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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch unterstütztes Zahnstangenlenkgetriebe
und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Gehäuse für ein Lenkgetriebe.
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Stand der Technik
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Ein
hydraulisch unterstütztes
Zahnstangenritzellenkgetriebe weist eine Lenkzahnstange, ein in Eingriff
damit stehendes Ritzel und ein hydraulisches Strömungssteuerventil auf. Die
Zahnstange ist in Längsrichtung
bewegbar und ist an entgegengesetzten Enden mit einem Fahrzeuglenkgestänge verbunden.
Wenn sich die Zahnstange bewegt, so betätigt sie das Lenkgestänge um eine
Lenkbewegung eines zugehörigen
Paars von lenkbaren Fahrzeugrädern zu
bewirken.
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Ein
derartiges Lenkgetriebe weist ein Gehäuse auf, welches die Zahnstange,
das Ritzel und das Ventil enthält.
Die Zahnstange erstreckt sich durch einen Horizontalabschnitt des
Gehäuses.
Das Ventil ist innerhalb eines Turmabschnitts des Gehäuses enthalten,
der von dem Horizontalabschnitt nach oben ragt.
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Der
Horizontalabschnitt des Gehäuses
weist einen hydraulischen Strömungsmittelleistungszylinder
auf. Ein Kolben im Leistungszylinder ist an der Zahnstange befestigt.
Das Ventil arbeitet mit dem Ritzel zusammen, um den hydraulischen
Strömungsmitteldruck
in dem Leistungszylinder zu steuern, und zwar ansprechend auf die
Lenkeingangsgröße von einem
Benutzer des Fahrzeuges. Dies bewirkt, daß der Kolben und daß somit
die Zahnstange sich ansprechend auf die Lenkeingangsgröße derart
bewegen, daß die
Fahrzeugräder
demgemäß gelenkt
oder gesteuert werden.
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Ein
Beispiel eines Lenkgetriebes gemäß dem Stand
der Technik ist teilweise in 1 gezeigt. Das
Lenkgetriebe 10 der 1 besitzt
einen horizontalen Gehäuseabschnitt 12 indem
eine Lenkzahnstange 14 für eine Vorwärts- und Zurückbewegung entlang
einer Längsachse 15 gehaltert
ist. Der Horizontalgehäuseabschnitt 12 wird
teilweise durch einen hydraulischen Strömungsmittelleistungszylinder 16 und
teilweise durch eine Befestigungsstruktur 18 definiert.
Die Zahnstange 14 ragt in Längsrichtung aus dem Horizontalgehäuseabschnitt 12 heraus,
und zwar in einer Richtung die sich von links nach rechts erstreckt,
wie dies in 1 zu sehen ist. Ein äußerer Endteil
(nicht gezeigt) der Zahnstange 14 ist mit einem Fahrzeuglenkgestänge in bekannter
Weise verbindbar.
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Ein
zylindrischer Körperteil 20 der
Befestigungsstruktur 18 wird über dem Leistungszylinder 16 aufgenommen,
und zwar mit einem Preßsitz
mit dem Leistungszylinder 16. Ein sich radial erstreckender Bügelteil 22 der
Befestigungsstruktur 18 definiert eine Bohrung 24.
Die Bohrung 24 nimmt eine Büchse auf, die ihrerseits eine
Befestigungsstruktur aufnimmt, welche das Lenkgetriebe 10 an
einem lasttragenden strukturellen Teil eines Fahrzeugs befestigt.
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Andere
Teile des Lenkgetriebes 10, die in 1 gezeigt
sind, umfassen einen Dichtungsträger 30 und
einen Verriegelungsring 32. Der Dichtungsträger 30 ist
eine ringförmige
Struktur, die sich in den Leistungszylinder 16 erstreckt,
und zwar konzentrisch zwischen der Zahnstange 14 und dem
Leistungszylinder 16. Eine Innenendoberfläche 34 des Dichtungsträgers 30 definiert
ein Außenende
einer ein variables Volumen besitzenden hydraulischen Strömungsmittelkammer 36.
Eine ringförmige
hydraulische Strömungsmitteldichtung 38 (schematisch dargestellt)
wird von dem Dichtungsträger 30 getragen,
und zwar in dynamischem Dichtkontakt mit der Zahnstange 14.
Eine O-Ring Dichtung 40 wird durch den Dichtungsträger 30 in
einem statischen Dichtkontakt mit dem Leistungszylinder 16 getragen.
Der Verriegelungsring 32 wird konzentrisch über der Zahnstange 14 aufgenommen,
und zwar mit einem Schraubgewindeeingriff mit dem Körperteil 20 der Befestigungsstruktur 8.
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Die
Dichtungen 38 und 40 sind somit in ihren installierten
Positionen am Ende des Leistungszylinders 16 durch den
Dichtungsträger 30,
den Verriegelungsring 32 und die Befestigungsstrukur 18 zurückgehalten.
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Die
DE 28 35 626 A1 zeigt
ebenfalls eine Servolenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Bei dieser
Servolenkeinrichtung wird eine durch eine Steuerventilanordnung
mit der Fahrzeuglenkwelle verbundene Kammwalze verwendet, wobei
eine Spurstange mit dem Fahrzeugrad verbunden ist, und eine Zahnstange
mit der Kammwalze in Eingriff steht. Zwischen der Spurstange und
einem die Spurstange umgebenen Zylinder sind zwei hydraulische Druckkammern
vorgesehen. Mit dem einen Ende der Spurstange ist ein Gehäuse verbunden,
welches eine mit der Spurstange in Kontakt stehende Dichtung umgibt. Diese
Dichtung steht in keiner Weise mit der einen hydraulischen Druckkammer
in Verbindung, so dass sich diese Druckkammer lediglich vom Kolben
zu dem Gehäuse
erstreckt.
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Die
DE 196 06 609 A1 zeigt
ebenfalls eine hydraulische Lenkvorrichtung mit einem doppelt wirkenden
Hydraulikzylinder in dem ein Kolben mit Anschlussstange bewegbar
angeordnet ist. Diese hydraulische Lenkvorrichtung dient dazu, den
Ist-Stellwert des Radwinkels möglichst
ohne durch Spiel und Verschleiß bedingte
Fehlereinflüsse
zu ermitteln. Zu diesem Zweck ist am Hydraulikzylinder ein Wegsensor
angebracht, der die Kolbenstellung erfasst.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Vorrichtung folgendes auf: einen hydraulischen Strömungsmittelleistungszylinder
und eine Lenkzahnstange. Die Zahnstange ist an einem Kolben im Leistungszylinder
befestigt und erstreckt sich nach außen durch ein offenes Ende
des Leistungszylinders. Eine ringförmige hydraulische Strömungsmitteldichtung
ist über
der Zahnstange aufgenommen, und zwar im dynamischen Dichtkontakt
mit der Zahnstange. Die Dichtung definiert ein festes Ende einer
ein variables Volumen besitzenden hydraulischen Strömungsmittelkammer,
die sich vom Kolben zur Dichtung erstreckt.
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Die
Vorrichtung weist ferner einen Gehäuseteil auf, der am Leistungszylinder
angebracht ist. Der Gehäuseteil
trägt die
Dichtung an einer Stelle die nach außen beabstandet ist, und zwar
gegenüber dem
offenen Ende des Leistungszylinders. In dieser Anordnung definiert
der Gehäuseteil
einen Endabschnitt der Strömungsmittelkammer,
die sich von dem offenen Ende des Leistungszylinders nach außen zur
Dichtung erstreckt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich für den Fachmann auf dem Gebiet
auf das sich die Erfindung bezieht beim Lesen der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
Teilansicht eines Lenkzahnrades des Standes der Technik; und
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2 eine
teilweise schematische Ansicht eines Fahrzeuglenksystems einschließlich eines Lenkgetriebes
welches ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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Ein
Fahrzeuglenksystem 100 ist in 2 gezeigt.
Das Fahrzeuglenksystem 100 weist ein hydraulisch unterstütztes Zahnstangen-
und Ritzellenkgetriebe 102 auf, und zwar bildet dieses
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das Lenksystem 100 weist ferner ein hydraulisches
Strömungsmittelreservoir 104 und
eine Pumpe 106 auf, und zwar zum Pumpen von hydraulischem
Strömungsmittel
vom Reservoir 104 zum Lenkgetriebe 102.
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Das
Lenkgetriebe 102 umfaßt
ein Gehäuse 110 mit
drei Hauptteilen 112, 114, 116. Eine
Lenkzahnstange 118 erstreckt sich vollständig durch
die drei Teile 112, 114 und 116 des Gehäuses 110 und
ist in Längsrichtung
hin und her entlang der Horizontalachse 121 bewegbar. Ein
Paar von Kugelverbindungen 122 verbindet die Zahnstange 118 an
ihren entgegengesetzten Enden mit einem (nicht gezeigten) Fahrzeuglenkgestänge, welches
seinerseits das Lenkgetriebe 102 mit einem Paar von lenkbaren Fahrzeugrädern verbindet.
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Der
erste Gehäuseteil 112 ist
eine einteilige oder einstückige
Struktur. Mit dem Ausdruck "einteilig" bezeichnet man,
daß der
erste Gehäuseteil 112 aus
einem einzigen homogenen Material hergestellt ist und eine einzige
Einheit ist, und zwar ausschließlich
der gesonderten aber damit verbundenen Elemente. Vorzugsweise ist
das einzige homogene Material ein Material, welches mindestens im
wesentlichen aus Aluminium besteht, d. h. aus Aluminium oder aus
einer Aluminiumlegierung. Ein Basisteil 124 des ersten
Gehäuseteils 112 besitzt
eine im allgemeinen zylindrische Konfiguration, und zwar zentriert
auf der Achse 121. Ein Turmteil 126 des ersten
Gehäuseteils 112 ragt
nach oben vom Basisteil 124 weg und ist auf einer entsprechenden
Achse 127 zentriert.
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Ein
hydraulisches Strömungsmittelsteuerventil 130 ist
in dem Turm 126 enthalten. Eine Eingabe- oder Antriebswelle 132 ragt
vom Turm 126 entlang der Achse 127. Die Eingangswelle 132 ist
mit einem (nicht gezeigten) Fahrzeuglenkrad verbunden, und zwar
in bekannter Weise und ist ferner drehbar um die Achse 127 ansprechend
auf die Drehung des Lenkrads. Ein Ritzel oder Ritzelgetriebe 134 ist
mit der Eingangswelle 132 durch eine Torsionsstange 136 verbunden.
Das Ritzel 134 ist um die Achse 127 drehbar und
steht in Eingriff mit einer Reihe von Zahnstangenzähnen 138 an
der Zahnstange 118.
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Ein
Befestigungsteil 140 des ersten Gehäuseteils 112 ragt
von dem Basisteil 124 weg. Der Befestigungsteil 140 besitzt
eine zylindrische Form und definiert eine Bohrung 144.
Die Bohrung 144 nimmt eine (nicht gezeigte) Befestigungsstruktur
auf, die das Lenkgetriebe 102 an einem lasttragenden strukturellen
Teil des Fahrzeugs befestigt. Eine derartige Befestigungsstruktur
kann beispielsweise eine Büchse
und einen Befestigungsschaft aufweisen, wobei jedes dieser Bauteile
irgendeine geeignete Konfiguration besitzt, die im Stand der Technik
bekannt ist.
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Der
zweite Gehäuseteil 114 ist
ebenfalls als eine einteilige Struktur hergestellt aus einem einzigen
homogenen Material, und zwar mindestens im wesentlichen aus Aluminium
bestehend. Ein Basisteil 150 des zweiten Gehäuseteils 114 besitzt
eine im allgemeinen zylindrische Konfiguration, und zwar zentriert
auf der Achse 121. Ein Befestigungsteil 152 des zweiten
Gehäuseteils 114 ragt
vom Basissteil 150 weg. Wie der Befestigungsteil 140 des
ersten Gehäuseteils 112 besitzt
der Befestigungsteil 152 des zweiten Gehäuseteils 114 eine
zylindrische Form die eine Bohrung 156 definiert, und zwar
zur Aufnahme einer Befestigungsstruktur, wie beispielsweise eine
Büchse
und eines Befestigungsschaftes, und zwar zur Befestigung des Lenkgetriebes
oder Lenkzahnrades 102 am Fahrzeug in bekannter Weise.
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Der
dritte Gehäuseteil 116 ist
ein hydraulischer Strömungsmittelleistungszylinder
in der Form eines Stahlrohrs. Das Rohr 116 ist auf der
Achse 121 zentriert und erstreckt sich axial zwischen den
ersten und zweiten Gehäuseteilen 112 und 114.
Ein Kolben 160 ist an der Zahnstange 118 innerhalb
des Rohrs 116 befestigt. Ein Paar von ringförmigen hydraulischen
Strömungsmitteldichtungen 162 und 164 (schematisch
dargestellt) wird über
der Zahnstange 118 aufgenommen, und zwar in dynamischem
Dichtkontakt mit der Zahnstange, und sie sind in dem Gehäuse 116 an
entgegengesetzten Seiten des Kolbens 160 enthalten. Speziell
ist die erste Dichtung 162 innerhalb des Rohrs 116 angeordnet
und stößt an eine
ringförmigen
Endoberfläche 166 des
ersten Gehäuseteils 112 an,
der axial nach innen vom benachbarten offenen Ende 168 des
Rohrs 116 beabstandet ist. Eine erste ein variables Volumen
besitzende hydraulische Strömungsmittelkammer 169 erstreckt
sich axial vom Kolben 160 weg zur ersten Dichtung 162.
Die erste Strömungsmittelkammer 169 wird
somit vollständig
innerhalb des Rohrs 116 definiert.
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Die
zweite Dichtung 164 ist innerhalb des zweiten Gehäuseteils 114 angeordnet
und stößt an einer
ringförmigen
Innenoberfläche 170 des
zweiten Gehäuseteils 114 an,
der axial nach außen
gegenüber
dem benachbarten offenen Ende 172 des Rohrs 116 beabstandet
ist. Eine zweite ein variables Volumen besitzende hydraulische Strömungsmittelkammer 173 erstreckt
sich axial vom Kolben 160 zur zweiten Dichtung 164.
Die zweite Strömungsmittelkammer 173 wird
somit partiell innerhalb des Rohrs 116 und partiell innerhalb
des zweiten Gehäuseteils 114 definiert.
Jede der Dichtungen 162 und 164 und auch der Kolben 160 kann
irgendeine geeignete Struktur wie sie im Stand der Technik bekannt
ist umfassen.
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Das
Ventil 130 steht mit der ersten Strömungsmittelkammer 169 durch
eine erste Zweiwegleitung 174 in Verbindung. Ein Verbindungsstummel 176 trägt einen äußeren Endteil 178 der
ersten Leitung 174 über
einem Anschluß 179 des
Rohrs 116. Der Anschluß 179 ist
durch das Rohr 116 gebohrt und der Stummel 176 ist
an dem Rohr 116 durch eine Schweißung 180 befestigt,
wie dies auf dem Gebiet der Technik bekannt ist. Das Ventil 130 steht
mit der zweiten Strömungsmittelkammer 173 durch
eine zweite Zweiwegleitung 182 in Verbindung. Wie dies weiter
unten im einzelnen beschrieben ist, trägt der zweite Gehäuseteil 114 einen äußeren Endteil 184 der
zweiten Leitung 182, und zwar gemäß der Erfindung.
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Wie
dies schematisch in 2 gezeigt ist, empfängt das
Ventil 130 hydraulisches Strömungsmittel von der Pumpe 106 durch
eine Einlaßleitung 186.
Eine Auslaßleitung 188 stößt hydraulisches Strömungsmittel
vom Ventil 130 aus, und zwar zum Reservoir 104.
Das Ventil 130 arbeitet mit der Zahnstange 118 zusammen,
um den hydraulischen Strömungsmitteldruck
in den ersten und zweiten Strömungsmittelkammern 169 und 173 zu
verändern, und
zwar ansprechend auf die Drehung der Eingangswelle 132.
Dies sieht hydraulische Strömungsmittelleistung
vor, welche die Bewegung des Kolbens 160 und der Zahnstange 118 entlang
der Achse 121 unterstützt,
und dadurch die Lenkbewegung der Fahrzeugräder unterstützt, und zwar in Größen und Richtungen
entsprechend der Drehung des Fahrzeuglenkrades.
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Wie
oben erwähnt
wird ein Endabschnitt 191 der zweiten Strömungsmittelkammer 173 innerhalb des
zweiten Gehäuseteils 114 definiert,
und zwar zwischen der zweiten Dichtung 164 und dem benachbarten
offenen Ende 172 des Rohrs 116. Gemäß diesem
Merkmal der Erfindung definiert eine zylindrische Innenoberfläche 192 des
zweiten Gehäuseteils 114 die
Umfangsgrenze dieses Abschnitts 191 der zweiten Strömungsmittelkammer 173.
Ein Paar von kleineren zylindrischen Innenoberflächen 194 und 196 erstreckt
sich zusammen nach außen
von der zylindrischen Innenoberfläche 192 zu einer äußeren Umfangsoberfläche 194.
Diese Oberflächen 194, 196 definieren
einen hydraulischen Strömungsmittelanschluß 197,
der den Endabschnitt 191 der zweiten Strömungsmittelkammer 173 mit
dem äußeren des Gehäuses 110 verbindet.
Der Außenendteil 184 der zweiten
Zweiwegeleitung 182 wird im Anschluß 197 aufgenommen,
um das Ventil 130 mit der zweiten Strömungsmittelkammer 173 zu
verbinden. Dies eliminiert die Notwendigkeit eines zweiten geschweißten Verbinderstummels
wie des Verbinderstummels 176 am entgegengesetzten Ende
der ersten Kammer 169.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung besitzt der zweite Gehäuseteil 114 einen
Rohrabschnitt 200 der sich axial über das Rohr 116 erstreckt,
und zwar in einer Preßpassung
mit dem Rohr 116. Eine O-Ringdichtung 202 ist in radialem
Zusammenpresseingriff zwischen dem Rohrabschnitt 200 und
dem Rohr 116. Die Preßpassung
mit dem Rohr 116 und der Anschlag mit der zweiten Dichtung 164 ermöglichen,
daß der
zweite Gehäuseteil 114 die zweite
Dichtung 164 exklusiv am Platz am äußeren Ende der zweiten Strömungsmittelkammer 173 hält. Daher
sind andere Teile wie beispielsweise ein Dichtungsträger und/oder
ein Verriegelungsring nicht erforderlich, um beim Zurückhalten
der zweiten Dichtung 164 an ihrem Platz mitzuhelfen.
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Der
zweite Gehäuseteil 114 besitzt
ferner eine einen reduzierten Durchmesser aufweisende zylindrische
Innenoberfläche 204 in
einer Preßpassung
mit einer Zahnstangenhülse 206,
die ihrerseits eine zylindrische Innenoberfläche 208 aufweist,
und zwar in axialem Gleitkontakt mit der Zahnstange 118. Der
zweite Gehäuseteil 114 hilft
somit mit bei der Halterung der Zahnstange 118 für die Längsbewegung entlang
der Achse 121. Andere strukturelle Merkmale des zweiten
Gehäuseteils 114 sind
eine zylindrische Außenoberfläche 210 und
eine ringförmige
Außenendoberfläche 212.
Die zylindrische Außenoberfläche 210 trägt einen
Balg 214 (teilweise gezeigt). Die ringförmige Außenendoberfläche 212 weist
axial zu der entgegen liegenden ringförmigen Oberfläche 216 auf
der benachbarten Kugelverbindung 122 hin und ist angeordnet
im Pfad der Bewegung der Oberfläche 216,
um so als eine Anschlagoberfläche
zu wirken zur Begrenzung der Bewegung der zweiten Kugelverbindung 122 von
links nach rechts wie dies in 2 gezeigt
ist.
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Aus
der obigen Beschreibung der Erfindung ergeben sich für den Fachmann
Verbesserungen, Abwandlungen und Modifikationen. Diese Verbesserungen. Änderungen
und Modifikationen liegen innerhalb des Rahmens fachmännischen
Handelns und werden durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt.