DE2405573A1

DE2405573A1 - Servolenkung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2405573A1
Application number: DE19742405573
Authority: DE
Inventors: Jaromir Dipl Ing Bordovsky
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-02-06
Filing date: 1974-02-06
Publication date: 1975-08-07
Also published as: FR2272877B1; FR2272877A1

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daici 99Ο2/*ί

Stuttgart ^ιί. Februar

Servolenkung für Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für Fahrzeuge, deren als Druckmittelzylinder ausgebildetes Lenkgei.riebegehäuse in einen jeweils im Durohmesser weiten und ±n einen engen Gehäuseteil unterteilt ist und einen im Durchmesser entsprechend in einen weiten Arbeitskolhenähaclmitt und in einen engen Führungskolbenabschnitt abgestuften Arbeitskolben aufnimmt, bei der der Arbeitskolben mit einer ±m Lenkgetriebegehäuse axial unverschiebbar und drehbar gelagerten Lenkschnekke schraubbeweglich und der Führungskolbenabschraitt mit einer im engen Gehäuseteil gelagerten Lenkwelle getrieblich verbunden sind. Solche Servolenkungen zeichnen sieh aufgrund der Durchmesserabstufung von Lenkgetriebegehäus© und Arbeitskolben durch eine enge und kompakte Bauweise aus.

Bei einer bekannten Servolenkung dieser Art (DT-AS 1 26l 000) ist der Innenraum des Lerikgetriebegehäuses durch den Arbeitskolbenabschnitt in zwei Arbeitsdruckkaiamern unterteilt, wodurch alle Gehäuseaußenwände dem Arbeitsdruck ausgesetzt sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine eng und kompakt bauende Servolenkung zu schaffen, die auch bei Anwendung von hohen Arbeitsdrücken nur ein relativ

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niedriges Eigengewicht aufweisen darf.

Die erläuterte Aufgabe ist ausgehend von einer Servolenkung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Arbeitskolben mit einem zwischen Arbeitskolbenabschnitt und Führungskolbenabschnitt angeordneten zylindrischen Dichtungskolbenabschnitt versehen sowie in das weite Gehäuseteil ein von dem Dichtungskolbenabschnitt dichtend durchsetzter Gehäusering druckdicht eingesetzt ist.

Bei der Servolenkung nach der Erfindung ist der vom Arbeitskolbenabschnitt und vom engen Gehäuseteil begrenzte Tei2 des Innenraumes des Lenkgetriebegehäuses durch den Gehäusering in zwei Kammern unterteilt, von denen die an den Arbeitskolbenabschnitt angrenzende Kammer als Arbeitsdruckkammer für die Druckbeaufschlagung der einen Kolbenseite dient und die andere Kammer - die im wesentlichen den gesamten Innenraum des engen Gehäuseteiles umfaßt - druckentlastet ist. Daher ist die Wanddicke des engen Gehäuseteiles mit seiner Ausbuchtung für die Lagerung der Lenkwelle unabhängig von der Höhe des Arbeitsdruckes, so daß dieser Gehäuseteil auch bei hohen Arbeitsdrükken relativ leicht gebaut sein kann. Weiterhin ist es bei der Servolenkung nach der Erfindung vorteilhaft, daß außer der Abdichtung des Gehäuseringes keine weiteren Hochdruckdichtungen für die Öffnungen des engen Gehäuseteiles benötigt werden.

Bei der bekannten Servolenkung ist eine mit der Lenkschnecke schraubbeweglich verbundene Lenkmutter im Arbeitskolben drehbar und axial unverschiebbar gelagert. Die Lenkmutter ist mit einem zu ihr drehfesten radialen Steuerlineal versehen, das je eine radiale Öffnung des Arbeitskolbens und des engen

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Gehäuseteiles durchsetzt und ein im engen Gehäuseteil gelagertes Steuerventil für die Einstellung des Arbeitsdruckes in den Arbeitsdruckkammern betätigt. Um zu verhindern, daß bei Anwendung der Erfindung auf diese bekannte Servolenkung das die Hubbewegungen des Arbeitskolbens mitmachende Steuerlineal an den Gehäusering anschlägt und dadurch die Lenkung blockiert, wird vorgeschlagen, daß Lenkmutter und Dichtungskolbenabschnitt derart in Richtung der Achse des Arbeitskolbens gegeneinander versetzt sind, daß das Steuerlineal in der zum engen Gehäuseteil entgegengesetzten Hubendstellung des Arbeitskolbens auf der dem engen Gehäuseteil zugekehrten Seite des Gehäuseringes steht.

Bei Servolenkungen mit sogenannter Zweikantensteuerung wird üblicherweise nur die Höhe des Arbeitsdruckes der einen,weiten Arbeitsdruckkammer gesteuert, während die andere engere Arbeitsdruckkammer unter einen im wesentlichen konstanten Speicherdruck gesetzt ist. In Anwendung der Erfindung auf eine derartige Servolenkung kann der Durchmesser der mit dem Gehäusering zusammenarbeitenden Dichtfläche des Dichtungskolbenabschnittes gegenüber dem Außendurchmesser des Arbeitskolbenabschnittes so groß gewählt sein, daß der zur Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens wirksame Querschnitt der von Gehäusering und Arbeitskolbenabschnitt eingeschlossenen Arbeit βdruckkammer kleiner ist als der wirksame Querschnitt der anderen Arbeitsdruckkammer.

Um bei der Servolenkung nach der Erfindung eine Vormontage von Arbeitskolben und Gehäusering auch dann zu ermöglichen, wenn der Durchmesser der Dichtfläche des Dichtungskolbenabschnittes kleiner als der Außendurchmeseer des Führungskolbenabschnittes

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ist, wird ferner vorgeschlagen, daß der Arbeitskolben aus zwei fest miteinander verschraubbaren Kolbenhälften besteht und die eine Kolbenhälfte den Arbeitskolbenabschnitt und die andere Kolbenhälfte den FuhrungskoIbenabschnitt aufweist, und daß die eine der beiden Kolbenhälften zusätzlich mit dem Dichtungskolbenabschnitt versehen ist.

Wie eine Servolenkung nach der Erfindung verwirklicht sein kann, ist im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles einer nach dem Prinzip der Zweikantensteuerung arbeitenden Servolenkung näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Axialschnitt durch das Lenkgetriebegehäuse der Servolenkung nach Linie I-I der Fig. 2 und

Fig. 2 einen Radialschnitt durch das Lenkgetriebegehäuse nach Linie II-II der Fig. 1.

Das als Druclcmittelzylinder ausgebildete Lenkgetriebegehäuse ist im Durchmesser in einen weiten Gehäuseteil 11 und in einen engen Gehäuseteil 12 abgestuft. In einer Gehäuseausbuchtung 13 des engen Gehäuseteiles 12 ist mittels zweier Wälzlageranordnungen l4 und 15 eine Lenkwelle l6 drehbar und axial im wesentlichen unverschiebbar gelagert, deren gehäuseäußerer Endzapfen 17 in üblicher Weise mit dem Lenkgestänge der gelenkten Fahrzeugräder verbunden werden kann. Der weite Gehäuseteil 11 ist mittels eines Gehäusedeckels l8 abgeschlossen, der von einem Lenkspindelteil 19 durchsetzt ist, das über eine in den Gehäusedeckel Iß eingesetzte Wälzlageranordnung 20 drehbar und

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axial unverschiebbar gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 10 festgelegt ist. Der gehäuseäußere Endzapfen 21 des Lenkspindelteiles 19 wird in bekannter Weise mit dem Lenkhandrad drehfest verbunden. An seinem gehäuseinneren Ende ist das Lenkspindelteil 19 mit einer Lenkschnecke 22 fest verbunden, auf die eine Lenkmutter 23 mittels eines Kugelumlaufes 2k aufgeschraubt ist.

Die Lenkmutter 23 ist an ihren Enden über je eine Wälzlageranordnung 25 und 26 in einer Ausnehmung 28 einer Kolbenhälfte 27 eines Arbeitskolbens 29 drehbar und axial unverschiebbar gelagert. Die Kolbenhälfte 27 ist sowohl mit einem Führungskolbenabschnitt 30 als auch mit einem Schraubflansch 31 versehen. Der Führungskolbenabschnitt 30 ist im engen Gehäuseteil 12 axialverschiebbar geführt und radial im wesentlichen spielfrei abgestützt. Die Kolbenhälfte 27 ist über ihren Schraubflansch 31 mit einem Schraubflansch 32 einer zweiten Kolbenhälfte 33 des Arbeitskolbens 29 fest verschraubt. In den Führungskolbenabschnitt 30 ist ein Zahnstangenprofil Jk eingearbeitet, in das ein drehfestes Zahnsegment 35 der Lenkwelle l6 eingreift. Die Kolbenhälfte 33 ist mit einem im Durchmesser gegenüber dem Führungskolbenabschnitt 30 erweiterten Arbeitskolbenabschnitt 36 versehen, der im weiten Gehäuseteil 11 axialverschiebbar geführt und gegen letzteres durch eine radial äußere Ringdichtung 37 abgedichtet ist. Die Kolbenhälfte 33 ist ferner mit einer radial inneren Ringdichtung 38 versehen, die mit einer vom Lenkspindelteil 19 zentrisch und mit Spiel durchsetzten Dichtungshülse 39 zusammenarbeitet. An ihrem einen Ende weist die Dichtungshülse 39 einen radialen 3und *t0 auf, der in eine zylindrische Fassung kl des Gehäusedeckels l8 eingesetzt ist. Der Bund 40 stützt sich in der einen Richtung der Achse k2 des Arbeitskolbens 29 an einer

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radialen Anschlagfläche 43 der Fassung 4l und in der anderen Richtung an einem in eine Ringnut der Passung 4l eingesetzten Sicherungsring kk axial im wesentlichen unverschiebbar ab. Weiterhin ist der Bund 40 durch eine in eine Umfangsnut von ihm eingesetzte Ringdichtung 45 gegen die Fassung kl druckfest abgedichtet. Der Gehäusedeckel 18 ist durch einen Ringansatz 46 im weiten Gehäuseteil 11 zentriert und gegen letzteres durch eine in eine Umfangsnut des Ringansatzes 46 eingesetzte Ringdichtung 47 druckfest abgedichtet.

Die Kolbenhälfte 33 weist einen an den Arbeitskolbenabschnitt 36 angrenzenden hülsenförmigen Dichtungskolbenabschnitt 48 auf, von dessen Innenmantel sich der Schraubflansch 32 radial nach innen erstreckt. Der Dichtungskolbenabschnitt 48 durchsetzt einen in das weite Gehäuseteil 11 eingesetzten Gehausering 491 der sich in der einen Richtung der Achse 42 an einem Gehäuseansatz 50 abstützt und gegen Verschiebung in der anderen Richtung der Achse 42 durch einen Sprengring 51 gesichert ist, der in eine äußere Umfangsnut des Gehäuseringes 49 eingesetzt ist und in eine innere Gehäusenut 52 des weiten Gehäuseteiles 11 eingreift. Die äußere zylindrische Dichtungsfläche 53 des Dichtungskolbenabschnittes 48 arbeitet mit einer radial inneren Ringdichtung 5k im Gehäusering 49 zusammen, der seinerseits eine zweite radial äußere Ringdichtung 55 zu seiner druckfesten Abdichtung gegenüber dem weiten Gehäuseteil 11 aufweist. Durch den Gehäusering 49 ist die auf derselben Seite des Arbeitskolbenabschnittes 36 wie der enge Gehäuseteil 12 liegende Arbeitsdruckkammer 56 gegenüber dem Innenraum 57 des engen Gehäuseteiles 12 druckfest abgedichtet, der in entsprechender Weise durch die Dichtungshülse 39 auch gegenüber der Arbeitsdruckkammer 58 auf der anderen Seite des Arbeitskolbenabsclmittes "}G abgedichtet ist. Dabei ist der Durchmesser der

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Dichtungsfläche 53 größer als der Durchmesser der mit der Ringdichtung 38 zusammenarbeitenden zylindrischen Dichtungsfläche 59 der Dichtungshülse 39» so daß der wirksame Ringquerschnitt der Arbeitsdruckkammer 56 für die Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbenabschnittes 36 kleiner ist als der wirksame Ringquerschnitt der Arbeitsdruckkammer 58· Zur Vergrößerung der vom Druck der Arbeitsdruckkammer 56 beaufschlagbaren Kolbendruckfläche des Arbeitskolbenabschnittes 36 ist der Durchmesser der Dichtungsfläche 53 jedoch kleiner als der Innendurchmesser des engen Gehäuseteiles 12.

Die Lenkwelle l6 durchsetzt einen die Wälzlageranordnung Ik aufnehmenden Gehäusedeckel 60, der eine Öffnung 6l der Gehäuseausbuchtung 13 verschließt. Der Gehäusedeckel 60 ist durch eine radial innere Dichtungspackung 62 gegenüber der Lenkwelle l6 und durch einen radial äußeren Dichtring 63 gegenüber der Wand der Öffnung 6l druckfest abgedichtet.

Zur Einstellung des Zahnspieles zwischen den Teilen "}k und 35 ist die Lenkwelle l6 an ihrem gehäuseinneren Ende mit einer Stellschraube 64t axial unverschiebbar verbunden, die in eine Gewindedurchgangsbohrung 65 der Gehäuseausbuchtung 13 eingeschraubt ist. Auf das gehäuseäußere Ende der Stellschraube 6k ist eine Kontermutter 66 aufgeschraubt, die eine Ringdichtung

67 zur Abdichtung der Bohrung 65 sowohl gegen die Stellschraube 64 als auch gegen die der letzteren benachbarte Außenfläche der Gehäuseausbuchtung 13 dichtend anpreßt.

Der Innenraum 57 des engen Gehäuseteiles 12 ist über einen bei

68 schematisch angedeuteten Gehäusekanal an eine bei 69 ange-

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deutete, im wesentlichen druckentlastete Rücklaufleitung angeschlossen, so daß die Dichtungen 62,63 und 67 nicht gegen einen hohen Druck abdichten müssen.

In einer Gehäusebohrung 70 des engen Gehäuseteiles 12 ist der Steuerschieber 71 eines Steuerventiles 72 verschiebbar geführt. In seinem mittleren Abschnitt ist der Steuerschieber 71 mit einer Umfangsnut 73 versehen, in die eine sich parallel zur Achse 42 des Arbeitskolbens 29 erstreckende Leiste 74 am radial äußeren Ende eines Steuerlineales 75 gelenkig eingreift. Das Steuerlineal 75 bildet einen einteiligen radialen Arm der Lenkmutter 23 und durchsetzt sowohl die Ausnehmung 28 der Kolbenhälfte 27 als auch einen Gehäuseschlitz 76 des engen Gehäuseteiles 12. Die axiale Länge von Leiste 74 und Steuerlineal 75 iⁿ Richtung der Achse 42 ist jeweils etwa gleich der Länge der Lenkmutter 23· Wie aus Fig. 1 ohne weiteres ersichtlich ist, sind die Lenkmutter 23 und der Führungskolbenabschnitt 48 so weit in Richtung der Achse 42 gegeneinander versetzt, daß in derjenigen Hubendstellung des Arbeitskolbens 29s in der sich der Arbeitskolbenabschnitt 36 in unmittelbarer Nähe des Gehäusedeckels 18 befindet, die Lenkmutter 23 noch auf der zum Gehäusedeckel l8 entgegengesetzten Seite des Gehäuseringes 49 steht. Auf diese Weise ist vermieden, daß die Leiste 74 - die auf einem größeren Radius zur Achse 42 liegt als die Dichtungsfläche 53 - ^an den Gehäusering 49 anschlagen kann.

Zur Bildung von zwei Steuerkanten 77 und 78 ist der Steuerschieber 71 mit einer weiteren Umfangsnut 79 versehen, die in allen Schieberstellungen mit einem Ventilanschluß 80 in Verbindung steht. Der Ventilanschluß 80 ist über einen bei 8l angedeuteten Gehäusekanal an die weite Arbeitsdruckkammer 58 ^ßn-

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geschlossen. Zwei beiderseits des Ventilanschlusses 8o liegende Ventilanschlüsse 82 und 83 sind in der gezeichneten Mittelstellung des Steuerschiebers 71 durch die Steuerkante 77 bzw. 78 gegenüber dem Ventilanschluß uO abgesperrt. Während der Ventilanschluß 82 über einen bei 8^i angedeuteten Gohäusekanal mit der Rücklaufleitung 69 verbunden ist, sind der Ventilanschluß 83 über einen bei 85 angedeuteten Gehäusekanal sowie die enge Arbeitsdruckkammer 56 über einen bei 86 angedeuteten Gehäusekanal an eine Speicherhochdruckleitung 8? angeschlossen. Der Speicherdruck in der Leitung 86 und damit in der Kammer ist im wesentlichen konstant.

Bei einem Rechtseinschlag des Lenkhandrades wird der Arbeitskolben 29 in Richtung auf den Gehäusedeckel l8 verstellt, wobei die Lenkmutter 23 mit Bezug auf Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn eine begrenzte Drehwinkelbewegung ausführt. Der Steuerschieber 71 wird dadurch in Richtung auf die Lenkwelle l6 verstellt, so daß die Steuerkante 77 eine Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen 80 und 82 freigibt. Der Druck in der Arbeitsdruckkammer 56 fällt dementsprechend ab, so daß das vor dem Einschlagen des Lenkhandrades eingestellte Druckkraftgleichgewicht am Arbeitskolbenabschnitt 36 aufgehoben und an letzterem eine in Richtung auf den Gehäusedeckel wirkende Differenzdruckkraft auftritt.

Bei einem Linkseinschlag des Lenkhandrades wird der Steuerschieber 71 in entsprechender Weise in der zur Lenkwelle l6 entgegengesetzten Richtung ausgelenkt, so daß die Steuerkante 78 eine Verbindung zwischen den Ventilanschlüssen 80 und 83 herstellt. Dadurch wird das Druckkraftgleichgewicht am Arbeitskolbenabschnitt 36 durch eine Druckerhöhung in der Arbeitsdruck-

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kammer 58 gestört, wodurch eine in Richtung des Gehäuseringes 49 gerichtete Differenzdruckkraft am Arbeitskolbenabschnitt 36 auftritt.

Arbeitskolben 29, Gehäusering **9i Lenkmutter 23, Lenkspindelteil 19 mit Lageranordnung 20 und Gehäusedeckel l8 werden außerhalb des Lenkgetriebegehauses 10 vollständig zusammengebaut. Der Gehäuseschlitz 76 ist an der Stelle des Gehäuseabsatzes 50 gegenüber dem Innenraum des weiten Gehäuseteiles 11 vor dem Einsetzen des Gehäuseringes ^9 offen, so daß das Steuerlineal 75 beim Einschieben der vormontierten Baueinheit von der durch den Gehäusedeckel l8 abschließbaren Öffnung aus in den Schlitz 76 eintreten kann.

Durch die erläuterte Druckentlastung des Gehäuseinnenraumes sind auch sowohl die den Lenkspindelzapfen 21 gegen den Gehäusedeckel l8 abdichtende Dichtungspackung 88 als auch die die Lageranordnung 20 gegen den Gehäusedeckel l8 abdichtende Ringdichtung 89 nicht vom Arbeitsdruck beaufschlagt.

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Claims

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4. Februar 1974

Ansprüche

Servolenkung für Fahrzeuge, deren als Druckmittelzylinder ausgebildetes Lenkgetriebegehäuse in einen jeweils im Durchmesser weiten und in einen engen Gehäuseteil unterteilt ist und einen im Durchmesser entsprechend in einen weiten Arbeitskolbenabschnitt und in einen engen Führungskolbenabschnitt abgestuften Arbeitskolben aufnimmt, bei der der Arbeitskolben mit einer im Lenkgetriebegehäuse axial unverschiebbar und drehbar gelagerten Lenkschnecke schraubbeweglich und der Führungskolbenabschnitt mit einer im engen Gehäuseteil gelagerten Lenkwelle getrieblich verbunden sind, dadurch gekennzeichnet ,.daß der Arbeitskolben (29) mit einem zwischen Arbeitskolbenabschnitt (36) und Führungskolbenabschnitt (30) angeordneten zylindrischen Dichtungskolbenabschnitt (48) versehen sowie in das weite Gehäuseteil (11) ein von dem Dichtungskolbenabschnitt (48) dichtend durchsetzter Gehäusering (49) druckdicht eingesetzt ist.

Servolenkung nach Anspruch 1, mit einer mit der Lenkschnecke schraubbeweglich verbundenen sowie im Arbeitskolben drehbar und axial unverschiebbar gelagerten Lenkmutter, die mittels eines zu ihr drehfesten, je eine radiale Öffnung des Arbeitskolbens und des engen Gehäuseteiles durchsetzenden Steuerlineales ein im engen Gehäuseteil gelagertes Steuerventil betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß Lenkmutter (23) und Dichtungskolbenaschnitt (48) derart in Richtung der Achse (42) des Arbeitskolbens (29) gegeneinander versetzt sind, daß das Steuer-

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lineal (75) in der zum engen Gehäuseteil (12) entgegengesetzten Hubendsteilung des Arbeitskolbens (29) auf der dem engen Gehäuseteil (12) zugekehrten Seite des Gehäuseringes (49) steht.

3· Servolenkung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens (29) wirksame Querschnitt der von Gehäusering (49) und Arbeitskolbenabschnitt (JG) eingeschlossenen Arbeitsdruckkammer (56) kleiner ist als der wirksame Querschnitt der anderen Arbeitsdruckkammer (58).

4. Servolenkung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (29) aus zwei fest miteinander verschraubbaren Kolbenhälften (27 und 33) besteht und die eine Kolbenhälfte (33) den Arbeitskolbenabschnitt (36) und die andere Kolbenhälfte (27) den Führungskolbenabschnitt (30) aufweist, und daß die eine der beiden Kolbenhälften (27 und 33) zusätzlich mit dem Dichtungskolbenabschnitt (48) versehen ist.

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