DE2508678A1

DE2508678A1 - Zahnstangen-hilfskraftlenkung fuer kraftfahrzeuge mit zentralhydraulik

Info

Publication number: DE2508678A1
Application number: DE19752508678
Authority: DE
Inventors: Erich Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1975-02-28
Filing date: 1975-02-28
Publication date: 1976-09-09
Also published as: GB1487315A; IT1053998B

Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen

Zahnstangen-Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik

Stand der Technik:

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

In Kraftfahrzeugen mit Zentralhydraulik werden mehrere voneinander unabhängige Verbraucher, wie z. B. Lenkung, Bremsen und Niveauregelung, deren Druckölbedarf unterschiedlich groß ist, von einer einzigen Druckquelle versorgt. Um die Größe der Druckquelle klein zu halten, ist normalerweise ein Druckspeicher vorgesehen, welcher die Aufgabe hat, in Zeiten geringen Verbrauchs Drucköl zu speichern.

^Akte5272 609837/0139

Infolge des erforderlichen Drucks bei Speicher-Hilfskraftlenkungen der mehr als doppelt so hoch liegt als der höchste Arbeitsdruck einer normalen Druckfluß-Hilfskraftlenkung ist die Speicher-Hilfskraftlenkung so ausgelegt, daß die zugehörige Steuereinrichtung in der Neutrallage den Durchfluß zu einem Ölbehälter sperrt.

Bei über einen Druckspeicher versorgten Zahnstangen-Hilfskraftlenkungen können die herkömmlichen Servomotoren mit Arbeitskolben unterschiedlicher Betätigungsfläche wegen des hohen Betriebsdruckes im allgemeinen nicht verwendet werden. Das Flächenverhältnis ergibt zu große Unterschiede der Kolbenkräfte in den beiden Lenkrichtungen. Als Folge davon werden auch die Lenkkräfte am Lenkhandrad unterschiedlich groß. Dieser Nachteil beruht darauf, daß die Kolbenstange aus Festigkeitsgründen einen bestimmten Durchmesser haben muß. Durch den hohen Betriebsdruck von beispielsweise 180 bar würde sich ein Verhältnis der Kolbenkräfte von etwa 1:1,6 ergeben. Für die Handkräfte ist ein derartiger Unterschied nicht tragbar.

Eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung mit unausgeglichenem Arbeitskolben ist z. B. aus der DT-OS 1 933 404 bekannt. Diese Lenkung weist eine zur Zahnstange parallel geführte

Akte 5272 60983 7/0139

und mit dieser verbundene Schubstange auf, an welcher im gleichen Abstand von der Fahrzeugmitte die Spurstangen angelenkt sind. Der Servomotor ist hierbei seitlich als Verlängerung der Zahnstange angebaut. Eine solche Anordnung kann aus Raumgründen nicht mit einem ausgeglichenen Servomotor kombiniert werden, weil dann die Zahnstange aus dem Gehäuse herausgeführt und abgedichtet werden müßte. Dadurch würde sich das Lenkgetriebe um den Kolbenhub verlängern.

Aufgabe und Lösung

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Servomotor mit unausgeglichenen Kolbenflächen in einer an die Zentralhydraulik angeschlossenen Zahnstangen-Hilfskraftlenkung zu verwenden und den Servomotor derart auszulegen, daß die wirksamen Kolbenkräfte in beiden Lenkrichtungen gleich groß sind.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe durch das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebene Merkmal gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist aus dem Patentanspruch 2 ersichtlich.

609837/0139

Erfiiidungsgemäß ist der Durchmesser der Kolbenstange so bemessen, daß deren Querschnittsfläche bei höchstem Druck die benötigte Verstellkraft ergibt. Die wirksame Fläche des Arbeitskolbens ist dagegen doppelt so groß wie die Querschnittsfläche der Kolbenstange. Der vom Steuerventil zugeleitete ölstrom wird durch das Wegeventil in der einen Lenkrichtung auf die große und die kleine, und in der anderen Lenkrichtung nur auf die kleine, auf der Kolbenstangenseite gelegene Fläche geleitet. Dadurch erhält man beim Lenken in jeder Lenkrichtung gleiche Kolbenkräfte.

Erläuterung der Erfindung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im teilweisen Längsschnitt dargestellt und nachstehend näher erläutert:

Eine Pumpe 1 fördert Drucköl von einem Behälter 2 über ein Speicherladeventil 3 und eine Leitung 4 zu einem Speicher 5. Von einer zu einem Steuerventil 6 führenden Leitung zweigen hinter dem Speicher 5 Leitungen 8 und 9 ab, die an weitere Verbraucher, z. B. die Bremsen und eine Niveauregelung, angeschlossen sind. Das Steuerventil 6 ist über eine Rücklaufleitung 10 mit dem Behälter 2 verbunden. Bei

609837/0139

11 greift ein im Gehäuse des Steuerventils 6 untergebrachtes Zahnritzel in die Verzahnung einer Zahnstange 12 ein, welche im Zahnstangengehäuse 13 geführt ist.

Das Zahnritzel wird über ein an einen Lenkstummel L angeschlossenes Lenkhandrad angetrieben.

Das Steuerventil 6 ist über Leitungen 14 und 15 bzw. 14 A und 15 A, in die ein Wegeventil 19 mit einer Kugel K eingesetzt ist, an Druckräume 16 bzw. 17 eines Servomotors

angeschlossen. Eine einen Arbeitskolben 20 tragende Kolbenstange 21 ist als seitliche Verlängerung der Zahnstange ausgebildet.

An der Zahnstange 12 sind in Fahrzeugmitte durch einen Längsschlitz im Zahnstangengehäuse 13 ragende Schraubenbolzen 22 und 23 befestigt, an welchen zu den gelenkten Rädern führende Spurstangen 24 und 25 angeschlossen sind.

Die Kolbenstange 21 ist so bemessen, daß ihre Querschnittsfläche 26 gleich groß ist wie die kleine, kreisringförmige Kolbenfläche 27 auf der Kolbenstangenseite. Die große Kolbenfläche 28 auf der gegenüberliegenden Seite des

609837/0139

Arbeitskolbens 20 ist daher doppelt so groß wie die Querschnittsfläche 26 und gleichfalls doppelt so groß wie die kleine Kolbenfläche 27.

Die Wirkungsweise

Durch Drehen am nicht dargestellten Lenkhandrad in einer Lenkrichtung wird das Drucköl über das Steuerventil 6 beispielsweise der Leitung 14 zugeführt. Dadurch wird die Kugel K des Wegeventils 19 in die gezeichnete Stellung nach unten gedrückt und die Leitung 15 verschlossen. Das Drucköl aus der Leitung 14 gelangt demzufolge über das Wegeventil und über die Leitungen 14 A und 15 A in die Druckräume 17 bzw. 16. Der Öldruck wirkt somit auf die große Kolbenfläche und die kleine Kolbenfläche 27, so daß sich der Arbeitskolben 20 nach links bewegt. Bei diesem Lenkvorgang wird also die Kolbenfläche 28 minus der Kolbenfläche 27 beaufschlagt. Das sich im Druckraum 16 befindliche Drucköl wird dabei über die Leitung 15 A dem unter Druck stehenden Ölkreislauf zugeführt.

Beim Drehen des Lenkhandrades in der anderen Lenkrichtung wird das Drucköl durch das Steuerventil 6 in die Leitung 15 geleitet. Die Kugel K des Wegeventils 19 wird dadurch nach oben gedrückt, so daß die Leitung 14 bzw. 14 A

609837/0139

verschlossen ist. Der Druck baut sich jetzt über die Leitung 15 A nur im Druckraum 16 auf und wirkt auf die kleine Kolbenfläche 27. Der Arbeitskolben 20 bewegt sich nach rechts. Das aus dem Druckraum 17 ausgeschobene ölvolumen kann über die Leitung 14 A, das Wegeventil 19, die Leitung 14 und über das Steuerventil 6 zum Behälter 2 zurückströmen.

Das Wegeventil 19 kann je nach den Raumverhältnissen am Servomotor 18, am Steuerventil 6 oder wie gezeichnet, zwischen den vom Steuerventil wegführenden Leitungen 14 und 15 angeordnet sein.

Das Wegeventil 19 kann^wie gezeichnet^als Kugelventil oder als Schieberventil ausgebildet sein.

24.2.1975
T-PA fr-we

Akte 5272

609837/0139

Claims

Patentansprüche

^ui 1.) Zahnstangen-Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit Zentralhydraulik, bestehend aus einer ölpumpe einem an weitere Verbraucher angeschlossenen Druckölspeicher, einem Steuerventil und einem mit dem Lenkgetriebe vereinigten Servomotor, dessen über eine Kolbenstange mit der Zahnstange verbundener Arbeitskolben ungleiche Kolbenflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die kleine, auf der Kolbenstangenseite gelegene Kolbenfläche (27) des Arbeitskolbens (20) etwa die gleiche Größe der Kolbenstangen-Querschnittsfläche (26) aufweist und die größere Kolbenfläche (28) auf der anderen Seite des Arbeitskolbens (20) gleich der Summe der Flächen aus der kleinen Kolbenfläche (27) und der Kolbenstangen-Querschnittsfläche (26) ist, und daß in die vom Steuerventil (6) zu den Druckräumen'(16, 17) führenden Leitungen (14, 15) ein Wegeventil (19) eingesetzt ist, welches derart wirkt, daß in der einen Lenkrichtung die große (28) und die kleine Kolbenfläche (27) und in der anderen Lenkrichtung die kleine Kolbenfläche (27) beaufschlagbar ist.

609837/0139

2. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Schaltstellung des Wegeventils (19) beide Druckräume (16 und 17) an das Steuerventil (6) angeschlossen sind, wobei die eine vom Steuerventil (6) zum Wegeventil (19) führende Leitung (15) gesperrt ist, und daß in der anderen Schaltstellung des Wegeventils (19) der kolbenstangenseitige Druckraum (16) an das Steuerventil (6) angeschlossen ist und der der großen Kolbenfläche (28) zugekehrte Druckraum (17) über das Wegeventil (19) sowie über das Steuerventil (6) mit dem Ölbehälter (2) verbunden ist.

24.2.1975
T-PA fr-we

Akte 5272

609837/0139

Leerseite