DE2305742A1

DE2305742A1 - Druckunterstuetztes lenkungsgetriebe

Info

Publication number: DE2305742A1
Application number: DE2305742A
Authority: DE
Inventors: Frederick John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1972-02-08
Filing date: 1973-02-06
Publication date: 1973-08-09
Also published as: JPS4891725A; US3832936A; FR2171736A5; AU5130473A; AR193477A1; GB1308890A; CA967885A; BR7300959D0; IT980474B

Description

Druckunterstütztes Lenkungsgetriebe

Die Erfindung betrifft ein druckunterstütztes Lenkungsgetriebe für Fahrzeuge, in dem ein drehmomentempfindliches Ventil enthalten ist, das die Zufuhr eines Druckmittels von einer motorbetriebenen Pumpe zu einem zweiseitig wirkenden hydraulischen Motor steuert, wodurch eine Kraftunterstützung bei der Handbetätigung des Lenkungsmechanismus bewirkt wird und wobei das Ventil und der hydraulische Motor in einer gemeinsamen Baueinheit vereinigt sind.

309832/10U

'J

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein druckunterstütztes Hochleistungs-Lenkungsgetriebe in Form einer einzigen Baueinheit zu schaffen, das insbesondere für große !Tut ζ fahr zeuge geeignet ist und bei dem das Ventil, der hydraulische Motor und ein so. großer Teil des Lenkungsmechanismus wie überhaupt praktikabel von einer einzigen Einheit umschlossen ist. Diese Einheit soll durch sinnvoll einander zugeordnete Konstruktion und Disposition der verschiedenen Komponent -3η außerordentlich kompakt sein.

Diese Aufgabe wird bei einem Lenkungsgetriebe der einleitend näher bezeichneten Gattung dadurch gelöst, daß eine Eingangswelle vorgesehen ist, die betriebsmäßig mittels einer drehmomentempfindlichen Ventileinheit koaxial mit einer Spindel verbunden ist, daß die Spindel in Schraubeneingriff mit einem hohlen zahnstangenartigen Betätigungsorgan steht, daß das Betätigungsorgan einen zweiseitig wirkenden Kolben eines linearen hydraulischen Motors bildet und mit einem Zahnsegment in Eingriff steht, wobei die Höhlung des Betätigungsorgans die Ventileinheit je nach der augenblicklichen Stellung des Lenkungsgetriebes mehr oder weniger aufnimmt. Wesentliche Merkmale dieser Konstruktion bestehen also darin, daß mechanische Teile innerhalb einer Druckkammer des hydraulischen Motors angeordnet sind und daß der Kolben eine derartige Form erhält, daß ein Teil des Hubvolumens des Kolbens, welcher ansonsten einen verlorenen Raum darstellen würde, zur Aufnahme beispielsweise der Ventileinheit benutzt werden kann.

Erfindungsgemäß' sind ferner die drehmomentempfindliche Ventileinheit, die Spindel, das Zahnsegment und der hydraulische Motor alle in demselben Getriebegehäuse enthalten, und die Ventileinheit und vorzugsweise das Zahnsegment sind in einer Druckkammer des hydraulischen Motors angeordnet, so daß sie dem darin wirksamen Druck ausgesetzt sind.

.309832/1014

Die Eingangswelle und die dazu koaxial angeordnete Spindel können mittels einer das drehmomentempfindliche Organ der Ventileinheit bildenden torsionselastischen Vorrichtung miteinander verbunden sein. Ferner wird vorgeschlagen, daß die Ventileinheit aus einem Öffnungen und Kanäle aufweisenden Gehäuse sowie aus einer öffnungen und Kanäle aufweisenden Hülse besteht, welche Hülse in das Gehäuse leicht drehbar eingepaßt und mit der Spindel drehfest verbunden ist, und daß die Eingangswelle in die Hülse eng, aber drehbar, eingepaßt und mit Kanälen in Form von Längsnuten versehen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsfοrm der Erfindung hat das Ventilgehäuse die Form einer nach innen vorstehenden Abschlußkappe, die in das Getriebegehäuse dicht eingesetzt ist und zur Lagerung der Eingangswelle und/oder der Spindel Lager aufweist.

Schließlich wird vorgeschlagen, daß die Spindel mit dem Kolben mittels einer am Kolben befestigten Mutter verbunden ist, welche in der bei Kugelumlauflenkungen gebräuchlichen Art ausgebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur näher erläutert, die einen vertikal geführten Längsschnitt durch ein Lenkungsgetriebe zeigt.

Dieses einteilige druckunterstützte Lenkungsgetriebe besteht aus einem Gehäuse 1, das durch einen Kolben 4 in zwei getrennte Druckkammern 2 und 3 ,aufgeteilt wird. Der Kolben ist in einer Bon.rung 5 in Längsrichtung verschiebbar und mit einem üblichen Dichtungsring 6 abgedichtet. Er weist eine Verlängerung 7 auf, an der sich Zahne 8 befinden, die mit den Zähnen 9 eines zugehörigen Zahnsegments kämmen, das an einer Querwelle 10

309832/ 1OU

befestigt ist. Die Qüerwelle, welche in dem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist, durchsetzt dieses Gehäuse und trägt einen (nicht gezeigten) Spurstangenhebel, welcher die Verbindung zu dem Lenkungsgestänge des Fahrzeugs herstellt.

In die Kolbenverlängerung 7 ist eine Mutter 11 eingesetzt, die von der'bei Kugelumlauflenküngen verwendeten Art sein kann und mittels eines Dorns 12 gegen eine Axial- und gegen eine Drehbewegung gegenüber dem Kolben gesichert ist. Mit der Mutter steht eine zugehörige Schlangengewindespindel in Eingriff, deren eines Ende in einem Lager 14 in axialer Richtung festgelegt, aber drehbar ist. Das Lager 14 wird ' von einem nach innen weisenden Vorsprung 15 einer mit öffnungen und Kanälen versehenen Abschlußkappe 13 getragen, die in das Getriebegehäuse 1 abgedichtet eingesetzt ist. Der Vorsprung 15 dient als Gehäuse für das Steuerventil und wird von dem Kolben 4 je nach Stellung des Getriebes mehr oder weniger umhüllt. Die Abschlußkappe 16 weist bei eine Öffnung auf, durch die ein Druckmittel von einer vom Motor angetriebenen Pumpe unter hohem Druck zugeführt wird. Eine.öffnung 18 dient zur Verbindung mit der linken Druckkammer 3 und eine Öffnung 19 zur Verbindung mit der rechten Druckkammer 2 über 'eine äußere durch die gestrichelte Linie angedeutete Verbindungsleitung. Eine öffnung 21 und eine zugehörige Kammer 22 dienen dem Rückfluß des austretenden Druckmittels zum Vorratsbehälter.

Die Eingangswelle 23, über die das Drehmoment des Fahrers eingeführt wird, ist in der Abschlußkappe 16 in einem Lager gelagert und mittels eines Dichtungsrings 25 abgedichtet. Sie erstreckt sich koaxial mit der Schlangengewindespindel 13 in den Vorsprung der Abschlußkappe hinein und ist mit Kanälen und 27 in Form axialer Hüten versehen, die dazu dienen, das Strömungsmittel zu den Druckkammeröffnungen 18 und 19 oder zu der Auslaßkammer 22 gelangen zu lassen, was unten noch näher beschrieben wird.

309832/ 1OU

Die Eingangswelle 23 und die Schlangengewindespindel 13 sind mittels einer konventionellen torsionselastischen Vorrichtung, wie z.B. eines Torsionsstabes 28, miteinander verbunden und mittels einer hohlen Lagerbuchse 29 fluchtend ausgerichtet. Nicht gezeigte Antriebsklauen begrenzen die Relativdrehung zwischen der Eingangswelle und der Schlangengewindespindel und bewirken wie bekannt einen Direktantrieb im Falle eines Versagens des Torsionsstabes oder eines hydraulischen Defekts.

Zwischen der hohlen Eingangswelle 23 und dem als Ventilgehäuse dienenden Vorsprung 15 ist eine Verteilerhülse eingesetzt, die gegenüber der Eingangswelle einen engen Drehsitz und gegenüber der Bohrung in dem Vorsprung einen leichten Laufsitz aufweist. Diese Hülse dreht sich infolge eines radialen Stiftes 31 gezwungenermaßen zusammen mit der Schlangengewindespindel 13. Ringnuten 32a, 32b und 32c, die mit den öffnungen 19, 17 bzw. 18 zusammen wirken, führen am Außenumfang rings um diese Büchse und haben in axialer Richtung Abstände gegeneinander. Kurze Radialkanäle 33a» 33"b und 33c erstrecken sich von den Ringkanälen durch die Hülse nach innen, wobei jeder von ihnen entweder mit einem der Längskanäle 26 oder 27 zusammen wirkt oder von der äußeren Oberfläche der Eingangswelle 23 gesperrt wird. Diese Sperrung der Radialkanäle hängt von der Winkelstellung der Hülse gegenüber der Welle ab. Dichtungsringe 3^-a, 34·*»» 3^e und 3^ am Außenumfang der Hülse schließen die Ringnuten gegeneinander ab und halten die Druckflüssigkeit in diesen zurück.

Das Lenkungsgetriebe arbeitet wie folgt. Ein rechtsdrehendes Moment von Seiten des Fahrers (Blickrichtung entsprechend dem Pfeil A) bewirkt eine Drehung der Eingangswelle 23 und der Schlangengewindespindel 13 im gleichen Sinne, obwohl infolge der torsionselastischen Kopplung eine gewisse Relativdrehung zwischen diesen beiden Teilen eintreten wird. Der

309832/10U

Relativwinkel nimmt mit zunehmendem Drehmoment zu, wobei das Drehmoment wiederum von der Kraft abhängt, die über das Lenkungsgestänge von den Straßenrädern zurück wirkt. Eine Rechtsdrehung der Schlangengewindespindel bewegt die Mutter und somit den Kolben 4- linear nach links, womit eine entsprechende Drehung der ,Querwelle 10 einhergeht, die wiederum das lenkbare Straßenrad nach rechts zieht. Zusätzlich xfird Druckmittel unter hohem Druck über Öffnung 17, Ringkanal 32b, Radialkanal 33b, Längskanal 26, Radialkanal 33a, Ringkanal 32a, Öffnung 19 und Verbindungsleitung 20 zu der rechten Druckkammer 2 geführt. Das ergibt eine Druckunterstützung für die Bewegung des Kolbens 4 nach links, wobei gleichzeitig die linke Druckkammer 3 zum Auslaß hin geöffnet ist über Öffnung 18, Ringkanal 32c,_ Radialkanal 33c, Längskanal 27, Kammer 22 und Öffnung 21. Es ist noch anzumerken₉ daß in dieser Position der Radialkanal 33c gegenüber dem Längskanal 26 abgesperrt ist und daß die Radialkanäle 33a und 33b gegenüber dem Längskanal 27 gesperrt sind.

Ein vom Fahrer erzeugtes Drehmoment in der entgegengesetzten Richtung erzeugt eine entsprechende direkte mechanische Bewegung, und entsprechend kehren sich auch die relativen Winkelstellungen der Hülse 30 und der Eingangswelle 23 um. Strömungsmittel unter hohem Druck wird somit der linken Druckkammer 3 über 17, 32b, 33b, 26, 33c, 32c und 18 zugeführt. Das ergibt eine Druckunterstützung für die Bewegung des Kolbens 11 nach rechts, und die rechte Druckkammer 2 ist über 20, 19, 32a, 33a, 27, 22 und 21 zum Auslaß hin geöffnet. In dieser Stellung sind die Radialkanäle 33b und 33c gegenüber dem Längskanal 27 und der Radialkanal 33a gegenüber dem Längskanal 26 getrennt.

-Ansprüche

309832/101

Claims

Ansprüche

1. Druckunterstütztes Lenkungsgetriebe, in dem ein drehmomentempfindliches Ventil enthalten ist, das die Zufuhr eines Druckmittels von einer motorbetriebenen Pumpe zu einem zv/eiseitig wirkenden hydraulischen Motor steuert, wodurch eine Kraftunterstützung bei der Handbetätigung des Lenkungsmechanismus bewirkt wird und wobei das Ventil und der hydraulische Hotor in einer gemeinsamen Baueinheit vereinigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangswelle (23) vorgesehen ist, die betriebsmäßig mittels einer drehmomentempfindlichen Ventileinheit (23, 30) koaxial mit einer Spindel (13) verbunden ist, daß die Spindel in Schraubeingriff mit einem hohlen zahnstangenartigen Betätigungsorgan (7, 8) steht, daß das Betätigungsorgan einen zweiseitig wirkenden Kolben (4) eines linearen hydraulischen Motors bildet und mit einem Zahnsegment (^) in Eingriff steht, wobei die Höhlung des Betätigungsorgans die Ventileinheit je nach der augenblicklichen Stellung des Lenkungsgetriebes mehr oder weniger aufnimmt.

2. Lenkungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentempfindliche Ventileinheit (23, 30), die Spindel (13), das Zahnsegment (9) und der hydraulische Motor (4) olle in demselben Getriebegehäuse (1) enthalten sind.

3. Lonkungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch {gekennzeichnet, daß die Ventileinheit (23, 30) innerhalb einer Druckkammer (3) des hydraulischen Motors angeordnet ist, no daß sie dem darin wirksamen Druck ausgesetzt ist.

309832/ 1OU

4·. Lenkungsgetriebe nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (23) und die dazu koaxial angeordnete Spindel (13).mittels einer das drehmomentempfindliche Organ der Ventileinheit bildenden torsionselastischen Vorrichtung (28) miteinander verbunden sind.

5. Lenkungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinheit aus einem Öffnungen (18, 21) und Kanäle (17) aufweisenden Gehäuse (15) sowie aus einer Öffnungen (33) und Kanäle (32) aufweisenden Hülse (30) besteht, welche Hülse in das Gehäuse leicht drehbar eingepaßt und mit der Spindel (13) drehfest (31) verbunden ist, und daß die Eingangswelle (23) in die Hülse eng, aber drehbar, eingepaßt und mit Kanälen in Form von Längsnuten (26, 27) versehen ist.

6. Lenkungsgetriebe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse die Form einer nach innen vorstehenden Abschlußkappe (16) hat, die in das Getriebegehäuse dicht eingesetzt ist.

7. Lenkungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußkappe Lager (14·, 24-) zur Lagerung der Eingangswelle (23) und/oder der Spindel (13) aufweist.

8. Lenkungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (13) mit dem Kolben (4·) mittels einer am Kolben befestigten Mutter (11) verbunden ist, welche in der bei Kugelumlauflenkungen gebräuchlichen Art ausgebildet ist.

309832/1QU