DE2719926C3

DE2719926C3 - Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2719926C3
Application number: DE2719926A
Authority: DE
Inventors: Erich 7071 Boebingen Jablonsky
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1977-05-04
Publication date: 1980-08-28
Also published as: DE2719926A1; SE436634B; ES469347A1; GB1598848A; JPS6222B2; DE2719926B2; JPS549839A; SE7805066L

Description

Stand der Technik

Bekannte Hilfskraftlenkungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches (US-PS 38 22 759) weisen zwei hydraulisch voneinander getrennte, mittels einer Lenkspindel steuerbare Lenkungskreise auf. Der eine Lenkungskreis besteht aus einem mit einem Stellmotor und einer ersten Steuereinrichtung vereinigten Lenkgetriebe. Der andere Lenkungskreis besteht aus einer koaxial zur ersten Steuereinrichtung an deren Gehäuse von außen angeflanschten zweiten Steuereinrichtung, die über Leitungsverbindungen mit einem weiteren, mit einem Lenkgetriebe vereinigten Stellmotor verbunden ist. Die beiden Lenkgetriebe sind über je eine Betätigungsstange am Lenkgestänge angeschlossen. — Da bei den bekannten Hilfskraftlenkungen beide Steilmotoren zugleich als Lenkgetriebe ausgebildet sind und besonders deshalb, weil die Steuereinrichtung des zweiten Lenkungskreises als zusätzliche Baugruppe an das Gehäuse des ersten Lenkungskreises angeflanscht ist, erfordern diese Einrichtungen einen erheblichen Einbauraum.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beiden

ίο Lenkungskreise trotz ihrer hydraulischen Trennung innerhalb eines Komplett-Aggregates mit nur einem Lenkgetriebe unterzubringen, so daß der erforderliche Einbauraum verringert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebene Merkmal gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.

Es sind außerdem Steuereinrichtungen für Hilfskraftlenkungen bekannt (DE-PS 11 33 642), die durch zwei quer zur Lenkspindelachse mit Abstand von dieser angeordnete, mit einer Rückwirkungseinrichtung versehene und durch von der Lenkspindel vorstehende Finger betätigte Axialkolbenventile gebildet werden.
In der erfindungsgemäßen Lenkanordnung bildet die den beiden Stellmotoren zugeordnete und aus Axialkolbenventilen und einem Drehschieberventil zusammengesetzte Steuereinrichtung eine von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossene Baueinheit, bei der gerade durch die gemeinsame Verwendung dieser beiden

JO Ventilbauarten ein besonders geringer Raumverbrauch erzielt werden kann. Hilfskraftlenkungen mit zwei unabhängig wirkenden Lenkungskreisen kommen vorzugsweise in schweren Fahrzeugen zum Einbau, die ohne Hilfskraft nicht mehr lenkbar sind, bei denen also erhöhte Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen sind.

Erläuterung der Erfindung

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Hilfskrafilenkung mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für zwei Lenkungskreise,

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie H-Il in Fig. 1, F i g. 3 den Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 1 bei weggelassenem Gehäuse,

F i g. 4 eine Ausschnittvergrößerung des Längsschnittes nach Fig. 1,

Fig.5 eine Ausschnittvergrößerung des mit Spiel in den Drehschieber eingreifenden Mitnehmerstiftes gemäß F i g. 4 und

F i g. 6 den Teilschnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 4 mit der Zentriereinrichtung.

Nach Fig. 1 und 4 ist in einem als Stellzylinder 1 ausgebildeten Lenkgetriebegehäuse ein Arbeitskolben 2 gleichzeitig als Lenkmutter ausgeführt, die einerseits mit einer Segmentwelle 3 und andererseits über eine Kugelreihe 4 mit einer Gewindespindel 5 im Eingriff steht. Die Gewindespindel 5 ist über einen Drehstab 6

ho an eine Lenkspindel 7 angeschlossen, welche ein nicht dargestelltes Lenkhandrad trägt. Im Spindelkopf 8 der Gewindespindel 5 ist eine Steuereinrichtung 9 mit quer zur Spindelachse liegenden Steuerkolben 10 und 104 eingebaut. Zwei am unteren Ende an einem Flansch 11

b^r> der Lenkspindel 7 angeordnete Zapfen 12 und 12/4 ragen durch Bohrungen 14 bzw. 14/4, im Spindelkopf 8 und greifen in die Steuerkolben 10 und 10/4 ein, so daß diese beim Einleiten einer Drehbewegung mit dem

Spindelkopf drehend, axial gegeneinander verstellt werden. Hierbei erfolgt eine elastische Verdrehung des Drehstabes 6, bis an den Steuerkolben 10 bzw. 10Λ gebildete Steuernuten geöffnet bzw. geschlossen werden, so daß jeweils einer Seite des Arbeitskolbens 2 Drucköl zuströmt

Der Arbeitskolben 2 unterteilt das Lenkgetriebegehäuse in zwei Druckräume 16 und 17. Der Stellzylinder 1 bildet zusammen mit einer Servopumpe 18, einem Behälter 20. und der Steuereinrichtung 9 einen in sich ₎₀ geschlossenen ersten Lenkungskreis. Die Zuführung des Drucköls zur Steuereinrichtung 9 erfolgt über einen Zulaufraum 21, während eine Ringnut 22 dem Rücklauf dient. Der Druckraum 16 kann über einen Kanal 23 im Spindelkopf 8 sowie die Steuereinrichtung 9 mit der Pumpe 18 verbunden werden. Der Druckraum 17 kann über einen in F i g. 1 strichpunktiert angedeuteten Kanal 24, einen weiteren Kanal 25 im Spindelkopf 8 und über die Steuereinrichtung 9 an die Pumpe 18 abgeschlossen werden. Die zu den Druckräumen 16 und 17 führenden Kanäle 23 bzw. 24/25 können über die Steuereinrichtung gleichfalls mit der an den Behälter 20 angeschlossenen Rücklauf-Ringnut 22 verbunden werden.

Nach Fig.2 fördert die Pumpe 18 Drucköl vom Behälter 20 in den Zulaufraum 21. Beim Drehen am Lenkhandrad werden die Steuerkolben 10 und 10-4 durch die Zapfen 12 bzw. 12/4 je nach Drehrichtung innerhalb des durch die Bohrungen 14 bzw. 14/4 (F i g. 4) im Spindelkopf 8 festgelegten Steuerspiels aus der gezeichneten Neutralstellung gegeneinander verstellt. Vom Zulaufraum 21 gelangt das Drucköl über einen Steuerschlitz 26 bzw. 26/4 zum Druckraum 16 bzw. 17. Der Rücklauf des jeweils ausgeschobenen ölvolumens erfolgt über einen Steuerschlitz 27 bzw. 27 A sowie eine Ringnut 29 bzw. 29/4 zum Behälter 20. In der gezeichneten Neutralstellung (Mittenstellung) der Steuerkolben 10 und 10/4 sind daher sämtliche Steuernuten 13, 15 bzw. 13/4, 15/4, geöffnet, so daß ein Druckmittelfluß von der Pumpe 18 zum Behälter 20 möglich ist. In die eine Stirnseite der Steuerkolben 10 und 10/4 ist jeweils eine Zentriereinrichtung 28 bzw. 2SA eingesetzt, die einerseits zum exakten Einstellen der Steuerkolben in bezug auf die Steuernuten dient und andererseits den Drehstab 6 bei der Rückführung der Steuerkolben in die Neutralstellung unterstützt. Die andere Stirnseite der Steuerkolben 10 und 10/4 bildet zusammen mit in einem Deckel 30 geführten Kolben 31 bzw. 31/4 Rückwirkungskammern 32 bzw. 32/4. Diese Rückwirkungskammern 32 und 32/4 sind über nicht sichtbare Kanäle an die Druckräume 16 bzw. 17 angeschlossen. Beim Verstellen der Steuerkolben 10 und iOA muß somit, in bekannter Weise, die Kraft des Druckes in diesen Rückwirkungskammern 32 und 32/4 überwunden werden, die am Lenkhandrad das sogenannte Fahrgefühl vermittelt. Beim Fortfall dieser Rückwirkungskammern wäre ein vollhydraulisches Lenken möglich, es müßte lediglich die Kraft des Drehstabes 6 und die Kraft der Zentriereinrichtung 28 bzw. 2SA überwunden werden. Zwischen dem Zulaufraum 21 und den mit dem Behälter 20 in Verbindung 4,0 stehenden Ringnuten 29 unu 29.4 ist ein Rückschlagventil 33 eingesetzt, welches bei stehendem Fahrzeugmotor ein Nachsaugen von Drucköl zuläßt.

Aus den F i g. 1 und 4 ist weiterhin ersichtlich, daß sich auf der Lenkspindel 7 über Nadellager 34 und 35 ein als Hülse ausgebildeter Drehschieber 36 abstützt. Der Spindelkopf 8 ist in seinem oberen Teil als Steuerbüchse 37 auseebildet. Der Drehschieber 36 und die Steuerbuchse 37 bilden zusammen ein an sich bekanntes Drehschieberventil. In die Steuerbüchse 37 sind Längsnuten 38 und 39 eingearbeitet, die in abwechselnder Reihenfolge über getrennte Druckmittelleitungen 40 btv/. 41 mit Druckräumen 42 bzw. 43 eines weiteren Stellmotors 44 in Verbindung stehen (F i g. 3). Auf der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Drehschiebers 36 sind axial verlaufende Längsnuten 45 und 46 verteilt. Diese Längsnuten 45 sind über Kanäle 47 und eine Ringnut 48 mit einer Servopumpe 50 verbunden. Die durchgehend gefrästen Längsnuten 46 stehen über Kanäle 51 mit einem Behälter 52 in Verbindung. Das Drehschieberventil 36,37 der Stellmotor 44, die Pumpe 50 und der Behälter 52 bilden hierbei die Bestandteile eines vom ersten Lenkungskreis getrennten zweiten Lenkungskreises.

Bei einer Relativverdrehung des Drehschiebers 36 gegenüber der Steuerbüchse 37 werden die in Neutralstellung (Fig. 3) miteinander verbundenen Längsnulen 45, 46 und 38, 39 derart gesteuert, daß entsprechend der Drehrichtung am Lenkhandrad entweder der eine oder der andere Druckraum 42 oder 43 mit dem Zulauf der Pumpe 50 und der jeweils gegenüberliegende Druckraum 43 oder 42 mit dem Behälter verbunden ist.

Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß Axiallager 53 und 54 die Axialkräfte des Spindelkopfes 8 aufnehmen, während ein Radiallager 55 die Radialkräfle der Lenkspindel 7 abstützt. Durch Dichtungen 56,65 und 57 sind die beiden Lenkungski eise hydraulisch voneinander getrennt.

In den Flansch 11 der Lenkspindel 7 ist ein Mitnehmerstift 58 eingesetzt, der mit einem Spiel »s« in eine Bohrung 60 des Drehschiebers 36 eingreift (F i g. 5). Außerdem ist in eine an der Steuerbüchse 37 und am Drehschieber 36 eingearbeitete Ausfräsung 61 eine aus einer Druckfeder 62 und zwei Kugeln 63 und 64 gebildete Zentriereinrichtung eingesetzt (F i g. 6).

Beim Drehen der Lenkspindel 7 wird zunächst nur die Steuereinrichtung 9 verstellt, so daß der erste Lenkungskreis 1, 18, 20 angesteuert wird, der zugleich als Fahrkreis ausgelegt ist. Da diese Verstellung über die Nadellager 34 und 35 erfolgt, ist die Reibungs-Hysterese gegenüber dem Drehschieber 36 sehr klein und dieser bleibt daher von der Drehbewegung der Lenkspindel 7 unbeeinflußt. Erst dann, wenn die Kraft am Lenkhandrad bei ansteigendem Lenkwiderstand größer wird, z. B. bei Ausfall des ersten Lenkungskreises durch Ausfall des Motors, wird der Drehschieber 36 durch den Mitnehmerstift 58 der Lenkspindel 7 in bezug auf die Steuerbüchse 37 in Wirkstellung bewegt, so daß der zweite Lenkungskreis 44, 50, 52 zugeschaltet ist. Dabei führt der Drehschieber 36 eine Relativverdrehung, beispielsweise in Pfeilrichtung der Fig.6, gegenüber der Steuerbüchse 37 aus, so daß die Kugel 63 ihre Lage in der Ausfräsung der Steuerbüchse 37 beibehält. Dadurch wird die Feder 62 zusammengedrückt. Sobald auf das Lenkhandrad keine Drehkraft mehr einwirkt, wird das Drehschieberventil 36, 37 durch die Zentriereinrichtung 62,63,64 und die Steuereinrichtung 9 durch die gemeinsame Rückstellkraft des Drehstabes 6 sowie der Zentriereinrichtung 28, 28/4 in die Neutralstellung zurückbewegt.

Die Pumpe 18 kann vom Fahrzeugmotor aus und die Pumpe 50 von den Fahrzeugrädern her angetrieben werden.

Wenn nur die Pumpe 18 vom Fahrzeugmotor angetrieben und die Pumpe 50 als Reservepumpe mit den Fahrzeuerädern oder dem Achsantrieb eekuDDelt

ist, dient der zweite Lenkungskreis lediglich als Notlenkanlage, solange das Fahrzeug in Fahrt ist. Die Pumpe 18 des ersten Lenkungskreises muß dabei so groß ausgelegt sein, dnß sie a"?h für das Parkieren ausreicht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit zwei hydraulisch voneinander getrennten, mittels einer Lenkspindel steuerbaren Lenkungskreisen, von denen der eine aus einem mit einem Stellmotor und einer Steuereinrichtung räumlich vereinigten, durch eine in Verlängerung der Lenkspindel angeordnete Gewindespindel betätigten Lenkgetriebe und der andere aus einer ebenfalls mit dem Lenkgetriebe vereinigten und koaxial zur ersten liegenden zweiten Steuereinrichtung und einem weiteren, auf das Lenkgestänge einwirkenden Stellmotor besteht, wobei jedem Lenkungskreis eine eigene Servopumpe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuereinrichtungen (9,19) unmittelbar h'.ntereinanderiiegend angeordnet eine von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossene Baueinheit bilden, wobei die eine Steuereinrichtung (9) durch zwei quer zur Lenkspindelachse mit Abstand von dieser angeordnete und mit einer Rückwirkungseinrichtung (31,32 bzw. 31A, 32A) versehene Steuerkolben (10 und iOA) und die andere Steuereinrichtung (19) durch ein Drehschieberventil (36,37) gebildet ist.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuereinrichtungen (9 und 19) in einem Spindelkopf (8) der Gewindespindel (5) untergebracht sind.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbüchse (37) des Drehschieberventils (36,37) aus einem Stück mit dem Spindelkopf (8) der Gewindespindel (5) hergestellt ist.

4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zwischen dem Drehschieber (36) und der Steuerbüchse (37) gebildeten kurzen Umfangsnut eine aus zwei Kugeln (63 und 64) mit dazwischenliegender Druckfeder (62) bestehende Zentriereinrichtung angeordnet ist.

5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (36) über Nadellager (34, 35) auf der Lenkspindcl (7) abgestützt ist.

6. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Steuerkolben (10 und 1Oa^ enthaltende Steuereinrichtung (9) mit der Rückwirkungseinrichtung (31,32 bzw. 31 A, 32A) dem ersten Lenkungskreis zugeordnet ist.