DE1817940C3 - Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hüfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des ίο Patentanspruch 1.

Eine bekannte Hüfskraftlenkung der angeführten Bauart weist ein in einer Gehäusebohrung angeordnetes mehrteiliges Steuerventil auf, welches durch einen an der Lenkmutter befestigten und in radialer Richtung durch den Hydraulikkolben hindurchgreifenden Betätigungsatm axial verstellbar ist. Eine derartige Anordnung des Steuerventils erfordert eine besondere Ausbildung des Lenkungsgehäuses, dessen Bauvolumen verhältnismäßig groß ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfkraftlenkung mit raumsparenden Außenabmessungen zu schaffen, die besonders bei beengten Einbauverhältnissen beispielsweise in einem Lkw mit einem Kippfahrerhaus, Verwendung finden kann.
Lösungen dieser Aufgabe sind im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 3 angegeben.

Hierbei ist das Steuerventil im Hydraulikkolben so angeordnet worden, daß es keinen zusätzlichen Bauraum des Lenkungsgehäuses verursacht. Dies ist nur bei einer besonders gedrungenen Bauweise des Steuerventils möglich, wobei die Unterbringung von zwei Reaktionskolben und einer Mittenzentrierung für das Steuerventil ein besondereres Problem darstellt. Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt ein äußerst kurzbauendes Lenkgetriebe, welches besonders für den Einbau in Kraftfahrzeuge mit einem Kippfahrerhaus geeignet ist.

Nachstehend ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen und anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Hydraulikkolben mit durchgehender Kolbenbohrung in einem Lenkgetriebegehäuse, in

Fig.2 den Querschnitt nach der Linie H-II in Fig. 1, in

F i g. 3 einen Teil des Längsschnittes nach der Linie III-III in F i g. 1 in größerem Maßstab, in

F i g. 4 einen Schnitt durch ein Steuerventil, in

F i g. 4a den Schnitt nach der Linie IVa-IVa in F i g. 4, in

Fig. 5 den Querschnitt in größerem Maßstab nach der Linie V-V in F i g. 1 und in

F i g. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Steuerventils im Hydraulikkolben.

In F i g. 1 bis 5 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel ein Hilfskraftlenkgetriebe dargestellt, bei dem die Längenausdehnung des Gehäuses von der Lenkstockwelle bis zum Lenkspindelanschluß kürzer als diejenige von »>- Lenkstockwelle bis zum unteren Gehäuseende ist. Dabei ist eine Lenkschnecke 2 in einem Lenkgetriebegehäuse 3 aufgenommen und trägt einen kerbverzahnten Lenkspindelanschluß 1. Die Lenkschnecke 2 ist an ihrer Antriebsseite mittels eines Radialaxiallagers 4 in einem Deckelflansch 5 des Lenkgetriebegehäuses 3 gelagert. Das andere Ende der L enkschnecke 2 ist mittels eines Radiallagers 6 im Boden des Lenkgetriebegehäuses abgestützt. Das Lenkgetriebegehäuse 3 weist zwei durch einen Hydraulikkolben 7 voneinander

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getrennte Druckräume 8 und 9 auf. Ein Zahnsegement 10 einer Lenkstockwelle 11 ragt in den Druckraum 9 hinein und kämmt mit einer am Hydraulikkolben 7 angeordneten Zahnstange. Im Hydraulikkolben 7 ist zwischen zwei Axiallagen. t2 und 12a eine begrenzt drehbare Kugelmutter 13 mit einem in Axialrichtung überstehenden Mitnehmer 14 angeordnet, dessen als Zapfen 15 ausgebildetes Ende durch eine Anschlagbohmng 16 in ein senkrecht und außermittig zum Hydraulikkolben 7 angeordnetes Steuerventil 17 eingreift. Die Kugelmutter 13 ist über eine Kugelkette 18 schraubbeweglich mn der Lenkschnecke 2 verbunden. Ein Kugelumlaufrohr 19 ermöglicht den kontinuierlichen Kugelumlauf. Die Axiallager 12 und 12a sind durch einen Bohrungen 21 aufweisenden Gewindering 20 im Hydraulikkolben 7 spielfrei gehalten.

Das Steuerventil 17 besteht aus einem Ventilkolben 22 mit zwei Kolbennuten 23 und 24 und einer Raaialbohrung 25, in die der Zapfen 15 des Mitnehmers 14 eingreift. Die Kolbennuten 23 und 24 weisen Führungsstege 26 mit Ausnehmungen für den öidurchfluß auf, um eine sichere Führung des Kolbens 22 in einer Steuerbüchse 27 zu gewährleisten. Die Bohrung für das Steuerventil 17 im Hydraulikkolben 7 mündet beiderseits innerhalb einer Dichtung 55a bzw. 56a zweier Längsnuten 55 bzw. 56 für den Druckmittelzulauf. Ferner sind , einander gegenüberliegenden, axialen Bohrungen 28 und 29 des Ventilkolbens 22, zwei Reaktionskolben 30 und 31 angeordnet. Diese sind in Halbscheiben 32 und 33 eingehängt, die ihrerseits mit Schrauben 34 und 35 am Hydraulikkolben 7 befestigt sind und sich an einem Anschlag 36 bzw. 37 abstützen. In den Reaktionskolben 30 bzw. 31 ist eine axiale Bohrung 38 bzw. 39 angeordnet, die über radiale Bohrungen 40 und 41 bzw. 42 und 43 mit der Kcibennut 23 bzw. 24 verbunden ist. Außerdem ist in einer der axialen Bohrungen 38 bzw. 39 eine Feder 44 angeordnet, die den Ventilkolben 22 spielfrei in Anlage an den Zapfen 15 hält.

Die Winkelstellung der Kugelmutter 13 und des Ventilkolbens 22 in Neutralstellung ist durch eine Mittenzentrierung 45 festgelegt. Zur Aufnahme der Mittenzentrierung 45 ist im Mitnehmer 14 eine Bohrung 46 angeordnet, in der eine vorgespannte Feder 47 zwischen zwei Anschlagbolzen 48 und 49 gehalten wird, die sich ihrerseits in einer Rille 50 der Kugelmutter 13 an zwei Stellschrauben 51 und 52 mit konischen Spitzen abstützen, die im Hydraulikkolben 7 eingeschraubt und durch Kontermuttern 53 und 54 gesichert sind. Durch Ein- bzw. Ausdrehen der Stellschrauben 51 und 52 wird die Mittellage der Kugelmutter 13 und damit auch die hydraulische Mitte des Steuerventils 17 eingestellt.

Die Zuführung des Druckmittels zum Steuerventil 17 erfolgt über die beiden im Hydraulikkolben 7 angeordneten Längsnuten 55 und 56, die über Querbohrungen 57 und 58 miteinander verbunden sind und von denen die eine Längsnut 55 über eine Gehäusebohrung 59 mit einem Zulaufanschluß 60 in Verbindung steht. Eine weitere Längsnut 61 für den Druckmitteirücklauf ist zwischen den beiden Längsnuten 55 und 56 angeordnet. Die Längsnuten 55, 56 und 61 sind durch die entsprechenden Dichtungen 55a, 56a und eine Dichtung 61a gegen Ölverlust gesichert. Während die beiden Längsnuten 55 und 56 das Druckmittel den Stirnseiten des Steuerventils 17 zuführen, erfolgt die Rückführung des Druckmittels vom Steuerventil 17 zur Längsnut 61 über zwei Bohrungen 63 und 64, die an zwei Ringnuten 65 und 66 der Steuerbüchse 27 angeschlossen sind.

Zwischen Zulaufanschluß 60 und einem Rücklaufanschluß 62 ist ein Nachsaügeventil 67 im Lenkgetriebegehäuse 3 vorgesehen, um bei Ausfall der Servopumpe, in welchem Fall die Lenkkraft von Hand allein aufzubringen ist einen ungehinderten Austausch des Druckmittels zwischen den beiden Druckräumen 8 und 9 zu ermöglichen. Die Zuführung bzw. Rückführung des Druckmittels zwischen Steuerventil 17 und dem Druckraum 8 erfolgt über die Kolbennut 23, einen Kanal

ίο 68, einem um die Kugelmutter 13 herumführenden Zwischenraum 69 und über die Bohrungen 21 im Gewindering 20, während die Rückführung bzw. Zuführung des Druckmittels zwischen Steuerventil 17 und Druckraum 9 über die Kolbennnut 24 und einen Kanal 71 im Hydraulikkolben 7 erfolgt Die für diese Verbindung vorgesehenen Bohrungen in der Steuerbüchse 27 sind mit 72 und 73 bezeichnet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung ist folgende:

In Neutralstellung des Steuerventils 17, wenn also keine Drehung am Lenkhandrad erfolgt fließt das Druckmittel von einer nicht dargestellten Servopumpe in den Zulaufanschluß 60 und weiter über die Gehäusebohrung 59 und die Längsnuten 55 und 56 zu den Stirnseiten des Steuerventils 17. Da wegen der Mittenzentrierung 45 des Mitnehmers 14 die Steuerkanten zwischen Ventilkolben 22 und Steuerbüchse 27 geöffnet sind, strömt das Druckmittel von den Stirnseiten her in die Kolbennuten 23 und 24 ein, von hier in die Ringnuten 65 und 66 der Steuerbüchse 27 und weiter durch die Bohrungen 63 und 64 drucklos in die Rücklaufnut 61, von wo über den Rücklaufanschluß 62 die Rückführung des Druckmittels über einen Druckmittelbehälter zur Eingangsseite der Servorpumpe erfolgt.

Sobald aber durch Drehen am Lenkhandrad eine Lenkbewegung eingeleitet wird, dreht sich die Lenkschnecke 2, beispielsweise nach rechts, die über die Kugelkette 18 die Kugelmutter 13 und damit auch den Hydraulikkolben 7 nach links verschiebt. Da die Kugelmutter 13 drehbar gelagert ist, macht sie eine begrenzte Drehbewegung nach rechts gegen die Kraft der Mittenzentrierung 45 mit, bis bei Maximalausschlag der Mitnehmer an der Wandung der Anschlagbohrung 16 anliegt. Damit verstellt der Mitnehmer 14 bzw. dessen als Zapfen 15 ausgebildetes Ende den Ventilkolben 22 des Steuerventils 17 nach rechts. Dabei wird die Kolbennut 23 von der einen Stirnseite getrennt und stärker mit der Ringut 65 der Steuerbüchse 27 verbunden, während die Kolbennut 24 von der Ringnut 66 getrennt und stärker mit der anderen Stirnseite verbunden wird. Dadurch ist die Längsnut 55 hydraulisch vom Steuerventil 17 getrennt und das Druckmittel strömt unter Druckaufbau von der anderen L?ngsnut 56 über die Kolbennut 24 durch die Bohrung 73 in der Steuerbüchse 27 und den Kanal 71 in den Druckraum 9 und bildet somit eine Hilfskraft, die den Hydraulikkolben in Richtung eines Pfeiles 74 in F i g. 1 verstellt. Gleichzeitig wird das Druckmittel aus dem gegenüberliegenden Druckraum 8 verdrängt. Es fließt durch die Bohrungen 21 im Gewindering 20, über den Zwischenraum 69, den Kanal 68 die Bohrung 72, die Kolbennut 23, die Ringnut 65 und über die Bohrung 63 in die Längsnut 61 zurück, die mit dem Rücklaufarischluß 62 in Verbindung steht. Gleichzeitig werden beim Lenken die beiden Reaktionskolben 30 und 31 mit dem unterschiedlichen Druck der beiden Druckräume 8 und 9 beaufschlagt. So wird beispielsweise bei dem oben erläuterten Lenkvorgang der in der Kolbennut 24

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herrschende Zulaufdruck über die radialen Bohrungen 42 und 43 auf die axiale Bohrung 29 übertragen, ebenso der in der Kolbennut 23 herrschende Rücklaufdruck über die radialen Bohrungen 40 und 41 auf die axiale Bohrung 28. Damit wirkt auf den Ventilkolben 22 ein Differenzdruck, der entgegengesetzt der Verstcllbewegung und proportional den Lenkkräften ist, so daß dem Fahrer das Fahrgefühl einer mechanischen Lenkung, jedoch mit verringertem Kraftaufwand, simuliert wird. Beim Drehen des Lenkhandrades in entgegengesetzter Richtung kehren sich die Vorgänge entsprechend um.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventils in einem Hydraulikkolben zeigt F i g. 6. In einem Lenkgetriebegehäuse 120 mit einem Zulaufanschluß 121 und einem Rücklaufanschluß 122 für das Druckmittel ist ein Hydraulikkolben 123 mit einem Steuerventil 124 vorhanden, das zwei Stirnräume 125 und 126 aufweist. Der Zulauf des Druckmittels zum Steuerventil 124 erfolgt über eine Längsnut 127 und eine Bohrung 128 im Hydraulikkolben 123, in dem in einer Ventilbohrung 129 mit zwei Ringnuten 130 und 131 ein Ventilkolben 132 mit drei Kolbennuten 133, 134 und 135 gelagert ist. Im Innern des Ventilkolbens 132 sind zwei Reaktionskolben 136 und 137. ähnlich wie die Reaktionskolben 30 und 31 im Ventilkolben 22 angeordnet, jedoch mit dem Unterschied, daß die beiden Reaktionskolben 136 und 137 an ihrer Innenseite je eine vorgespannte Feder 138 bzw. 139 aufweisen, die zur Zentrierung des Ventilkolbens 132 dienen. Die Einstellung der hydraulischen Mitte des Steuerventils 124 erfolgt über zwei Stellschrauben 140 und 141, deren exzentrischer Teil 142 bzw. 143 in den Stirnraum 125 bzw. 126 ragt. Über einen an der Kugelmutter 13 sitzenden Zapfen 144, der in eine Bohrung im Ventilkolben 132 ragt, wird zusammen mit diesem die Kugelmutter in einer mittigen Lage gehalten.

Die beiden Stirnräume 125 und 126, die durch Dichtungen 145 und 146 abgedichtet sind, sind mit dem Rücklaufanschluß 122 die Ringnut 130 mit dem einen Druckraum und die Ringnut 131 mit dem anderen Druckraum verbunden. Die Kolbennut 133 ist über eine Ausnehmung 147 an den Stirnraum 125 und die Kolbennut 135 über eine Ausnehmung 148 an den Stirnraum 126 angeschlossen. Bei Neutralstellung des Steuerventils 124 fließt das Druckmittel vom Zulaufanschluß 121 über die Längsnut 127 und die Bohrung 128 in die Kolbennut 134 und gelangt von hier über die Ringnut 130, die Kolbennut 133 und die Ausnehmung 147 in den Stirnraum 125 und gleichzeitig über die Ringnut 131, die Kolbennut 135 und die Ausnehmung 148 in den Stirnraum 126 und von diesem zum Rücklaufanschluß 122. In Lenkstellung, wenn beispielsweise der Ventilkolben 132 durch den Zapfen 144 in der Zeichnung nach oben verstellt ist, wird die Kolbennut 134 von der Ringnut 130 und die Ringnut 131 von der

:o Kolbennut 135 getrennt, so daß der drucklose DruckmiUelumlauf gesperrt ist. Dann strömt das Druckmittel unter Druckaufbau von der Ringnut 131 über eine nicht dargestellte Bohrung in den einen Druckraum, während das drucklose öl aus dem anderen Druckraum verdrängt wird und über eine nicht gezeichnete Bohrung zur Ringnut 130 fließt. Von hier gelangt das Druckmittel über die Kolbennut 133, die Ausnehmung 147, den Stirnraum 125 und den Rücklaufanschluß 122 zur Saugseite der Servopumpe. Beim

ic Lenken in die andere Richtung gilt das Entsprechende. Die Ringnut 131 ist breiter als die Ringnut 130 ausgebildet, um bei der erforderlichen Breite des Zapfens 144 eine genügend große Überschneidung der Steuerkanten zu erreichen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Servopumpe, einem Hydraulikkolben, der das Lenkgetriebegehäuse in zwei Druckräume unterteilt und eine Verzahnung trägt, über die eine Lenkstockwelle verschwenkt wird, und mit einer im Hydraulikkolben drehbar gelagerten Lenkmutter, die mittels eines an ihr angeordneten Mitnehmers ein zur Achse des Hydraulikkolbens senkrecht und außermittig angeordnetes Steuerventil betätigt, dessen Ventilkolben an seinen Enden je eine axiale Bohrung zur Aufnahme zweier Reaktionskolben aufweist und deren innenliegende Seite über radiale Bohrungen mit einer der Kolbennuten des Ventilkolbens hydraulisch verbunden ist, d a durch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (17) im Hydraulikkolben angeordnet ist und einen Ventilkoihen (22) mit zwei Kolbennnuten (23 und 24) mit für den ölfluß durchbrochenen Führungsstegen (26) und eine Steuerbüchse (27) mit zwei Ringnuten (65 und 66) aufweist und daß der Mitnehmer (14) in axialer Richtung von der Lenkmutter absteht und mittels eines Zapfens (15) in eine radiale Bohrung (25) des Ventilkolbens (22) eingreift sowie, daß die Reaktionskolben (30 und 31) mit ihren außenliegenden Enden jeweils in einer fest mit dem Hydraulikkolben (7) verbundenen Halbscheibe (32 bzw. 33) verankert sind, und daß in einer Querbohrung (46) des Mitnehmers (14) eine Mittenzentrierung (45) für das Steuerventil (17) angeordnet ist, die aus einer zwischen zwei Anschlagbolzen (48 und 49) eingespannten Feder (47) besteht, wobei die Anschlagbolzen (48 bzw. 49) in einer Rille (50) des Hydraulikkoibens (7) geführt und zwischen zwei im Hydraulikkolben (7) eingeschraubten und durch Kontermuttern (53 und 54) gesicherten Stellschrauben (51 und 52) mit konischen Spitzen spielfrei gehalten sind.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Reaktionskolben (30 bzw. 31) eine relativ zur Mittenzentrierung (45) schwache, gegen den Ventilkolben (22) wirkende Feder (44) angeordnet ist.

3. Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Servopumpe, einem Hydraulikkolben, der das Lenkgetriebegehäuse in zwei Druckräume unterteilt und eine Verzahnung trägt, über die eine Lenkstockwelle verschwenkt wird, und mit einer im Hydraulikkolben drehbar gelagerten Lenkmutter, die mittels eines an ihr angeordneten Mitnehmers ein zur Achse des Hydraulikkolbens senkrecht und außermittig angeordnetes Steuerventil betätigt, bei dem in axialen Bohrungen an den Enden des Ventilkolbens auf jeweils einem Reaktionskolben wirkende, vorgespannte Zentrierfedern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (124) im Hydraulikkolben (123) angeordnet ist und einen Ventilkolben (132) mit drei Kolbennuten (133, 134 und 135) und eine im Hydraulikkolben (123) angeordnete Ventilbohrung (129) mit zwei Ringnuten (130 und 131) aufweist, die an die Druckräume des Servomotors angeschlossen sind, und daß der Mitnehmer in axialer Richtung von der Lenkmutter absteht und mittels eines Ziapfens (144) in eine radiale Bohrung des Ventilkolbens (132) eingreift wobei im Hydraulikkolben (123) befestigte Stellschrauben (140 und 141) mit je einem aiuf den Reaktionskolben (136 bzw. 137) wirkenden, exzentrischen Teil (142 bzw. 143) für die Fixierung des Ventilkolbens (132) auf hydraulische Mitte vorgesehen sind