DE19917392B4

DE19917392B4 - Entlüftung einer Servolenkung

Info

Publication number: DE19917392B4
Application number: DE19917392A
Authority: DE
Inventors: Jens Stolzenburg; Bernd Schiek
Original assignee: ThyssenKrupp Presta Steertec GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2019-04-17
Also published as: FR2792273A1; JP2000318631A; FR2792273B1; DE19917392A1; US6435300B1

Abstract

Servolenkung für Kraftfahrzeuge mit einer in einem Lenkgehäuse längsverschieblich angeordneten Zahnstange sowie mit der Zahnstange zugeordneten Spurstangen und mit wenigstens einer mit dem Lenkgehäuse einerseits und der benachbarten Spurstange andererseits verbundenen Manschette, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette wenigstens teilweise aus einem gasdurchlässigen, wasserabweisenden Material 6, 21 gefertigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge in der Bauform einer Zahnstangenlenkung.
Derartige Servolenkungen besitzen eine in einem Lenkgehäuse längs verschieblich gelagerte Zahnstange, die an beiden Enden mit einem Spurstangenabgriff versehen ist. Die Spurstangen sind im allgemeinen über ein Schraubgewinde und ein Kugelgelenk mit der Zahnstange verbunden. Die Zahnstange, das Schraubgewinde und das Kugelgelenk werden gegen Verschmutzung durch einen Faltenbalg geschützt, der mit einem Ende auf der Spurstange und mit dem anderen Ende auf dem Lenkgehäuse befestigt ist. Bei einer Lenkbewegung variiert das von dem Faltenbalg umschlossene Volumen, so daß die dort enthaltene Luftmenge ausgeglichen werden muß. Bei den bekannten Servolenkungen wird zu diesem Zweck eine Leitung zwischen den beiden links und rechts der Zahnstangenlenkung entstehenden Luftvolumina geschaffen, so daß ein Ausgleich zwischen den beiden Volumina zu beiden Enden der Zahnstangenlen kung erfolgen kann. Diese Leitung ist entweder durch eine Längsbohrung in der Zahnstange gegebenenfalls in Verbindung mit Querbohrungen oder durch eine separate Rohrleitung außen auf dem Lenkgehäuse oder den Faltenbälgen verwirklicht.
Der konstruktive Aufwand zur Schaffung dieser Verbindung ist in der Praxis relativ hoch. Andererseits ist beim Wegfall einer solchen Verbindung eine anderweitige Abfuhr des verdrängten Luftvolumens bzw. Zufuhr des benötigten Luftvolumens erforderlich.
Eine solche Zahnstangenlenkung mit einer Längsbohrung durch die Zahnstange zeigt die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 41 191 A1 . Eine separate Rohrleitung für den Druckausgleich zwischen zwei sich gegenüber liegenden Faltenbälgen einer Zahnstangenlenkung zeigt die deutsche Offenlegungsschrift DE 36 41 374 A1 .
Aus der US-Patentschrift US 3,927,576 ist eine Lenkung bekannt, bei der das von einem Faltenbalg umschlossene Volumen über ein Sintermetallelement be- und entlüftet wird.
Schließlich zeigt die europäische Patentanmeldung EP 0 377 066 A1 eine Be- und Entlüftungsvorrichtung für Gehäuse mit einer schlauchförmigen Membran, die lageunabhängig arbeitet, weil auf der Oberfläche des schlauchförmigen Belüftungselements in keiner Lage Flüssigkeiten stehen bleiben können.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servolenkung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei der die von den Faltenbälgen umschlossenen Volumina separat variiert bzw. ausgeglichen werden können.
Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1: Einen Faltenbalg mit einer hydrophoben, gasdurchlässigen Membran; sowie
2: einen Faltenbalg mit einem zugeordneten flexiblen Expansionsraum.
In der 1 ist ein an sich bekannter Faltenbalg 1 für eine Servolenkung dargestellt. Solche Faltenbälge werden auch „Lenkungsmanschetten" genannt. Der Faltenbalg 1 weist einen dem Lenkgehäuse zugewandten Anschluß 2 mit großem Durchmesser sowie einen der Spurstange zugewandten Anschluß 3 mit kleinem Durchmesser auf. Beide Anschlüsse 2, 3 werden üblicherweise mit Schellen auf dem jeweiligen Bauelement befestigt. Im Falle von Lenkungsmanschetten sind solche Faltenbälge nicht mit Druckausgleichsöffnungen versehen.
Der Faltenbalg gemäß 1 trägt im Bereich des Anschlusses 3 einen ringförmig umlaufenden Bund 4 aus Gummi, der mit dem Anschluß 3 einstückig ist. Ein entsprechender Bund 5 größeren Durchmessers ist ebenfalls an dem Faltenbalg, jedoch von dem Bund 4 aus zu dem Anschluß 2 hin versetzt vorgesehen. Dieser Bund 5 ist ebenfalls einstückig aus dem Material geformt, aus dem der übrige Faltenbalg hergestellt ist.
Zwischen den beiden umlaufenden Bünden 4 und 5 verläuft eine Membran 6, die kegelmantelförmig gestaltet ist, wobei ein offenes Ende kleineren Durchmessers stirnseitig in den Bund 4 eingearbeitet ist, während das andere offene Ende größeren Durchmessers mit seiner umlaufenden Stirnseite in den Bund 5 eingearbeitet ist. Zweckmäßigerweise werden die Stirnseiten oder Ränder der Membran 6 bei der Fertigung des Faltenbalgs mit dem Material des Faltenbalgs umspritzt.
Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Faltenbalgs 1 mit lenkungsseitigem Anschluß 2 und spurstangenseitigem Anschluß 3. Bei dieser Ausführungsform ist ein etwa runder Bereich 20 aus dem Faltenbalg 1 ausgespart und mit einem flexiblen Expansionselement 21 versehen. Dies kann, wie in der 2 dargestellt, aus einem Balgbereich mit größeren Falten oder größerem Hub sowie enger aneinander angeordneten Falten bestehen. Diese können aus einem anderen Material geformt sein als der Faltenbalg 1 selbst. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, daß der Bereich 21 aus einem ähnlichen gasdurchlässigen und hydrophoben Material gefertigt ist wie die Membran 6. In diesem Fall kann der Bereich 21 sowohl durch seine große Expansionsfähigkeit als auch durch seine relativ große Oberfläche Gase aus dem Innenraum des Faltenbalgs austreten bzw. in den Innenraum eintreten lassen.
In der Praxis arbeiten die insoweit beschriebenen Ausführungsbeispiele wie folgt:
Der Faltenbalg gemäß 1 wird bei einem Einfahren der Zahnstange in das Lenkgehäuse zusammengezogen, so daß die von dem Faltenbalg umgebene Luftmenge einen geringeren Raum zur Verfügung hat und ein Überdruck entsteht. Dieser Überdruck kann durch die Membran 6, die hydrophob und gasdurchlässig ist, entweichen. Die Geschwindigkeit der Druckentlastung hängt dann von dem Luftvolumen, der Druckdifferenz, der Fläche der Membran 6 sowie der mittleren Porengröße ab. Bei einem Ausfahren der Zahnstange wird das im Faltenbalg 1 befindliche Volumen größer, wobei die Luftmenge zunächst gleich bleibt. Der entstehende Unterdruck (bei vorangegangenem Entweichen der eingeschlossenen Luftmenge) sorgt für einen Gastransport von der Atmosphäre durch die Membran 6 in den Innenraum und somit für den erforderlichen Druckausgleich. Das jeweils andere Luftvolumen der Zahnstangenlenkung erfährt den umgekehrten Vorgang.
Der Faltenbalg gemäß 2 ermöglicht eine ähnliche Funktion wie der Faltenbalg gemäß 1. Hier ist jedoch neben der reinen Möglichkeit des diffusiven Gastransports durch die Poren der Membran 6 hindurch auch die Möglichkeit eines mechanischen Druckausgleichs durch Vergrößerung des Bereichs 21 nach innen oder nach außen gegeben. Hier ergibt sich eine Art Expansionsbehälter zum Druckausgleich. Wenn dieser Bereich 21 von einer gasdurchlässigen hydrophoben Membran gebildet ist, so kann der sich dort aufbauende Druck schließlich ebenfalls entweichen bzw. Gas aus der Atmosphäre nachgesaugt werden. Eine solche Anwendung wird bevorzugt, wenn schnelle Lenkbewegungen erwartet werden und die dabei in geringer Zeit erforderlichen Volumenströme allein diffusiv nicht durch die Membranen transportiert werden können. Hier ist das schnell reagierende, dünnwandige Expansionselement 21 als rein mechanischer Puffer bevorzugt.
Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen, nicht in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Konstellationen realisiert werden. So ist beispielsweise auch vorgesehen, den gesamten Faltenbalg 1 aus einer gasdurchlässigen, hydrophoben Membran zu fertigen. Dies hat den Vorteil, daß die zur Verfügung stehende Diffusionsfläche sehr groß ist und damit auch bei geringem Überdruck ein zuverlässiger Gastransport ermöglicht wird. Entsprechende Membranen sind beispielsweise unter der Marke Goretex von der Firma W. L. Gore & Associates, Putzbrunn, Deutschland, erhältlich. Es können auch andere Membranen, vorzugsweise auf Basis von halogenierten Kohlenwasserstoffen, Verwendung finden. Auch andere Materialien kommen in Betracht, sofern die geforderten Eigenschaften (Gasdurchlässigkeit, wasserabweisendes Verhalten und Dichtheit gegen Flüssigkeiten) gewährleistet sind.
Insbesondere kann auch anstelle der Folie als Membran ein Netz, ein Gewebe oder dergleichen mit geringer Maschenweite und hydrophober Oberfläche oder Oberflächenbeschichtung vorgesehen sein.
Die insoweit beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen es, die bei Servolenkungen bislang übliche Langbohrung durch die Zahnstange oder eine außerhalb der Servolenkung angebrachte Verbindungsleitung zum Druckausgleich zwischen den beiden endseitigen Volumina einzusparen.

Claims

Servolenkung für Kraftfahrzeuge mit einer in einem Lenkgehäuse längsverschieblich angeordneten Zahnstange sowie mit der Zahnstange zugeordneten Spurstangen und mit wenigstens einer mit dem Lenkgehäuse einerseits und der benachbarten Spurstange andererseits verbundenen Manschette, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette wenigstens teilweise aus einem gasdurchlässigen, wasserabweisenden Material 6, 21 gefertigt ist.
Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material 6, 21 eine für Gase diffusiv durchlässige Membran ist.
Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine mit Poren versehene Folie, vorzugsweise eine Kunststoffolie ist.
Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material 6, 21 einen im wesentlichen rotationssymmetrischen Bereich des Faltenbalgs 1 bildet.
Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material 21 einen Bereich 20 des Faltenbalgs 1 mit großer elastischer Verformbarkeit bildet.
Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material 6, 21 ein hydrophob beschichtetes Netz-, Vlies- oder Gewebematerial ist.