DE19732874B4

DE19732874B4 - Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19732874B4
Application number: DE19732874A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiro Kani Suzuki; Shinichi Kani Hagidaira; Yoshiyuki Kani Tsukada; Masashi Minokamo Takai
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: US5964315A; KR19980018206A; KR100274863B1; DE19732874A1

Abstract

Servolenkvorrichtung
– mit einer Antriebswelle (4), die mit einem Lenkrad verbunden ist,
– mit einer Abtriebswelle (2), die mit den Rädern verbunden ist,
– mit einem Torsionsstab (5), der mit der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (4) und die Abtriebswelle (2) den Torsionsstab (5) verdrehend relativ zueinander drehbar sind und eine Hilfskraft in Abhängigkeit vom Maß der Relativverdrehung erzeugt wird,
– mit einem Bauteil (50), das sich zusammen mit der Abtriebswelle (2) dreht,
– mit einem Paar Federbauteilen (13), die die Antriebswelle (4) klemmend angeordnet sind,
– mit einem 1. Stützabschnitt (17), der an dem Federbauteil (13) ausgebildet ist,
– mit einem 2. Stützabschnitt (20), der am Außenumfang der Antriebswelle (4) ausgebildet ist und in einem neutralen Zustand zwischen der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2) dem 1. Stützabschnitt (17) zugewandt ist,
– mit einer Kugel...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Servolenkvorrichtung mit einem Torsionsstab.
Bei einer Servolenkvorrichtung, die den Torsionsstab verwendet, kann der Torsionswiderstand des Torsionsstabes als ein Reaktionsfaktor eines Lenkrades angeführt werden.
Da aber der Torsionswiderstand des Torsionsstabes beim neutralen Zustand des Lenkrades fast nicht vorhanden ist, wird seine Neutralsteifigkeit schwächer und somit seine Stabilität beim Geradeausfahren eines Fahrzeugs schlechter.

Daher sind verschiedene Servolenkvorrichtungen vorgeschlagen, mit denen die Neutralsteifigkeit durch Verleihen der Vorwahlkraft erhöht werden kann. Sie sind bereits bekannt, wie beispielsweise aus der JP-6-171520A bzw. JP3-139470A.

Bei der In JP-6-171520A beschriebenen Servolenkvorrichtung ist die Antriebswelle in die Abtriebswelle eingesetzt und zwischen den beiden Wellen ein Raum gebildet, in dem ein ringförmiges Federbauteil angeordnet ist. Das Federbauteil ist so gestaltet, daß dessen eine Stelle geschnitten und von der geschnittenen Stelle aus nach links und rechts aufgemacht werden kann. Außerdem sind beide Stifte der Antriebs- und Abtriebswellenseite vorgesprungen, wobei sie jeweils in die zuvor beschriebene geschnittene Stelle des Federbauteils eingesetzt sind.

Drehen sich die Antriebswelle und die Abtriebswelle in diesem Zustand zueinander, so läßt sich die Neutralsteifigkeit erhöhen, da das ringförmige Federbauteil von der geschnittenen Stelle aus aufgemacht und eine Gegenkraft der Feder sich als Vorwahlkraft auswirkt.

Die in der JP-3-139470A beschriebene Servolenkvorrichtung ist auch so gebildet, daß die Antriebswelle in die Abtriebswelle eingesetzt ist und im zugewandten Abschnitt der beiden Wellen jeweils ein Vorsprung vorgesehen ist. Dabei ist eine Blattfeder angeordnet, die die beiden Vorsprünge klemmt.

Drehen sich die Antriebswelle und die Abtriebswelle in diesem Zustand zueinander, so läßt sich die Neutralsteifigkeit erhöhen, da Phasen der beiden Vorsprünge miteinander nicht übereinstimmen und die Federkraft der Blattfeder sich als Vorwahlkraft auswirkt.

Bei der oben angeführten, in JP-6-171520A beschriebenen Servolenkvorrichtung ergeben sich aber Schwierigkeiten, diese Vorwahlkraft zu bestimmen.

Soll die Vorwahlkraft beispielsweise vergrößert sein, so muß auch die Durchbiegungsmenge des ringförmigen Federbauteils bei Anfangseinstellung vergrößert sein. In stark durchgebogenem Zustand des ringförmigen Federbauteils verschlechtert sich aber seine Einbaumöglichkeit.

Um die Einbaumöglichkeit erhöhen zu können, soll man dementsprechend die Federkonstante vergrößern, so daß die Durchbiegungsmenge des ringförmigen Federbauteils bei der Anfangseinstellung verkleinert werden kann. Aber je größer die Federkonstante wird, desto größer wird die Spannung der Feder, wobei es möglich ist, daß sie im normalen Anwendungsbereich beschädigt wird.

Bei der in JP-3-139470A beschriebenen Servolenkvorrichtung kann sich Wackeln ergeben, wenn die Vorsprünge der beiden Wellen miteinander nicht präzis symmetrisch übereinstimmen und dadurch Dispersion der Vorwahlkraft entsteht. Sollen diese Vorsprünge präzis zur Symmetrie gebracht werden, um den zuvor beschriebenen Nachteil zu vermeiden, so erfordert es genauere Präzision, so daß die Produktivität sich dementsprechend verschlechtert.

Aus der US-5233906 A ist bereits eine Servolenkvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese bekannte Servolenkvorrichtung vorteilhaft weiterzubilden. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und in den Unteransprüchen dargestellt.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt.
1 einen Querschnitt der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 1. Ausführungsbeispiel.
2 einen Querschnitt des Federaufnahmeraumes 9 der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 1. Ausführungsbeispiel.
3 eine Schieldarstellung der das Federbauteil 13 bildenden Blattfeder gemäß dem 1. Ausführungsbeispiel.
4 einen Querschnitt, gezeigt den Zustand der Relativdrehung der Antriebswelle und der Abtriebswelle in der 2.
5 eine teilvergrößerte Darstellung der 4.
6 einen Querschnitt des Federaufnahmeraumes 9 der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 2. Ausführungsbeispiel.
7 eine Schieldarstellung einer Blattfeder, die bei Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 3. Ausführungsbeispiel verwendet ist.
8 einen Querschnitt des Federaufnahmeraumes 9 der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 4. Ausführungsbeispiel,
9 einen Querschnitt, gezeigt den Zustand der Relativdrehung der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 2 in der 8.
10 eine vergrößerte Querschnittdarstellung des Federaufnahmeraumes 9 der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 5. Ausführungsbeispiel.
11 eine vergrößerte Darstellung einer Blattfeder, die das Federbauteil 13 gemäß dem 5. Ausführungsbeispiel bildet.
12 einen Querschnitt der Zahnstange und Ritzeltyp-Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 6. Ausführungsbeispiel, gezeigt ein Anordnungsbeispiel des Federaufnahmeraumes in den Walzendrehschieber 8.
13 einen Querschnitt der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 7. Ausführungsbeispiel.
14 eine Darstellung, gezeigt einen angeordneten Zustand des plattförmigen elastischen Bauteiles gemäß dem 7. Ausführungsbeispiel.
15 eine vrgrößerte Darstellung der Blattfeder 36 als des plattförmigen elastischen Bauteiles gemäß dem 7. Ausführungsbeispiel.
16 einen Querschnitt der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 8. Ausführungsbeispiel, gezeigt nach der Linie XVI-XVI in 17.
17 eine Darstellung, die den angeordneten Zustand des plattförmigen elastischen Bauteiles gemäß dem 8. Ausführungsbeispiel.
18 eine Darstellung, die den angeordneten Zustand des plattförmigen elastischen Bauteiles gemäß dem 9. Ausführungsbeispiel, sowie ein Anwendungsbeispiel der Blattfeder 47 und Nocke 48 als des plattförmigen elastischen Bauteiles zeigt.
19 einen Querschnitt der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 10. Ausführungsbeispiel sowie ein Anwendungsbeispiel des Befestigungsringes 50 in den Walzendrehschieber zeigt.
20 eine Darstellung, die einen angeordneten Zustand des plattenförmigen elastischen Bauteiles in den Befestigungsring 50 gemäß dem 10. Ausführungsbeispiel zeigt.
21 eine Darstellung, die einen angeordneten Zustand des plattenförmigen elastischen Bauteiles in den Befestigungsring 50 gemäß dem 11. Ausführungsbeispiel sowie ein Anwendungsbeispiel von Blattfeder 47 und Nocke 48 als plattförmigem elastischem Bauteil zeigt.
22 einen Querschnitt der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 12. Ausführungsbeispiel.
23 einen Querschnitt der weiteren Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 12. Ausführungsbeispiel.
24 eine Modelldarstellung in der Umgebung der Lauffläche 30 gemäß dem 13. Ausführungsbeispiel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
In 1 bis 5 ist die Leistungslenkvorrichtung des 1. Ausführungsbeispieles der Erfindung gezeigt.
Bei der in 1 gezeigten integrierten Leistungslenkvorrichtung ist ein nicht gezeigter Kolben im Leistungszylinder 1 integriert, und der Kolben durchdringt die Abtriebswelle 2. Außerdem sind der Kolben und die Abtriebswelle 2 über eine nicht gezeigte Kugelmutter miteinander verbunden.
Der Kolben greift ins nicht gezeigte Zahnsegment ein, wobei dieses Zahnsegment die Bewegung des Kolbens begleitend rollbewegbar angeordnet ist.
An dem obenbeschriebenen Leistungszylinder 1 ist ein Ventilgehäuse 3 befestigt, in dem das Grundende der obenbeschriebenen Abtriebswelle 2 freidrehend gestützt ist.
Die Abtriebswelle 2 ist in ihrer Innenseite hohlförmig ausgestaltet, wobei in der obenbeschriebenen Grundendeseite die Nase der Antriebswelle 4 freidrehend eingesetzt ist.
Die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 sind über den Torsionsstab 5 miteinander verbunden. Das heißt, daß das eine Ende des Torsionsstabes 5 in die Antriebswelle 4 eingesetzt ist, wobei er mit einem seinen eingesetzten Abschnitt durchdringenden Stift befestigt ist. Auch ist das andere Ende des Torsionsstabes 5 auf der Abtriebswelle 2 mit einem nicht gezeigten Stift befestigt.
Die auf solche Weise gestaltete Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 drehen sieh den Torsionsstab verdrehend zueinander.
An der Außenumfangsfläche der in die Abtriebswelle 2 eingesetzten Antriebswelle 4 ist eine Drehspule einteilig gebildet. Auch bildet eine Innenumfangsfläche der Abtriebswelle 2, die der Drehspule 7 zugewandt ist, den Walzendrehschieber 8. Dabei sind die Drehspule 7 und der Walzendrehschieber 8 zueinander relativdrehungsfrei eingepasst, und damit bildet sich ein Steuerventil v.
Drehen sich nun die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 zueinander, so ist der Steuerventil v je nach Drehrichtungen umgeschaltet, und das Betriebsöl ist in den im Leistungszylinder 1 segmentierten Druckraum zugeführt, und das Betriebsöl des anderen Druckraumes ist in den Behälter abgeführt. Dadurch bewegt sich der Kolben, und damit wird das Zahnsegment in Drehung gebracht, so daß eine Hilfskraft den unter der Wirkung stehenden Rädern gegeben ist.
Bei der auf solche Weise gestalteten Leistungslenkvorrichtung ist der Federaufnahmeraum 9 am Endeabschnitt der Abtriebswelle 2 gebildet, und dieser Federaufnahmeraum 9 ist durch ein Dichtungselement 10 von dem Steuerventil v abgesperrt.
Der obenbeschriebene Federaufnahmeraum 9 ist, wie in 2 gezeigt, so gebildet, daß der Endeabschnitt der Abtriebswelle 2 fast quadratisch durchgebohrt ist.
Dabei ist die Antriebswelle 4 in diesen Federaufnahmeraum 9 eingesetzt, und die Antriebswelle 4 klemmend ein Paar Federbauteile 13 vorgesehen, wobei die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen dem Federbauteil 13 und der Antriebswelle 4 angelegt ist.
Um die Außenumfangsfläche der obenbeschriebenen Antriebswelle 4 ist ein Paar Flachflächen 11 pararell ausgebildet. Dann sind diese Flachflächen 11 jeweils der Wandfläche 12 des Federaufnahmeraumes 9 zugewandt, und die Flachflächen 11 sowie die Wandflächen sind in einem Neutralzustand, in dem die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 sich nicht zueinander drehen, parallel gestalten.
Auf den Flachflächen 11 ist ferner ein 2. Stützabschnitt gebildet, der aus einer V- bzw. U-förmige Nute besteht, und auf dem 2. Stützabschnitt 20 ist die Kugel bzw. die Rolle 21 getragen.
Das obenbeschriebene Federbauteil 13 besteht, wie in 3 gezeigt, aus einer Blattfeder, wobei ein 1. Stützabschnitt 17, der aus der V- bzw. U-förmigen Nute besteht, und ein Paar Flachabschnitte 14, die sich an die beiden Seiten des 1. Stützabschnittes 17 anschließen, und ein Paar Konvexabschnitte 15, die sich an die Endeabschnitten der Flachflächen 14 anschließen, und ein Paar Stützfußabschnitte 16, die sich an die Konvexabschnitten 15 anschließen, und ein Paar Verankerungsabschnitte 18, die sich an die Nasen dieser Stützfußabschnitte 16 anschließen, gebildet sind.
Außerdem spielt der obenbeschriebene Konvexabschnitt 15 derart eine Rolle eines Anschlags, daß die Kugel bzw. die Rolle 21, die sich aus dem 1. bzw. 2. Stützabschnitt 17 abtrennt, zwischen dem Federbauteil 13 und der Antriebswelle 4 nicht ausfällt.
In einem freien Zustand des obenbeschriebenen Federbauteiles ist der Abstand zwischen den beidseitigen Verankerungsabschnitten 18, 18 länger als die Weite der Wandfläche 12 des Federaufnabmeraumes 9.
Und ist das Federbauteil 13, wie in 2 gezeigt, beim Aufnehmen in den Federaufnahmeraum 9 angedrückt, und dadurch ist der Verankerungsabschnitt 18 im Eckbereich des Federaufnahmeraumes 9 die Wandfläche 12 und die zu dieser Wandfläche 12 rechtwinklig gestalteten Wandfläche 19 drückend angelegt.
In einem neutralen Zustand, in dem die Antriebswelle 4 und die Antriebswelle 2 sich nicht zueinander drehen, ist dann der obenbeschriebene 2. Stützabschnitt 20 dem 1. Stützabschnitt 17 des obenbeschriebenen Federbauteiles 13 zugewandt, so daß in einem das Federbauteil 13 verankerten Zustand der Abstand zwischen dem 1. Stützabschnitt 17 und dem 2. Stützabschnitt 20 kürzer ist, als daß die Kugel bzw. die Rolle 21 dazwischen liegt.
Wird die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen den 1. und 2. Stützabschnitt 17, 20 gelegt, so entsteht eine Federkraft, die sich nach der konzentrischen Richtung der Antriebswelle 4 richtet, so daß die Federkraft als Anfangsbelastung entsteht.
Trennt sich die Kugel bzw. die Rolle 21 auch aus dem 1. und 2. Stützabschnitt 17, 20 ab, so bewegt sie sich zwar rollend auf einer Flachfläche 11, die sich an die beiden Seiten des 2. Stützabschnittes 20 anschließt, aber in diesem Ausführungsbeispiel bildet die obenbeschriebene Flachfläche 11 eine Lauffläche.
Im folgenden soll eine Wirkungsweise der Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 1. Ausführungsbeispiel erläutert werden.
Bleiben die Lenkräder hier in einer neutralen Position erhalten, so befinden sich die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 in einem neutralen Zustand, wie sie in 2 gezeigt sind. Dabei wirkt die Anfangsbelastung des obenbeschriebenen Federbauteiles 13 auf die Antriebswelle 4 über die Kugel bzw. die Rolle 21 als eine Vorwahlkraft aus.
Daher läßt sich eine Neutralsteifigkeit erhöhen und damit eine Stabilität beim Geradeausfahren erhalten.
In dieser neutralen Position ist jedoch der Abstand zwischen dem 1. Stützabschnitt 17 und dem 2. Stützabschnitt 20 dann zulässig, wenn die Kugel bzw. die Rolle 21 mit diesem Abstand gehalten werden kann, ahne die obenbeschriebene Anfangsbelastung entstehen zu lassen. Auch in diesem Falle läßt sich die Neutralsteifigkeit durch die Federkraft des Federbauteiles 13 erhöhen, wenn sich die Kugel bzw. die Rolle 21 so bewegt, daß die Antriebswelle 4 sich gegenüber der Antriebswelle 2 zueinander dreht. Und die dabei entstehende Federkraft stellt eine Vorwahlkraft dar.
Wenn man annimmt, daß die Lenkräder im obenbeschriebenen neutralen Zustand eingeschlagen sind, wobei beispielsweise die Antriebswelle 4 sich gegenüber der Abtriebswelle 2 in die Pfeilrichtung dreht:
Dabei bewegt sich die Kugel bzw. die Rolle 21, wie in 4 gezeigt, das Federbauteil 13 durchbiegend, rollend, und trennt sich aus dem 1. bzw. 2. Stützabschnitten 17, 20 ab.
Drehen sich dann die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 weiter zueinander, so bewegt sich die Kugel bzw. die Rolle 21, das Federbauteil 13 durchbiegend, zwischen dem Flachabschnitt 14 des Federbauteiles und der Flachfläche 11 der Antriebswelle 4 in die Pfeilrichtung m rollend.
5 zeigt in diesem Falle eine vergrößerte Darstellung in der Umgebung der Lauffläche, in der die Kugel bzw. die Rolle 21 sich rollend bewegt. Wie der 5 zu entnehmen ist, wirkt eine Federkraft W₁ auf die zur Flachfläche 11 vertikale Richtung an einem Kontaktpunkt P₁ aus, der sich zwischen der Kugel bzw. der Rolle 21 und der Flachfläche 11 als der Lauffläche befindet. Die kraftwirkende Richtung dieser Federkraft W₁ verschiebt sieh in eine Richtung, die sich nach der Mitte 0 der Antriebswelle 4 richtet, da die Lauffläche nicht eine Kreisbogenfläche, die konzentrisch um die Wellenmitte der Antriebswelle 4 bildet, sondern eine Flachfläche 11 ist. Es zeigt sich deshalb, daß die Federkraft W₁ eine Kraftkomponente der rollenden Richtung F₁ = W₁·sin θ₁ besitzt.
Diese Kraftkomponente F₁ stellt eine Kraft dar, die in entgegengesetzter Richtung der rollenden Richtung k der Antriebswelle 4 bildet, also sie ist eine Kraft, die mit der Lenkreaktionskraft gleiche Richtung hat. Hier soll nun eine Kraftkomponente als Federkraftkomponente, bezeichnet werden, die die Kraftkomponente der rollenden Richtung darstellt, also die Kraftkomponente, die sich aus der Kraftkomponente der Lenkreaktionskraft zusammensetzt.
Deshalb setzt sich die Lenkreaktionskraft in diesem Fall aus Synthese von Torsionswiderstand des Torsionsstabes 5 und von Federkraftkomponente F₁ des Federbauteiles 13 zusammen. Nämlich läßt sich die Lenkreaktionskraft bei Relativdrehung der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 2 dadurch ändern, daß man diese Federkraftkomponente F₁ entstehen läßt.
Indem solche Lenkreaktionskraft entstehen läßt, drehen sich die Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 zueinander, und wenn ihre Relativdrehungsmenge das Maximum beträgt, so ist die Kugel bzw. die Rolle 21 an dem Konvexabschnitt 15 des Federbauteiles 13 angelegt. Der Konvexabschnitt 15 funktioniert deshalb als ein Anschlag, so daß die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen der Flachfläche 14 des Federbauteiles 13 und der Fachfläche 11 der Antriebswelle 4 nicht ausfällt.
Außerdem wird der Steuerventil v, wie bereits erwähnt, umgeschaltet, wenn sich die Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 zueinander drehen, so läßt sich die Hilfskraft geben durch Steuerung des Bertiebsöls von Leistungszylinder 1. Durch Verleihen der Hilfskraft kommen die Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 dann in den neutralen Zustand zurück, wenn die Räder bis zur Zielgröße eingeschlagen sind, wobei auch die Kugel bzw. die Rolle 21, sich in die entgegengesetzte Richtung rollbewegend, aus die Position des 1., 2. Stützabschnittes 17, 20 zurückkommt, so daß sie sich in den in 2 gezeigten neutralen Zustand befindet.
Mit der im 1. Ausführungsbeispiel gezeigten Leistungslenkvorrichtung läßt sich die Neutralsteifigkeit durch Verleihen der Vorwahlkraft erhöhen und damit Stabilität des Geradeausfahrens eines Fahrzeuges erhalten.
Durch Verleihen der Vorwahlkraft läßt sich dann auch das Gleichgewicht der Vorwahlkraft erhalten bleiben, da das Federbauteil 13 auf den beiden Seiten der Antriebswelle 4 angeordnet ist. Deshalb weicht die Neutralsteifigkeit von allen eingeschlagenen Richtungen der Lenkrädern nicht ab.
Da auch das obenbeschriebene Federbauteil 13, anders als beim bisherigen Stand der Technik, in dem vorgesehen ist, solches Federbauteil an Vorsprüngen der Antriebswelle anzupassen, nicht benötigt und unabhängig von der Antriebswelle 4 in den Federaufnahmeraum eingesetzt werden kann, läßt sich somit seine Einbaumöglichkeit erhöhen. Weiterhin kann die Vorwahlkraft sowohl verständlicherweise die Federkraft des Federbauteiles 13 als auch durch die Länge der Flachfläche 11 der Antriebswelle 4 sowie durch den Durchmesser der Kugel bzw. der Rolle 21 und dergleichen einfach reguliert werden.
Und zwar, da sich die Kugel bzw. die Rolle 21 bei Relativdrehung der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 2 zwischen dem Flachabschnitt 14 des Federbauteiles 13 und der Flachfläche 11 der Antriebswelle 4 rollend bewegt, läßt sich eine dabei entstehende Reibung kleiner reduzieren. Dadurch kann die Eigenschaft von eingeleitetem Moment der Lenkrädern sowie von Reiativdrehungsmengen der beiden Wellen 2, 4 glätter gestaltet werden.
Ferner kann die Lenkreaktionskraft durch die Federkraftkomponente F₁ reguliert werden.
Diese Federkraftkomponente F₁ läßt sich dann regulieren, da, wie in 5 gezeigt, F₁ = W₁·sin θ₁ gilt, wenn θ₁ bzw. Federkraft W₁ grändert werden kann. Ferner ändern sich θ₁ und W₁ in dem Maße, wie sich Relativdrehungsmenge der Antriebswelle 4, Form der Lauffläche, Federkonstante bzw. Form des Federbauteiles und dergleichen verändern.
Ferner beschränkt sich die Form des Federbauteiles 13 nicht auf das obenbeschriebene 1. Ausführungsbeispiel.
Beispielsweise sieht man als eine Balttfeder von den das Federbauteil 13 bildenden Blattfedern beim 2. Ausführungsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, eine den Stützfußabschnitt 16 gebogene Form vor. Da diese bezüglich weiteren Ausgestaltungen und Eigenschaften doch miteinander völlig identisch sind wie beim 1. Ausführungsbeispiel, stellt die gleiche Bezugszahl den gleichen Bestandteil dar und soll nun ihre nähere Beschreibung entfallen sein.
Wie das 3. Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, ändert sich eine Blattfeder von den das Federbauteil 13 bildenden Blattfedern ihren Flachabschnitt 14 in den Schräganschnitt 22. Da diese bezüglch weiteren Ausgestaltungen und Eigenschaften doch miteinander völlig identisch sind wie beim obenbeschriebenen 1. Ausführungsbeispiel, stellt die gleiche Bezugszahl den gleichen Bestandteil dar und soll nun ihre nähere Beschreibung entfallen sein.
Wie bei diesem 3. Ausführungsbeispiel, wenn man die Lauffläche, auf der sich die Kugel bzw. die Rolle 21 rollend bewegt, als Schrägabschnitt 22 angenommen hat, so wird der Winkel größer, der im sich von Schrägabschnitt 22 zu 1. Stützabschnitt 17 anschließenden Bereich bzw. im sich von Schrägabschnitt zu Konvexabschnitt 15 anschließenden Bereich ausgebildet ist, im Vergleich mit einem Winkel, der bei Gestaltung des Flachabschnittes 14 wie beim 1. Ausführungsbeispiel in beiden Enden gebildet ist. Wird der Winkel des anschließenden Abschnittes auf solche Weise größer, so erschwert sich in diesem Abschnitt die Entstehung der Spannungsanhäufung, so daß die Dauerhaftigkeit des Federbauteiles 13 sowie die Zuverlässigkeit als Leistungslenkvorrichtung erhöht werden können.
Beim 4. Ausführungsbeispiel, das in 8 und 9 gezeigt ist, ist die Flachfläche 11 nickt auf die Antriebswelle 4 gebildet, sondern bildet sich eine Lauffläche, indem die Außenumfangsfläche der Antriebswelle 4 der zylindrischen Forum in ihrem Formzustand erhalten bleibt, und der 2. Stützabschnitt 20, der aus V- bzw. U-förmige Nute und dergleichen besteht.
Sie sind aber bezüglich weiteren Ausbildungen mit dem obenerwähnten 1. Ausführungsbeispiel völlig identisch und deshalb soll heir ihre nähere Beschreibung entfallen sein, auf der Weise, daß die gleiche Bezugszahl den gleichen Bestandteil bedeutet.
Bei der in diesem 4. Ausführungsbeispiel gezeigten Leistungslenkvorrichtung trennt sich die Kugel bzw. die Rolle 21, das Federbauteil 13 durchbiegend, rollbewegend aus dem 1., 2. Stützabschnitt 17, 20 ab, wenn sich die Antriebswelle 4 und die Abtriebwelle 2 zueinander drehen. Drehen sich dann die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 weiter zueinander, so bewegt sich die Kugel bzw. die Rolle 21, das Federbauteil 13 durchbiegend, zwischen dem Flachabschnitt 1 des Federbauteiles 13 und der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 4 rollend.
Da die Federkraft W₂ auf dem Punkt₂ zwischen der Lauffläche und der Kugel bzw. der Rolle 21 eine Kraft aufweist, die sich konzentrisch nach der Mitte 0 der Antriebswelle 4 richtet, wird der Winkel gleich 0 (Null), der dem θ₁ in der 5 entspricht. Die Federkraft W₂ hat nämlich keine Kraftkomponente, die sich auf rollende Richtung der Antriebswelle 4 auswirkt. Deshalb enthält, anders als beim 1. Ausführungsbeispiel, während die Kugel bzw. die Rolle 21 sich um die Außenumfangsfläche der Antriebswelle rollbewegt, keine Kraftkomponente der Federkraft in ihrer Lenkreaktionskraft.
Welche von den 1. und 4. Ausführungsformen gewählt werden soll, kann man je nach Eigenschaft eines Fahrzeuges bestimmen. Wenn man beispielsweise beim Einschlagen eines Lenkrades durch Federkraft seine Lenkreaktionskraft verändern will, so kann man eine Lauffläche gestalten, die einer konzentrisch um die Wellenmitte der Antriebswelle 4 gestalteten Kreisbogenfläche nicht entspricht, wie die Flachfläche 11 im 1. Ausführungsbeispiel. Wenn man umgekehrt die Lenkreaktionskraft beim Einschlagen eines Lenkrades nur durch Torsionswiderstand des Torsionsstabes 5 gestaltet werden will, so braucht nur die Außenumfangsfläche der zylindrischen Antriebswelle 4, wie das 4. Ausführungsbeispiel gezeigt, so bleiben zu lassen, wie sie ist.
Aber die Durchbiegungsmenge des Federbauteiles 13 ändert sich nicht nur durch die Form der Lauffläche, sondern auch durch die Form des Federbauteiles 13. Indem man Größe bzw. Richtung der Federkraft W durch die Form der Lauffläche bzw. des Federbauteiles verändert, kann man auch die Lenkreaktionskraft verändern.
Beim 6. Ausführungsbeispiel, das in 14 und 11 gezeigt ist, ändert man die Form einer Blattfeder, die das Federbauteil 13 gestaltet ist, aus dem Federbauteil des 1. Ausführungsbeispieles. Da es bezüglich der weiteren Ausbildungen doch völlig identisch ist mit dem obenbeschriebenen 1. Ausführungsbeispiel, soll hier bezüglich den identischen Bestandteilen die gleichen Bezugszahlen angeben und ihre nähere Beschreibung entfallen sein.
Wie in 10 und 11 gezeigt, besteht die Blattfeder aus ein Paar Schrägabschnitten 26, die sich einen Talabschnitt bildend anschließen, und aus ein Paar Konvexabschnitten 27, die sich an die Endeabschnitten dieser Schrägabschnitten 26 anschließen, und aus ein Paar Stützfußabschnitten 28, die sich an die Konvexabschnitten 27 anschließen, und aus ein Paar Verankerungsabschnitten 29, die sich an die Nasen des Stützfußabschnittes 28 anschließen.
Die Blattfeder ist so gestaltet, daß man ihren Verankerungsabschnitt 29 im Eckbereich des Federaufnahmeraumes 9 drückend verankert. Ferner ist in einem nicht zueinander rollenden Neutralzustand der Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 der Talabschnitt 25, der aus ein Paar Schrägabschnitten 26 gebildet ist, dem 2. Stützabschnitt 20, der auf der Antriebswelle 4 gebildet ist, zugewandt, und die Kugel bzw. die Rolle 21 ist dazwischen angelegt. Bei der 5. Ausführungsform der Erfindung bildet nämlich der Talabschnitt 25 den 1. Stützabschnitt, der von der Kugel bzw. von der Rolle 21 gestützt ist.
Drehen sich die Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 zueinander, so trennt sich die Kugel bzw. die Rolle 21, das Federbauteil 13 durchbiegend rollbewegend, auf dem Talabschnitt 25 und aus dem 2. Stützabschnitt 20 ab. Drehen sich die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 2 weiter zueinander, so bewegt sich die Kugel bzw. die Rolle 21, das Federbauteil 13 durchbiegend, zwischen dem Schrägabschnitt 26 des Federbauteiles 13 und der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 4 rollend. Ferner ist es mit dem 1. Ausführungsbeispiel gleich, und der Konvexabschnitt 27 funktioniert dabei als Anschlag.
Bei der auf diese Weise gestalteten Leistungslenkvorrichtung gemäß dem 5. Ausführungsbeispiel muß man nicht besonders eine V-förmige Nute bzw. eine U-förmige Nute als den 1. Stützabschnitt gestalten, sondern man benützt den Talabschnitt 25, der von ein Paar Schrägabschnitten 26 gebildet ist. Die Formbearbeitung der Blattfeder kann deshalb leichter durchgeführt werden, als bei einer Ausgestaltung der V-förmige Nute bzw. U-förmige Nute, die viel gebogene Blattbauteile erfordert. Zwar entsteht eine große Spannungsanhäufung in den V- bzw. U-förmigen Nuten, läßt sich aber die Dauerhaftigkeit der Blattfeder so erhöhen, indem man die Spannungsanhäufung vermeidet, wenn die V- bzw. U-förmige Nute nicht gestaltet wird. Bildet man insbesondere den Winkel des Talgrundes im Talabschnitt 25 größer, so läßt sich auch weitere Spannungsanhäufung vermeiden.
Außerdem, wie in 10 und in 11 gezeigt, bildet man den Winkel größer, der vom Konvexabschnitt 27 gebildet ist, so läßt sich die Dauerhaftigkeit des Federbauteiles 13 weiter erhöhen, indem man die Spannungsanhäufung in diesem Bereich vermeidet.
Bei den obenbeschriebenen 1. bis 5. Ausführungsbeispielen bildet man den Federaufnahmeraum 9 direkt am Endeabschnitt der Abtriebswelle 2, darf man aber auch diesen Raum 9 in einem mit der Abtriebswelle 2 einteilig rollenden Bauteil gestalten.
Beim 6. Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 12 gezeigt ist, zeigt beispielsweise eine Leistungslenkvorrichtung von Zahnstange und Ritzel-Typ, welche die Drehbüchse 8 mit einer mit Lenkspurstange 24 verbundenen Abtriebswelle 2 über einen Stift 23 verbindet. Dabei bildet sich der Federaufnahmeraum 9 nicht mit der Abtriebswelle 2, sondern zusammen mit der Abtriebswelle 2 sich einteilig drehenden Drehbüchse 8. Aber die Art und Weise ist dieselbe, indem die Vorwahlkraft so verliehen ist, daß die Antriebswelle 4 an dieser stelle angelegt, und daß Vorwahlkraft durch das Federbauteil 13 gegeben ist.
Außerdem ist das auch bei obenbeschriebenem integriertem-Typ gleich, daß man den Federaufnahmeraum 9 sowohl unmittelbar auf der Abtriebswelle 2 als auch auf dem zusammen mit der Abtriebswelle 2 sich einteilig, rollenden Bauteil bilden kann.
Ferner ist die Form des Federaufnahmeraumes 9 bei den obenbeschriebenen 1. bis 6. Ausführungsbeispielen quadratisch gestaltet, kann man sie verständlicherweise auch kreisförmig und dergleichen gestalten. Und auch darf man den Verankerungsabschnitt 18 des Federbauteiles 13 entsprechend der Form des Federaufnahmeraumes 9 und dergleichen geändert werden. Beispielweise ist es denkbar, daß man einen Spalt an der Wandfläche des Federaufnahmeraum 9 bildet, in welchen der Endeabschnitt des Federbauteiles 13 eingesetzt ist, und somit kann man das Federbauteil 13 verankern.
Nun ist der Verankerungsabschnitt 18 des Federbauteiles 13, bei den obenbeschriebenen 1. bis 6. Ausführungsbeispielen, im Eckbereich des Federaufnahmeraumes 9 an die Wandfläche 12 und an die zu dieser Wandfläche rechtwinklig gestalteten Wandfläche 19 drückend angelegt, wenn das Federbauteil 13 in den Federaufnahmeraum 9 aufgenommen wird. In diesem Federbauteil 13 entsteht dann eine anteilig gedruckte Anfangsbelastung, die über die Kugel bzw. die Rolle 21 als eine Vorwahlkraft in eine die Antriebswelle 4 klemmende Richtung auswirkt. Aber, tritt eine Drehkraft in die Antriebs- und Antriebswelle 2, 4 ein, so wirkt eine Querkraft Rx auf das Federbauteil 13 über die Kugel bzw. die Rolle 21 aus, wie beispielsweise in 8 gezeigt. So wirkt die Querkraft Rx aus und, wenn die Kugel bzw. die Rolle 21 sich aus dem 1., 2. Stützabschnitt 17, 20 abtrennt, so entsteht im Federbauteil 13 eine Durchbiegung auch in die Querrichtung.
Die Durchbiegung des Federbauteiles 13 wird auf der beiden Seiten der Kugel bzw. der Rolle 21 ungleichmäßig. Denn sie ist gegenüber der Kugel bzw. der Rolle 21 mit der Kraft Rx gedrückt einerseits und mit der Kraft Rx gezogen andererseits. Dabei hat der andere Verankerungsabschnitt 18 um einen gezogenen Anteil eine geringere Verankerungskraft. Das heißt, daß die Druckkraft gegen die Wandfläche 19 schwächer wird. Da das Federbauteil 13 durch eine Druckkraft der Elastizität des Verankerungsabschnittes 18 an die Wandfläche 19 gefestigt ist, so ist es denkbar, daß das Federbauteil 13 bei Veränderung der Druckkraft in die Querrichtung wackert, oder daß seine Lage verschiebt.
Wackert das Federbauteil 13 in die Querrichtung, so ist es möglich, daß die Antriebswelle 4 drückende Kraft dispergiert und somit auch die Vorwahlkraft unstabil wird.
Beim 7 Ausführungsbeispiel, das in 13 bis 15 gezeigt ist, ist eine Blattfeder 37 angeordnet, die als ein Federbauteil ein plattförmiges elastisches Bauteil ist, auf den größeren Abschnitt 2a der Antriebswelle 2, mit der die Drehbüchse 8 einteilig gebildet ist, und der Federaufnahmeraum 9 ist, anders als bei den obenbeschriebenen 1. bis 6. Ausführungsbeispielen, nicht gestaltet, sondern die Blattfeder 36 ist an diesen größeren Abschnitt unmittelbar befestigt.
Doch ist die Zusammensetzung in der Weise dieselbe, daß man den Steuerventil v durch Relativdrehung der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 2 umschaltet und die Hilfskraft verleiht. Bauteile, die auf die gleiche Weise auswirken, soll hier mit gleichen Bezugszahlen erklärt sein.
Wie in 15 gezeigt, bildet man einen Talabschnitt in der Mitte der Blattfeder 36, welcher durch sanfte Schrägfläche 37 geklemmt und hier als der 1. Stützabschnitt 17 auf ihrer beiden Endeabschnitten ein Befestigungsabschnitt 38, der durch die gebogene Blattfeder 36 gebildet ist.
Außerdem ist ein Befestigungsstift 39, der, wie in 14 gezeigt, als Besfestigungsmittel auf den größeren Durchmesserabschnitt 2a vorgesehen, und der obenbeschriebene Befestigungsabschnitt 38 ist auf diesen Befestigungsstift 39 verankert, und damit ist die Blattfeder 36 befestigt.
Außerdem schließt sich weiter eine sanfte Schrägfläche 40 an außer der obenbeschriebenen Schrägfläche 37, und die Grenze an die Flachfläche 41 ist der Anschlagabschnitt 42. Der Anschlagabschnitt 42 ist ein Abschnitt, welcher so vorgesehen ist, daß die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen der Blattfeder 36 und der Antriebswelle 4 nicht ausfällt, und welcher dem Konvexabschnitt 15 in den 1. bis 6. Ausführungsbeipielen entspricht.
Wenn also die Kugel bzw. die Rolle 21 sich durch die Relativdrehung der Antriebs- und Abtriebswelle 4, 2 auf dem 1. Stützabschnitt 17 abtrennt, so bewegt sich die Kugel bzw. die Rolle nur bis zum anstoßenden Punkt an den Anschlagabschnitt 42.
Außerdem ist die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen dem V-förmigen 2. Stützabschnitt 20, der auf dem Außenumfang der Antriebswelle 4 gebildet ist, und dem obenbeschriebenen 1. Stützabschnitt 17 gelegt, wobei der 2. Stützabschnitt 20 und der 1. Stützabschnitt zueinander zugewandt sind. Und dabei ist der in 14 gezeigte Zustand ein Neutralzustand, in welchem die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen dem 1. Stützabschnitt 17 und dem 2. Stützabschnitt 20 gestützt ist.
Bei solchem Verleihensmechanismus der Vorwahlkraft ist eine Wirkung, die durch Federkraft der Blattfeder 36 die Vorwahlkraft verleihlt, mit den Federbauteil 13 in bisherigen Beispielen völlig identisch. Deshalb soll hier die Beschreibung entfallen sein.
Wenn die Kugel bzw. die Rolle 21 sich durch die Relativdrehung der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 2 aus dem 1. Stützabschnitt 17 und dem 2. Stützabschnitt 20 abtrennt, wirkt hier auch eine Querkraft, die ähnlich der obenbeschriebenen Kraft Rx ist, auf die Blattfeder 36 aus.
Da aber der Befestigungsabschnitt 38 der beiden Endeabschnitten der Blattfeder 36 jeweils mit einem Befestigungstift 39 gefestigt ist, wackert die Blattfeder 36 nicht in die Querrichtung.
Da auch der 1. Stützabschnitt 17, der in der Blattfeder 36 gemäß dem 7. Ausführungsbeispiel gebildet ist, durch eine sanft geneigte Schrägfläche 37 gebildet ist, ermöglicht eine einfachere Bearbeitung im Vergleich mit Ausbildung von V- bzw. U-förmigen Nuten. Und zwar entsteht Spannungsanhäufung in V- bzw. U-förmigen Nuten, wenn diese aber nicht gebildet ist, so läßt sich die Dauerhaftigkeit der Blattfeder 36 erhöhen, indem man die Spannungsanhäufung vermeidet.
Beim 7. Ausführungsbeispiel ermöglicht auch eine einfachere Ausbildung des Befestigungsabschnittes 38 der Blattfeder 36, da man die beiden Endeabschnitte nur biegen läßt. Da solcher Befestigungsabschnitt 38 einfach an den in größeren Abschnitt 2a vorgesehenen Befestigungstift 39 zu verankern braucht, so ermöglicht auch die einfachere Befestigungsarbeit der Blattfeder 36.
Das 8. Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 16 und 17 gezeigt ist, unterscheidet sich vom obenbeschriebenen 7. Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Abtriebswelle 2 und die Drehbüchse 8 voneinander getrennt sind und der größere Abschnitt 2a der Abtriebswelleund und die Drehbüchse 8 mit einem Verbindungsstift 44 verbunden sind. Die ist ferner ein Beispiel, in dem gezeigt ist, daß die Balttfeder 45 als ein plattenförmiges elastisches Bauteil auf den größeren Abschnitt 2a der Abtriebswelle 2 befestigt ist, um einen Verleihensmechanismus der Vorwahlkraft zwischen der Abtriebswelle 2 und der Drehbüchse 8 vorzusehen.
Der obenbeschriebene größere Abschnitt 2a ist auch in den Stufeabschnitt 3a des Ventilgehäuses 3 eingesetzt und ist mit einem zylindischen Bauteil 46 befestigt. Dieser zylindische Bauteil 46 ist so befestigt, daß er von der Seite des Leistungszylinders 1 in den Stufeabschnitt 3a des Ventilgehäuses 3 geschraubt ist.
Bauteile, die auf gleiche Weise auswirken, wie beim 7. Ausführungsbeispiel, soll hier auch mit gleichen Bezugszahlen des 7. Ausführungsbeispieles erklären.
16 ist ferner ein Querschnitt nach der Line XVI-XVI der 17.
Das plattenförmige elastische Bauteil des 8. Ausführungsbeispieles ist eine Blattfeder 45, die durch Biegen einer elastischen Platte gebildet ist, wie sie in 17 gezeigt ist. In ihrer Mitte ist der kleine V-förmige 1. Stützabschnitt 17 gebildet, und ist ein bergartiger Anschlagabschnitt 42 gebildet, der sich auf die beiden Seiten des 1. Stützabschnitt 17 an der sanften Schrägfläche anschließt. Der Anschlagabschnitt 42 funktioniert auf gleiche Weise wie beim 7. Ausführungsbeispiel.
Ferner ist auf die beiden Endeabschnitten ein gebogener Befestigungsabschnitt 38 gebildet. Die Befestigungsabschnitt 38 ist an den Befestigungsstift 39 verankert, der im größeren Abschnitt 2a der Abtriebswelle 2 befestigt ist.
Und dann ist ein Verleihensmechanismus der Vorwahlkraft so gebildet, daß die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen dem 1. und 2. Stützabschnitt 17, 20 angeordnet ist.
Da auch die Blattfeder 45 in diesem 2. Ausführungsbeispiel ihre beiden Enden durch den Befestigungsstift 39 befestigt, so läßt sich Wackerung in die Querrichtung vermeiden. Somit bleibt die Vorwahlkraft nicht unstabil. Das 9. Ausführungsbeispiel, das in 18 gezeigt ist, unterscheidet sich von den obenbeschriebenen 7. und 8. Ausführungsbeispielen dadurch, daß das plattenförmige elastische Bauteil aus einer Blattfeder 47 und einer Nocke 48 besteht.
Dies ist ein Befestigungsbeispiel, daß das plattenförmige elastische Bauteil, das aus der Blattfeder 47 und der Nocke 48 besteht, auf den größeren Abschnitt 2a der Abtriebswelle 2 der in 13 gleich dargestellten Leistungslenkvorrichtung befestigt ist.
Die Blattfeder 47 bildet einen ihre beiden Enden gebogenen Befestigungsabschnitt 38, aber der andere Abschnitt ist flach gestaltet.
Die Nocke 48 bildet sich auch im Vergleich mit Blattfeder 47 aus einem Material, dessen Eigenschaft höhere Steifigkeit besitzt.
Ferner bildet sich ein sanfter Konkavabschnitt 49 in der Mitte der Nocke 48, und auch weiter in ihrer Mitte ist ein V-förmiger 1. Stützabschnitt 17 gebildet. Und dann funktionieren die beiden Enden des Konkavabschnittes 49 als Anschlagabschnitt 42.
Ferner ist der Befestigungsabschnitt 38 der Blattfeder 47 an den Befestigungsstift 39 verankert und damit im größeren Abschnitt 2a befestigt, und zwischen den Befestigungsabschnitten 38 die Nocke 48 eingesetzt.
Eine Vorwahlkraft, die eine Federkraft der Blattfeder 47 verwendet, wirkt auf die Antriebswelle 4 dadurch aus, daß die Kugel bzw. die Rolle 21 zwischen dem 1. Stützabschnitt 17, der auf der obenbeschriebenen Nocke 48 gebildet ist, und dem 2. Stützabschnitt 20 liegt.
Zwar wirkt eine Querkraft auf das plattenförmige elastische Bauteil aus, indem die Kugel bzw. die Rolle 21 sich durch Relativdrehung der Antriebs- und Antriebswelle 4, 2 aus dem 1. und 2. Stützabschnitten 17, 20 abtrennt, wackert aber die Blattfeder 47 nicht, da ihre beiden Enden befestigt sind.
Da insbesondere zwischen den Befestigungsabschnitten 38 eine Nocke 48 mit höherer Steifigkeit angeordnet ist, läßt sich die Steifigkeit in die Querrichtung erheblich erhöhen. Somit läßt sich auch die Wackerung in die Querrichtung weiter reduzieren und damit auch die Stabilität erhöhen. Da auch der 1. Stützabschnitt 17, der die Kugel bzw. die Rolle 21 stützt, in der Hocke 48 gebildet ist, besitzt die Blattfeder 47 eine einfachere Form und somit auch ihre Bearbeitung einfach.
Das 10. Ausführungsbeispiel, das in 19 und 20 gezeigt ist, ist ein Befestigungsbeispiel, in dem gezeigt ist, daß der Verleihensmechanismus der Vorwahlkraft an dem von der Abtriebswelle 2 abgewandten Endeabschnitt der Drehbüchse 8 der in 16 gleich dargestellten Leistungslenkvorrichtung vorgesehen ist. Außerdem ist ein plattenförmiges elastisches Bauteil über einen Befestigungsring 50, der auf andererem Bauteil als Drehbüchse 8 besteht, angeordnet. Die Drehbüchse 8 und der Befestigungsring 50 sind hier Bauteile, die sich zusammen mit der Abtriebswelle 2 einteilig drehen.
Wie beim 7. Ausführungsbeispiel ist der Befestigungsabschnitt 38 der Blattfeder 36 als ein plattenförmiges elastisches Bauteil so befestigt, daß er an den Befestigungsstift 39, der in Befestigungsring 50 befestigt ist, verankert ist. Und der Befestigungsring 50 ist mit zwei Bolzen 51 an die Drehbüchse 8 befestigt.
Da der eine Vorwahlkraft gegebene Mechanismus sowie der eine Querwackrung des Federbauteiles 36 reduzierende Mechanismus mit dem 1. Ausführungsbeispiel gleich sind, soll hier ihre Beschreigung entfallen sein.
Das 11. Ausführungsbeispiel, das in 21 gezeigt ist, zeigt eine Ausführungsform, daß ein plattenförmiges elastisches Bauteil, das aus der gleichen Blattfeder 47 und Nocke 48 gemäß dem 9. Ausführungsbeispiel besteht, an den Befestigungsring 50 befestigt ist. Die Weiteren sind mit dem 10. Ausführungsbeispiel gleich.
Bei den obenbeschriebenen 10. und 11. Ausführungsbeispielen sind die Blattfedern 36, 47 nicht unmittelbar an die Drehbüchse 8 befestigt, sondern über einen Befestigungsring 50 befestigt. Auf diese Weise kann der Befestigungsring 50 mit Bolzen 51 und dergleichen befestigt werden, nachdem man eine Zentrierungsarbeit des Steuerventils beendet.
Darüber hinaus kann die Zentrierung des die Vorwahlkraft verleihenden Mechanismus so durchgeführt werden, ohne dabei die Zentrierung des Lenkventils zu verstellen, daß man die Bolzen 51 anzieht, nachdem beim Befestigen des Befestigungsrings 50 an die Drehbüchse 8 eine Feinregulierung der Position erfolgt ist, wobei der Befestigungsring in die Zentrierungsposition des die Vorwahlkraft verleihende Mechanismus gebracht ist. Das gilt auch beim Befestigen an den Endeabschnitt der Abtriebswelle 2.
Das ist deshalb vorteilhaft, weil die Zentrierung eines Ventils und die Zentrierung des die Vorwahlkraft gebende Mechanismus miteinander einfach kompatibel sind.
Wie oben beschrieben, ist für ein Verfahren der Feinregulierung der Relativposition zwischen dem Befestigungsring 50 und der Drehbüchse 8 Folgendes als ein Beispiel denkbar:
Ein durchlaufendes Loch, das Bolzen 51 durchläuft, ist in den Befestigungsring 50 gebildet und ein Spiel ist zwischen dem durchlaufenden Loch und dem Bolzen 51 vorgesehen. Dadurch läßt sich die Feinregulierung der Position des Befestigungsringes 50 um diesen Spielanteil in einem Zustand durchführen, in der der Bolzen 51 in das durchlaufende Loch eingesetzt ist.
Aber die Wackerung in die Querrichtung kann auch dadurch vermieden werden, daß die Blattfedern 36, 45 unmittelbar an die Drehbüchse befestigt sind, wie bei den anderen Ausführungsformen, ohne den Befestigungsring 50 zu verwenden.
Auch bei den obenbeschriebenen 7. bis 9. Ausführungsbeispielen sind das plattenförmige elastische Bauteil zwar unmittelbar an die Drehbüchse 8, die sich mit der Abtriebswelle 2 bzw. zusammen mit der Abtriebswelle einteilig dreht, das kann aber auch, wie das 1. Ausführungsbeispiel gezeigt, über den Befestigungsring 50 befestigt werden.
Ferner sind bei den obenbeschriebenen Ausführungsbeispielen die beiden Endeabschnitte der Blattfeder, die als Befestigungsabschnitt ein plattenförmiges elastisches Bauteil bildet, gebogen und an den Befestigungsstift verankert, aber die Form des Befestigungsabschnittes sowie die Befestigungsmittel beschränken sich nicht nur auf diese Weise.
Bei den obenbeschriebenen Ausführungsformen wurde jeweils die hydraulische Leistungslenkvorrichtung erklärt, läßt sich aber auch bei der elektromotorischen Leistungslenkvorrichtung der gleiche, die Vorwahlkraft verleihende Mechanismus vorsehen.
Das 12. Ausführungsbeispiel, das in 22 dargestellt ist, zeigt eine elektromotorische Leistungslenkvorrichtung, die durch einen nicht gezeigten Elektromotor je nach Relativdrehungsmenge der Abtriebswelle 2 und Antriebswelle 4 eine Hilfskraft entstehen läßt.
Außerdem ist diese Ausführung so vorgesehen, daß die obenbeschriebene Relativdrehungsmenge als Größe bzw. Richtung des eingeleiteten Moments erfasst und ein Signal dem Elektromotor gesandt wird.
Bei diesem 12. Ausführungsbeispiel ist der Mechanismus so vorgesehen, daß bei Relativdrehung der Antriebswelle 4 und Abtriebswelle 2 ein Gleitstück 34, der an die Außenumfang der Abtriebswelle 2 und Antriebswelle 4 angeordnet ist, sich in die axale Richtung bewegt und durch die Bewegungsmenge kann ein Momentsensor 35 den eingeleiteten Moment erfassen. Das zuvorgeschriebene Gleitstück 34 ist so gestaltet, daß er mit dem Schraubabschnitt 32 der Abtriebswelle 2 verbunden ist, und auch er mit einer Keilwellennut 33 der Antriebswelle 4 verbunden ist, und seine Bewegung in die drehende Richtung reguliert ist, und nur die Bewegung in die axiale Richtung zulässig ist.
Dafür ist das Gleitstück 34 so vorgesehen, daß er dann in die axiale Richtung bewegt, wenn die Antriebswelle 4 sich gegenüber Abtriebswelle 2 zueinander dreht.
Die Ausführungsform ist mit dem 1. Ausführungsbeispiel identisch, in der Weise, daß die Vorwahlkraft durch ein Federbauteil 13 gegeben ist, das in dem am Endeabschnitt der Abtriebswelle 2 gebildeten Federaufnahmeraum 9 die Antriebswelle 4 klemmend angeordnet ist. Aber die allen, in obenbeschriebenen 1. bis 6. Ausführungsbeispielen gezeigten, die Vorwahlkraft verleihenden Mechanismen können nicht nur beim 1. Ausführungsbeispiel, sondern auch in die elektromotorische Leistungslenkvorrichtung vorgesehen werden. Verständlicherweise können die allen, in den 7. bis 11. Ausführungsbeispielen gezeigten, die Vorwahlkraft verleihenden Mechanismen, die den Befestigungsstift verwenden, wie beispielsweise in 23 gezeigt, auch in die elektromotorische Leistungslenkvorrichtung vorgesehen werden.
Ferner beschränkt sich das Verfahren der Erfassung vom eingeleiteten Moment nicht auf die obenbeschriebenen Verfahren. Beispielsweise besteht auch eine Möglichkeit, bei der die erfassene Größe in das eingeleitete Moment umgewandelt werden kann, indem ein Dehnungsmesser an den Torsionsstab angeordnet ist.
Das 13. Ausführungsbeispiel, das in 24 dargestellt ist, zeigt ein Beispiel, in dem man die Form der anderen Ausführungsformen und Lauffläche 30 sowie dadurch auch die Lenkreaktionskraft ändert.
Ferner zeigt 24 eine. Modelldarstellung, in der eine Lauffläche gezeigt ist, auf der sich die Kugel bzw. die Rolle 21 rollbewegt.
Diese Lauffläche 30 ist eine Flachfläche, die sich an die beiden Seiten des zentrisch stehenden 2. Stützabschnitt 20 anschließt und auf dessen linken und rechten Seite symmetrisch gebildet ist. Dazu ist sie so gebildet, daß die Flachfläche zur Geradelinie 11, die die beiden Endeabschnitte des 2. Stützabschnitt 20 verwendet, einen Winkel α besitzt.
Ferner ist die Ausgestaltung außer der Lauffläche 30 mit dem obenbeschriebenen 1. Ausführungsbeispiel völlig identisch, und der identische Bestandteil besitzt die gleiche Bezugszahl, die verständlicherweise auch bei anderen Ausführungsformen verwendet werden kann.
In 24 ist die Neutralposition mit ausgezogener Lienie gezeigt, und ein Zustand, in dem die Antriebswelle 4 um einen Rotationswinkel β in die Pfeilrichtung k rotiert, mit Strichlinie mit Doppelpunkt gezeigt. Die Bezugslinie s stellt außerdem eine Linie dar, die in der neutralen Position durch die Mitte des 2. Stützabschnitt 20 sowie durch die Mitte 0 der Antriebswelle 4 hindurchgeht.
Bei Rotation mit einem Winkel β in die Richtung nach Antriebswelle 4 und k besitzt Federkraft W₃ am Kontaktpunkt P₃ gegenüber Teilstrecke OP₃ einen Winkel von θ₃, und damit entsteht eine Federkraftkomponente F₃, die F₃ = W·sin θ₃ beträgt. Diese Federkraftkomponente F₃ wirkt dann in der gleichen Richtung mit der Lenkreaktionskraft so aus, daß die Lenkreaktionskraft erhöht wird.
Auch zeigt x in der 24 Durchbiegungsmenge des Federbauteiles 13, die dadurch entsteht, daß die Kugel bzw. die Rolle 21 sich rollbewegt. Diese Durchbiegungsmenge x stellt zwar eine Variable dar, die durch Position der Kugel bzw. der Rolle 21 geändert wird, aber durch diese Durchbiegungsmenge x ist jeweils die Federkraft W₃ in jeweils betreffendem Zeitpunkt bestimmt.
Die Durchbiegungsmenge x, die von der Position der Kugel bzw. der Rolle 21 des Federbauteiles 13 abhängig ist, ändert sich auch nicht nur von der Form der Lauffläche, sondern auch von der Form des Federbauteiles 13 abhängig.
Diese Größe der Federkraft W₃ ist also in Abhängigkeit von der Form der Lauffläche 30 bzw. des Federbauteiles 13 bestimmt. Mit der Form der Lauffläche 30 ist auch die Richtung der Federkraft W₃ bestimmt und somit auch die Richtung der obenbeschriebenen Kraftkomponente F₃ bestimmt. Deshalb darf man die Form einer Lauffläche 30 bzw. eines Federbauteiles 13 so spezifizieren, daß die Lenkreaktionskraft entsteht.
Wenn die Lauffläche 30 beispielsweise mit einer Kreisbogenfläche, die konzentrisch um die Mitte 0 der Antriebswelle gebildet ist, nicht übereinstimmt, so besitzt sie unabhängig von allen Formen θ₃ > ≠ 0 und somit die Federkraftkomponente F₃ ≠ 0. Diese Lauffläche 30 beschränkt sich nicht nur auf die Flachfläche, sondern sie läßt sich auch kugelförmig gestalten.
Da auch bei diesem 13. Ausführungsbeispiel immer sin θ₃ > 0 gilt, so weist die Federkraftkomponente F₃ eine umgekehrte Rotationsrichtung k der Antriebswelle 4 auf und so auswirkt, daß die Lenkreaktionskraft erhöht wird, läßt sich auch diese Lenkreaktionskraft abhängig von einem Winkel α so reduzieren, daß die Richtung der Federkraftkomponente F₃ mit Rotationsrichtung k der Antriebswelle 4 gleichstellt. Wenn man in 24 den Winkel zwischen der Teilstrecke OP₃ und der Bezugslinie s als γ annimmt, so gilt θ₃ = α + β – γ, und wenn man hier den Winkel α wählt, so macht das sin θ₃ < 0 aus, und somit zeigt sieh, daß sich die Richtung der Federkraftkomponente F₃ ändert. Allerdings ist jeder Winkel in der Pfeilrichtung der 24 positiv.
Wie obenbeschrieben, läßt sich die Lenkreaktionskraft dadurch ändern, daß Größe bzw. Richtung der Federkraft W₃ in Abhängigkeit von der Form einer Lauffläche 30 bzw. eines Federbauteiles 13 geändert und somit auch die Federkraftkomponente F₃ geändert wird.
Wirkung der Erfindung
Nach der 1. Ausführungsform der Erfindung läßt sich die Neutralsteifigkeit durch Verleihen der Vorwahlkraft erhöhen und die Stabilität beim Geradeausfahren eines Fahrzeuges erhalten.
Da ein Federbauteil auf die beiden Seiten der Antriebswelle angeordnet ist, um diese Vorwahlkraft zu geben, so läßt sich dadurch Gleichgewicht der Vorwahlkraft erhalten bleiben. Somit unterscheidet sich die Neutralsteifigkeit in allen eingeschlagenen Richtungen von Lenkrädern nicht.
Da auch das Federbauteil wie bei vorherigen Beispielen an Vorsprüngen der Antriebswelle nicht anzupasen braucht und das Federbauteil auch unabhängig von Antriebswelle gesondert in den Federaufnahmeraum angeordnet werden kann, so läßt sich die Einbaumöglichkeit erhöhen.
Die Vorwahlkraft kann auch nicht nur durch die Federkraft eines Federbauteiles, sondern auch durch Durchmesser der Kugel bzw. der Rolle und dergleichen einfach eingestellt werden.
Da die Kugel bzw. die Rolle sich bei Relativdrehung der Antriebswelle und der Abtriebswelle, das Federbauteil durchbiegend rollbewegt, aus dem 1. bzw. 2. Stützabschnitt abtrennt, so kann ihre Reibung reduziert werden.
Nach der 2. Ausführungsform der Erfindung kann auch die Reibung so reduziert werden, daß die Kugel bzw. die Rolle sich bei der 1. Ausführungsform zwischen dem Federbauteil und der Außenumfangsfläche der Antriebswelle rollbewegt, wenn die Antriebswelle und Abtriebswelle sich relativ zueiander drehen.
Auf diese Weise läßt sich die Eigenschaft des eingeleiteten Moments eines Lenkrades sowie die Eigenschaft von Relativdrehungsmengen der Antriebs- und Abtriebswelle glätter gestalten.
Nach der 3. Ausführungsform der Erfindung kann die Lenkreaktionskraft so geändert werden, daß, in der 2. Ausführungsform, wenn die Kugel bzw. die Rolle, die sich aus dem 1. und 2. Stützabschnitt abtrennt, sieh auf der in Antriebswelle gebildete Lauffläche rollbewegt, entsteht eine Federkraftkomponente, die sich mit der Lenkreaktionskraft zusammengesetzt ist. Somit kann die Lenkreaktionskraft jeweils dadurch geändert werden, daß die Form der Lauffläche beim Einschlagen von Lenkrädern bestimmt wird.
Nach der 4. Ausführungsform ermöglicht eine einfachere Ausgestaltung im Vergleich zu einer Ausgestaltung von Kreisbogenflächen und dergleichen, da die Lauffläche in der 3. Ausführungsform eine Flachfläche besitzt.
Nach der 5. Ausführungsform der Erfindung kann Ausfallen der Kugel bzw. der Rolle dadurch vermieden werden, daß bei den 2. bis 4. Ausführungsformen die Kugel bzw. die Rolle an den Anschlag angelegt ist, wenn auch die Relativdrehung der Antriebswelle und der Abtriebswelle vermehrt und dabei die Kugel bzw. die Rolle sich weiter bewegt.
Nach den 6. und 7. Ausführungsformen der Erfindung ermöglicht eine Preissenkung, da bei den 1. bis 5. Ausführungsformen als Federbauteil eine preiswertige Blattfeder verwendet wird.
Insbesondere nach der 7. Ausführungsform kann die Formbearbeitung der Blattfeder erleichtert werden, da ein Talabschnitt, der als der 1. Stützabschnitt von ein Paar Schrägabschnitten gebildet ist, angewandt ist. In V- bzw. U-förmigen Nuten, die von stark gebogenen Blattfeder gebildet ist, entsteht zwar große Spannungsanhäufung, kann sie aber dann vermieden werden, wenn diese V-förmige Nute bzw. U-förmige Nute nicht gebildet ist, läßt sich somit die Dauerhaftigkeit der Blattfeder erhöhen.
Nach der 8. Ausführungsform der Erfindung kann die Position eines Federbauteiles sicher gehalten werden, da in den 6. und 7. Ausführungsformen das Federbauteil mittels ihrer Federkraft verankert werden kann. Ferner braucht die Federaufnahmeraumseite weder zu bearbeiten, noch andere Bauteile vorzusehen, läßt sich somit die Einbaumöglichkeit erhöhen.
Nach der 9. Ausführungsform kann eine optimale Vorwahlkraft dadurch gegeben werden, daß in den 1. bis 5. Ausführungsformen die beiden Endabschnitte des plattenförmigen elastischen Bauteiles so befestigt sind, daß ihre Position nicht verändert, und dadurch, daß Wackerung des plattenförmigen elastischen Bauteiles vermieden ist, und dadurch, daß man die Belastung, die Rolle unterdrückt, stabilisieren läßt.
Nach der 10. Ausführungsform der Erfindung ermöglicht einfachere Bearbeitung des Federbauteiles, da in der 9. Ausführungsform der 1. Stützabschnitt, der die Rolle auf das Federbauteile stützt, nicht gebildet werden muß.
Die Wackerung eines plattenförmigen elastischen Bauteiles kann weit sicherer vermieden werden, da die Steifigkeit der zur Vorwahlkraft rechtwinklige Richtung durch Anordnung einer Nocke erhöht wird.

2: Abtriebswelle
4: Antriebswelle
5: Torsionsstab
9: Federaufnahmeraum
11: Flachfläche
13: Federbauteil
14: Flachabschnitt
15: Konvexabschnitt
16: Stützfußabschnitt
17: Der 1. Stützfußabschnitt
18, 29: Verankerungsabchnitt
20: Der 2. Stützabschnitt
21: Kugel bzw. Rolle
22, 26: Schrägabschnitt
25: Talabschnitt
27: Konvexabschnitt
28: Stützfußabschnitt
30: Lauffäche
36, 45, 47: Blattfeder
38: Befestigungsteil
39: Befestigungsstift
48: Nocke
W₁, W ₂, W₃: Federkraft

Claims

Servolenkvorrichtung – mit einer Antriebswelle (4), die mit einem Lenkrad verbunden ist, – mit einer Abtriebswelle (2), die mit den Rädern verbunden ist, – mit einem Torsionsstab (5), der mit der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2) verbunden ist, wobei die Antriebswelle (4) und die Abtriebswelle (2) den Torsionsstab (5) verdrehend relativ zueinander drehbar sind und eine Hilfskraft in Abhängigkeit vom Maß der Relativverdrehung erzeugt wird, – mit einem Bauteil (50), das sich zusammen mit der Abtriebswelle (2) dreht, – mit einem Paar Federbauteilen (13), die die Antriebswelle (4) klemmend angeordnet sind, – mit einem 1. Stützabschnitt (17), der an dem Federbauteil (13) ausgebildet ist, – mit einem 2. Stützabschnitt (20), der am Außenumfang der Antriebswelle (4) ausgebildet ist und in einem neutralen Zustand zwischen der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2) dem 1. Stützabschnitt (17) zugewandt ist, – mit einer Kugel bzw. einer Rolle (21), die zwischen den zugewandten 1. und 2. Stützabschnitten (17, 20) gelagert ist, – wobei die Kugel bzw. die Rolle (21) sich bei einer Relativverdrehung zwischen der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2), das Federbauteil (13) durchbiegend, aus den beiden Stützabschnitten (17, 20) rollbewegend löst, und sich nach dem Lösen aus den beiden Stützabschnitten (17, 20) zwischen dem Federbauteil (13) und der Außenumfangsfläche der Antriebswelle (4) rollend bewegt, dadurch gekennzeichnet, – dass an die beiden Seiten des am Außenumfang der Antriebswelle (4) gebildeten 2. Stützabschnittes (20) anschließend eine Lauffläche (30) gebildet ist, die mit einer Kreisbogenfläche, die sich konzentrisch um die Wellenmitte der Antriebswelle (4) bildet, nicht übereinstimmt, – und bei der Relativverdrehung zwischen der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2) durch die Federkraft am Kontaktpunkt zwischen der Kugel bzw. der Rolle (21) und der Lauffläche (30) eine Kraftkomponente entsteht, die in Richtung der Drehrichtung der Antriebswelle (4) oder in entgegengesetzter Richtung gerichtet ist.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (30) als Flachfläche (11) gebildet ist.
Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Federbauteil (13) ein Paar Anschläge gebildet ist, an die die Kugel bzw. die Rolle (21) bei einer Relativverdrehung um ein vorgegebenes Maß zwischen der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (2) zur Anlage kommt.
Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federbauteil (13) aus einer Blattfeder besteht, bei der – der 1. Stützabschnitt (17) als eine V-förmige oder U-förmige Nut ausgebildet ist, – sich zu beiden Seiten an den 1. Stützabschnitt (17) Flachflächen oder Schrägabschnitte (14) anschließen, – sich an die Flachflächen bzw. Schrägabschnitte (14) Konvexabschnitte (15) anschließen, – sich an die Konvexabschnitte (15) Stützfußabschnitte (16) anschließen, und – sich an Nasen der Stützfußabschnitte (16) Verankerungsabschnitte (18) anschließen, wobei sich die aus den 1. und 2. Stützabschnitten (17, 20) abgetrennte, die Blattfeder durchbiegende Kugel bzw. Rolle (21) zwischen der Flachfläche bzw. dem Schrägabschnitt (14) und der Außenumfangsfläche (11, 30) der Antriebswelle (4) rollend bewegt.
Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federbauteil (13) aus einer Blattfeder besteht, bei der – der 1. Stützabschnitt (17) als ein Talabschnitt (25) ausgebildet ist, an den sich zu beiden Seiten Schrägabschnitte (26) anschließen, – sich an Schrägabschnitte (26) Konvexabschnitte (27) anschließen, – sich an die Konvexabschnitte (27) Stützfußabschnitte (28) anschließen, und – sich an die Stützfußabschnitte (28) Verankerungsabschnitte (29) anschließen, wobei sich die aus den 1. und 2. Stützabschnitten (17, 20) abgetrennte, die Blattfeder durchbiegende Kugel bzw. Rolle (21) zwischen dem Schrägabschnitt (26) und der Außenumfangsfläche (11, 30) der Antriebswelle (4) rollend bewegt.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Federaufnahmeraum 9, der an der Abtriebswelle (2) oder an einem zusammen mit der Antriebswelle (2) rotierenden Bauteil (50) vorgesehen ist, und in dem die Blattfeder aufgenommen ist, die Verankerungsabschnitte (18, 29) an eine Wandfläche (19) drückend verankert ist.
Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Federbauteile (13) plattenförmige elastische Bauteile (36, 45, 47 und 48) verwendet werden, und an den beiden Enden dieser plattenförmigen elastischen Bauteile (36, 45, 47 und 48) ein Befestigungsabschnitt (38) vorgesehen ist, wobei der Befestigungsabschnitt (38) an den Bauteil (50), der sich zusammen mit der Abtriebswelle (2) dreht, mit Hilfe von Befestigungsmitteln derart befestigt ist, dass sich seine Position nicht verschiebt.
Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige elastische Bauteil aus einer Blattfeder (47) und einer Nocke (48), die den 1. Stützabschnitt (17) bildet, besteht.