DE1800725A1 - Lenkgetriebe - Google Patents

Description

• Lenkgetriebe Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Fahrzeuge, insbesondere allgemein üblic-her Bauart, mit einem Zaharitzel, das zusammen mit der Lenksäule drehbar ist und dessen Drehbewegung die gewünschte Lenkbewegung eines Elementes herbeiführt, das mit den lenkbaren Bahrzeugrädern verbunden ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe zu schaffen, das einen hohen Wirkungsgrad und eine kompakte Konstruktion bei niedrigen Anschaffungs-und Unterhaltungskosten aufweist. Weiterhin soll das erfindungsgemäße Lenkgetriebe die Anwendung einer hydraulischen Servolenkung gestatten, und zwar wiederum bei geringen Kosten und in vorteilhafter Einfachheit.
• Erfindungsgemäß umfaßt ein Lenkgetriebe für Fahrzeuge ein Lenkgetriebegehäuse, ein Ritzel mit zylindrischer Hüllkurve, das in-diesem Gehäuse durch die Lenksäule um eine erste Achse drehbar gelagert ist, wobei diese Achse im wesentlichen der der Lenksäule entspricht, und ein Zahnsegment, das mit dem Ritzel in Eingriff steht und in dem Gehäuse um eine zweite Achse drehbar gelagert ist, wobei die zweite Achse sich in einer Ebene befindet, die zu einer die erste Achse umfassenden Ebene parallel ist und wobei das Segment geeignet ist, eine Ausgangswelle auf dieser zweiten Achse in Drehbewegung zu versetzen. Die Achsen können relativ zúeinander schräg verlaufen.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Segment über ein Lenkersystem mit den Lenkschenkeln eines Paares lenkbarer Fahrzeugräder verbunden sein und zwar mittels zweier Lenkhebel, die sich mit dem Segment bewegen, wobei die beiden Hebel als ein zweiarmiges Hebelelement ausgebildet sein können und wobei der Hebel und das Lenkersystem so angeordnet sind, daß sie an den Fahrzeugrädern eine Winkeldifferenz liefern, die als Ackerman-Effekt bekannt ist.
• Die Erfindung umfaßt weiterhin Ausführungsformen, bei denen eine Servounterstützung erhalten wird, wobei eine Ausführungsform, die eine innerhalb des Lenkgetriebegehäuses tätige Flügelpumpe umfaßt, so abgewandelt werden kann, daß sie sowohl als Dampfungseinrichtung wie auch als Servomotor wirksam werden kann. Diese verschiedenen Ausführungsformen und Merkmale werden aus den nachfolgend näher erläuterten Ausführungsbeispielen ersichtlich werden und sind durch die Ansprüche näher gekennzeichnet.
• Da das erfindungsgemäße Lenkgetriebe eine hohe mechanische Wirksamkeit aufweisen kann und dadurch vielleicht zu stark umkehrbar ist, können Däipfungsaittel vorgesehen sein; diese können die Form von federbelasteten Reibungspolstern aufweisen, die in den Wandungen des Gehäuses auf Jeder Seite des Segmentes angeordnet sind und an den Planken des Segments anliegen.
• Wie vorstehend erwähnt wurde, ksnn sich die Erfindung für die Anwendung einer Servounterstützung eignen.
• Zu diesem Zweck kann das Segment Flügel einer Hydraulikpumpe tragen, die sich an seinen Außenflächen in radialer Richtung erstrecken und mit Gleitdichtungen versehen sind, die gegen die Wandung und die innere Umfangsfläche des Gehäuses anliegen. In einem radialen Bereich halbwegs zwischen den Mittelstellungen dieser Pumpenflügel ist im Gehäuse ein fester Flügel bzw. eine feste Wandung angeordnet, die dichtend an der Nabe oder der Welle des Segments anliegt, sodaß eine hydraulische Druckkammer auf jeder Seite des festen Flügels gebildet wird, die sich unter dem Einfluß der Lenkbewegung in ihrem Volumen vergrößert oder verring.rt. Im Gehäuse sind auf Jeder Seite der festen Wandung Öffnungen angeordnet. Xit der Lenksäule oder den Ritzel verbunden sind hydraulische Ventileinrichtungen vorgesehen, die entsprechend dem Richtungssinn der Lenkbewegung und gegebenenfalls proportional zum Dr@hmoment der Lenksäule betätigbar sind, oder direkt durch dne geringe Reaktionebewegung des Ritzels gegenüber dem Segment. In Jedem Fall leiten die Ventileinrichtungen unter Druck stehendes Strömungsmittel BU8 einer geeigneten Strömungsmittelquelle in die eine oder andere der Druckkaiaern, sodaß der Druck auf den einen oder anderen der beweglichen Flügel einwirkt und die Lenkbewegung unterstützt.
• Bei dieser kydraulisch betatigten Ausführmsform sind um die Nabe oder Welle des Segments Dichtungsmittel wie z.B. Ringe in Nuten vorgesehen.
• Bei einer anderen servo-unterstützten Ausführungsform der Erfindung wird auf das Getriebe durch eine Zablistange eingewirkt, die ihrerseits durch einen doppelt wirkenden hydraulischen Motor in Kolbenbauart betätigbar ist.
• Die Erfindung umfaßt außerdem die Anwendung der vorstehend erläuterten Lenkgetriebe in Fahrzeugen, und zwar in einer Weise, die die Bauart der Getriebe nutzbar macht.
• Bei solchen Anwendungsarten ist ein direkt durch das Segment bewegter Lenkhebel über ein Zugglied mit einem von zwei Achsschenkeln verbunden, der seinerseits über eine Spurstange mit dem anderen Achsschenkel verbunden ist. Wegen der kompakten Bauart und guten Einbaufähigkeit des Lenkgetriebes selbst kann das Lenkgetriebe im Fahrzeug auf versehiedene Weise eingebaut sein. Beispielsweise ist bei einer weiteren Anwendungsform des Getriebes, die insbesondere für Traktoren bestimmt ist, das Getriebe und die Lenksäule mittig angeordnet, wobei das Segment zwei jeweils nach einer Seite hervorragende Lenkhebel als Getriebeausgang aufweist, von denen jeder über ein gesondertes Zugglied mit dem Ach8schenkel verbunden ist und wobei die Lenkhebel praktisch einen einzigen zweiarmigen Hebel darstellen. Diese Anordnung wird durch das der Erfindung anhaftende Merkmal erleichtert, das die Ausgangswelle in einer Hauptrichtung liegt, die parallel zur Lenksäule ist oder sich in einer Ebene befindet, die parallel zur Ebene der Lenksäule liegt.
• Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung wird diese naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine einfachere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 eine erste servo-unterstützte Ausführungsform, Fig. 3 eine Ausführungsform mit einer Servoeinheit in Kolbenbauart, Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf die Anwendung des Lenkgetriebes an einem traktor In der einen Schnitt darstellenden Fig. 1 ist eine Ritzelwelle 1 durch Lager 2 in den Seitenwänden 3, 4 des Lenkgetriebegehäuses gelagert, das eine Umfangswandung 5 besitzt.
• Ein Ritzel 6 mit zylindrischer Hüllkurve ist auf der Welle 1 befestigt und die Welle 1 ist zu direktem Drehantrieb mit der nicht gezeigten Lenksäule verbunden und ist natürlich im wesentlichen koaxial zu dieser angeordnet. Ebenfalls in den Wandungen 3 und 4 gelagert ist die iusgangswelle 7 angeordnet, auf der fest ein Zahnsegment 8 angeordnet ist.
• Auf den Flanken des Segments 8 liegen zwei Reibungspolster in Form von Kappen 9 auf, die Federn 10 einschließen und durch diese vorgespannt sind und die als Dämpfungsglieder wirken, indem sie eine Reibungskraft auf das Segment 8 ausüben. Die Achse der Welle 1 kann relativ zu jener der Welle 7 in einer Ebene schräg angeordnet sein, die parallel zu derjenigen der Welle 7 verläuft, wobei die Zähne des Ritzels und des Segments dann natürlich in geeigneter Weise einander entsprechend schraubenförmig ausgebildet sind.
• Bei jeder der Ausführungaformen kann das Ritzel von Lagern getragen sein, die ihrerseits in einer Hälse angeordnet sind, die in dem Gehäuse gelagert ist, wobei der Außendurchmesser der Hälse excentrisch zu ihrer Bohrung verläuft.
• Der Eingriff des Ritzels und des Segments kann dann durch Drehung der IItilse in ihrem Gehäuse eingestellt werden.
• In Fig. 2, in der ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, trägt das Segment 8 auf jeder seiner sich radial erstreckenden Enden einen Pumpenflügel 11, der durch geeignete Dichtungskanten an den Wandungen 3, 4 und 5 anliegt. Von diesen Wandungen wird fest oder mit genügend Freiheit zur dichtenden Selbsteinstellung eine feste, pumpenflügelartige Wand 12 getragen. Jeder Seite der Wand 12 llnmittelbar benachbart ist eine Öffnung 13 durch die afangswandung 5 des Lenkgetriebegehäuses angeordnet. Auf diese Weise wird zwischen jedem Pumpenflügel 11 und der Wand 12 eine hydraulische Druckkammer gebildet und wenn Druckflüssigkeit durch eine der Öffnungen 13 eingerührt wird, so wird das Segment 8 in der entsprechenden Drehrichtung bewegt.
• Die Ritzelwelle 1 ist in diesem Falle durch einen mit 14 bezeichneten Ventilkörper geführt uad es sind Ventile vorgesehen, die beispielsweise jenen der Patentanmeldung Nr. 1 034 349, Großbritannien, entspricht. Auf diese Weise wird bei einer Bewegung der Welle 1 durch den Bahrzeuglenker nach jeder Richtung gegen jeden wesentlichen Drehwiderstand unter Druck stehendes Strömungsmittel eingespeist, um auf einen der Pumpenflügel 11 einzuwirken und dadurch wird eine Servounterstützung der Lenkung bewirkt.
• Falls man es vorzieht, nicht eine drehbewegliche, auf ein Drehmoment ansprechende Ventilbauart nach der vorstehend erwähnten Anmeldung zu benutzen, kann aan der Welle 1 einen kleinen Betrag einer seitlichen Bewegung in ihrer Rotationsebene gestatten und sie mit einem als Kühler wirkenden Zweiweg-Kolbenschieberventil verbinden, wobei eine solche Anordnung eng derjenigen ensp,richt s die in der deutschen Patentanmeldung H 60 175 Ic/59a beschrieben ist.
• Die Pumpenflügel 11 und 12 können in ihrer Konstruktion in weitet Maße verändert und abgewandelt werden. Sie können beispielsweise einen eingepaßten Flügel aus geeignetem Kunststoff umfassen, der zwischen Metallplatten eingesetzt ist, wio es ii wesentlichen aus Fig. 2 ersichtlich ist und in diesem Falle können die Kunststoffelemente 11A in einem Stück mit einer HRlse 11B ausgeführt sein1 die die Nabe des Segmente bildet. Die ganze Anordnung 8, 11 ist natürlich fest mit der Welle 7 verbunden.
• Die Wand 12 umfaßt vorzugsweise Metallplatten, die sandwichartig einen Kunststoffteil einschließen, dessen Kanten in dichtender Berührung mit den Wandungen 3, 4 und 5 hervorspringen und außerdem dichtend an der Nabe des Segments anliegen, Dieses gante Element kann lose befestigt und dadurch positioniert werden, daß es in Ausnehmungen der Wandungen 3 und 4 angeordnet ist Bei der Ausführungsform nach Fig. 3, in der die Teile lediglich schematisch dargestellt sind, ist das Ritzel mit 31 bezeichnet und der Hauptteil des Segments mit 32. Fest oder einstückig mit dem Segment 32 ist ein zweites Zahnsegment 33 verbunden, das alt Zähnen 34A einer Zahnetange 34 in Eingriff steht. Die Zahnstange ist vorzugsweise durch eine Bolsenverbindung bei 35A nit einem doppelt wirkenden Kolbentylinder-Hotor verbunden, der einen Kolben 3513 und einen Zylinder 3§ umfaßt. Der Zutritt von unter Druck stehendem Btrömungsmittel zu einer jeden Seite des Kolbens 35B, durch die vorstehend erwähnten Ventileinrichtungen verursackt eine Krafteinwirkung der Zahnstange 34 auf das Segment 32 in jeder Bewegungsrichtung nur Ausübung einer Servounterstützung.
• In Fig. 4 ist die Anordnung des Ienkgetriebes bei einem Traktor zu sehen.
• Das Lenkgetriebegehäuse 51, das das Ritzel und das Segment einschließt und, falls gewünscht, die Servoeinrichtung, ist in zentraler Lage in einet Traktor angeordnet, dessen Fahrgestell mit 52 bezeichnet ist und der eine Achse 53 aufweist. An den Enden der Achse 53 sind Achsschenkelbolzen 53A gelagert, die die zu lenkenden Räder 54 tragen, die durch Achsschenkel 54A bewegt werden. Die Achsschenkel.54A sind über Zugglieder 55 mit den äußeren Enden eines zweiarmigen Lenkhebels 56 verbunden, der auf der Welle 7 angeordnet ist, d.h. der Ausgangswelle des IenkgetriebesO Durch die Auswahl geeigneter Winkel werden die Räder 54 nach Wunsch entsprechend einer Differentiallenkung gedreht. Diese Anordnung eignet sich in wirtschaftlicher und bequemer Weise für Fahrzeuge, bei denen das Lenkrad in der Mittellage angeordnet ist.
• Patentansprüche :

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Ienkgetriebe für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch ein Lenkgetriebegehäuse (3, 4, 5), ein Ritzel (6) mit zylindrischer Hüllkurve, das in diesem Gehäuse durch die Lenksäule um eine erste Achse drehbar gelagert ist, wobei diese Achse im wesentlichen der der Lenksäule entspricht und ein Zahnsegment (8), das mit dem Ritzel in Eingriff steht und in dem Gehäuse um eine zweite Achse drehbar gelagert ist, wobei die zweite Achse sich in einer Ebene befindet, die zu einer die erste Achse umfassenden Ebene parallel ist und wobei das Segment geeignet ist, eine Ausgangswelle auf dieser zweiten Achse in Drehbewegung zu versetzen.

   2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle mit den Achsschenkeln(54A)eines Paares lenkbarer Fahrzeugräder mittels zweier Lenkhebel(56)verbunden ist, die mit dem Segment(8)beweglich sind, wobei diese Hebel durch ein Lenkersystem mit den beiden Achsschenkeln derart verbunden sind, daß eine als"Ackerman-Effekt" bekannte Winkeldifferenz möglich ist.

   7. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (3, 4, 5) durch Reibung wirksame Dämpfungsmittel (9, 10) aufweist, die am Segment anliegen.

   4. Lenkgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel aus Reibungspolstern bestehen, die auf einander gegenüberliegenden Seiten unter Federbelastung (10) an den Flanken des Segments (8) anliegen.

   5. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennsei¢hnetX daß es mit einer Servoeinrichtung verbunden ist.

   6. Lenkgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Servounterstützung durch Radialflügel bewirkt wird, die zusammen mit dem Segment (8) beweglich sind und Innenräume des Lenkgetriebegehäuses (3, 4, 5) bestreichen, die steuerbar mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels verbindbar sind, sodaß die Radialflügel und diese Innenräume einen Servomotor bilden.

   7. Lenkgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomotor aus einer doppelt wirkenden KolbenwZylinder-Einheit(35B, 36)besteht, die auf das Getriebe über eine Zahnstange (34) einwirkt.

   8. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, das das Strömungsmittel für den Servomotor durch Ventilmittel gesteuert wird, die auf das vom Fahrzeuglenker auf das Ritzel (6) ausgeübte Drehmoment ansprechen, sodaß die Servowirkung voh diesem Drehmoment abhängig ist.

   9. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich mit dem Segment (8) bewegender, einen Innenraum des Lenkgetriebegehäuses bestreichender Radialflügel (11) durch Verdrängung eines Strömungsmittels als Dämpfungselement für die Bewegung des Segmentes (8) dient.

   10. Lenkgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einstellung des Eingriffes zwischen Ritzel (6) und Segment (8) vorgesehen sind.

   11. L@nkgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel in Lagern angeordnet ist, die ihrerseits in einer von Gehäuse (3, 4, 5) getrqenen Hülse gelagert sind, wobei der Außendurchmesser der Hülse excentrisch zu ihrer Bohrung verläuft, sodaß der Eingriff zwischen Ritzel (6) und Segment (8) durch Drehung der Hülse im Gehäuse einstellbar ist.

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