilfskolben
ausser dem Druck von Federn auch noch einem Flüssigkeitsdruck unterworfen werden.
Zu diesem Zweck sind Druckräume, z. B. 26', vorgesehen, denen durch einen Leitunganschluß
27'Drucköl zugeführt wird, und zwar das Drucköl, das auch die Lenkhilfe bewirkt,
wie noch später beschrieben werden wird.
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Hilfskolben der eben beschriebenen Arten können über den Umfang des
Ringflansches 18 bzw. der Druckscheiben 20 und 20'verteilt vorgesehen sein. Auch
können die Hilfskolben ausser mit Druckfedern mit abgefangener Vorspannung auch
noch mit zu-
| sätzlichen Federn 28 und 28'unabgefangener Vorspannung ver- |
sehen sein, wie in Fig. 7 beispielsweise veranschaulicht ist.
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Beim Lenken muß bekanntlich die Rückstellkraft der Lenkräder überwunden
werden. Dabei ist der treibende Teil der Lenkspindel bestrebt, sich auf den gewissermassen
gebremsten getriebenen Teil der Lenkspindel, d. h. also auf das Steilgewinde 15
aufzuschrauben, wodurch der treibende Teil der Lenkspindel eine axiale Verschiebung
innerhalb der Lenksäule und des Lenkhilfsgehäuses 14 erfahren würde. Der axialen
Verschiebung des treibenden Teiles wirken die Rückstellkräfte der Hilfskolben entgegen.
Erst wenn. die Vorspannung der Druckfedern mit abgefangener Vorspannung und gegebenenfalls
der weiteren Druckfedern überwunden wird, führt der treibende Teil der Lenkspindel
und damit der Flansch 18 mit seinen Druckscheiben 20 und 20'eine axiale Bewegung
innerhalb des Lenkhilfsgehäuses aus. Diese Axialbewegung,
wird zum
Bewegen von Steuerkolben für die hydraulische Hilfslenkung benutzt. Man erkennt
aus Fig. 4, daß zu beiden
| Seiten des Druckscheibenpaares 20,20' je ein Steuerzylinder
29 |
| und 29'vorgesehen ist. Die Steuerzylinder verlaufen axial zu |
der Lenkspindel. In jedem Steuerzylinder ist eine Buchse 30 bzw.
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30'angeordnet, in der ein Kolben 31 bzw. 31'verschiebbar gelagert
ist. Die Steuermittel dieser Steuerkolben werden später anhand der Fig. 7 genauer
beschrieben. Hier sei nur hervorgehoben, daß bei der Ausführungsform nach Fig. 4
in der der
| Druckscheibe abgewandten Seite des Steuerkolbens 31'ein kleiner |
| Hilfskolben 32'vorgesehen ist, der sich am Steuerkolben 31'über |
| eine Feder 33'abstützt und im übrigen stirnseitig am Lenkhilfs- |
| gehäuse anliegt. Dieser Hilfskolben 32'ist daher bestrebt,
den |
| Steuerkolben 31'in ständiger Berührung mit der Druckscheibe |
zu halten. Die Druckfeder 33'kann auch als Druckfeder mit abgefangener Vorspannung
ausgebildet sein.
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Die Wirkungsweise der Hydraulischen Lenkhilfe sei nunmehr anhand
der Fig. 7 beschrieben.
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Zu der Anlage gehört eine Ölpumpe 34 mit einem Ölsammelbehälter 35.
Die Druckleitung 36 führt in gegabelten Zweigen zu den spiegelbildlich symmetrisch
ausgebildeten Steuerventilen.
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Die Buchsen 30 bzw. 30'der beiden Steuerventile sind zu diesem Zweck
mit einem Ringkanal 37 bzw. 37'ausgebildet, die über Bohrungen 38 bzw. 38'zu einer
Ringnut 39 bzw. 39'des Steuerkolbens 31 bzw. 31'führen. Eine Ringrippe 40 bzw. 40'bildet
Durchlasschlitze 41 bzw. 41'zu einem Ringkanal 42 bzw. 42',
die
innenseitig in den Buchsen 30 bzw. 30'vorgesehen sind. Die Ringkanäle führen über
Leitungen 43 bzw. 43'zum Lenkzylinder, dessen Bauart bekannt ist und daher nicht
beschrieben zu werden braucht. Die Ringrippe 40 bzw. 40'bildet weitere Schlitze
44 bzw. 44', die zu einer Ringnut 45 bzw. 45'führen, die über Längsschlitze in den
Zylinderraum 46 bzw. 46'und von dort über Leitungen 47 bzw. 47'zur Rückleitung 48
führen. Die Schlitze 44 und 44'sind etwas weiter als die Schlitze 41 und 41'. In
der Nullage des Ringflansches 18 sind beide Schlitzgruppen offen, so daß das Drucköl
der ständig umlaufenden Pumpe 34 ungehindert von der Druckleitung 36 über die Steuerventile
zur Rückleitung 48 fliessen kann. Die zum Lenkzylinder führenden Leitungen 43 bzw.
43'stehen dabei unter gleichem, mässigen Druck, so daß der Lenkzylinder keine Lenkhilfe
leistet.
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Übersteigt die Reaktionskraft am Lenkrad die Vorspannung der Federn
mit abgefangener Vorspannung, dann schraubt sich der treibende Teil der Lenkspindel
auf das Steilgewinde des getriebenen Teiles der Lenkspindel auf oder von diesem
ab. Schraubt sich beispielsweise der treibende Teil auf das Steilgewinde auf, dann
bewegt sich die Hohlmutter 16 und damit ihr Ringflansch 18 und die Druckscheiben
20 und 20'nach links. Dadurch werden auch die Steuerkolben 31 und 31'nach links
verschoben. Die Ringrippe 40 verengt den Schlitz 41, die Ringrippe 40'den Schlitz
44'. Dadurch wird ein Druckanstieg in der zum Lenkzylinder führenden Leitung 43'herbeigeführt.
Nach Massgabe dieser
Drucksteigerung bewirkt der Lenkzylinder in
bekannter Weise eine Lenkhilfe.
| Durch eine Radialbohrung 49'wird auch ein Druckanstieg |
| in das Innere des Steuerkolbens 31'geleitet, wodurch eine sich |
| steigernde Rückstellkraft auf den Steuerkolben 31'erzeugt wird. |
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Da die Hilfskolben 21 bzw. 21'über Leitungen 50 bzw. 50'an die zum
Lenkzylinder führenden Leitungen 43 bzw. 43'angeschlossen sind, übt auch der Hilfskolben
21'eine sich steigernde Rückstellkraft auf den treibenden Teil der Lenkspindel aus.
Bei Ausfall der Lenkhilfe können sich die Druckscheiben 20 bzw.-201 an Anschlägen
51 bzw. 51'abstützen. Die Lenkung arbeitet dann nur noch mechanisch von Hand.
| Durch die verschiedene Breite der Schlitze 41 und 41'bzw. |
44 und 44'wird ein sehr weiches Ansprechen des Ventiles erreicht.
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Aus dem gleichen Anlaß können auch anstelle der Ringkanäle 42 und
42'entsprechend weite über den Umfang der Buchsen 30 und 30'verteilte Bohrungen
vorgesehen sein, die durch Ringnuten miteinander verbunden sind.
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Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Lenkzapfenachse eines Lenkgetriebe,
das sich durch geringe Abmessung auszeichnet. Auch dieses Lenkgetriebe besitzt einen
Kugelumlauf in zwei Kugelketten.
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Die auf diese Weise freilaufend kugelgeführte Spindelmutter 52 besitzt
zwischen den beiden endlosen Kugelketten eine radial verlaufende Bohrung 53, in
die ein Kugelzapfen 54 eingreift, der in ein Auge 55 der Lenkwelle 56 eingepresst
und durch eine Mutter
57 gesichert ist. Mit Hilfe dieser Kraftübertragung
lässt sich die Lenkwelle sehr dicht an die Spindelmutter heranführen.