DE2725538A1

DE2725538A1 - Hydraulische servolenkung

Info

Publication number: DE2725538A1
Application number: DE19772725538
Authority: DE
Inventors: Antonino Bertone; Enrico Rivetti; Vincenzo Sarti
Original assignee: Fiat SpA
Current assignee: Fiat SpA
Priority date: 1976-11-25
Filing date: 1977-06-06
Publication date: 1978-06-01
Also published as: SE7713317L; IE45996B1; LU78574A1; ES464431A1; GB1559435A; NL7712857A; SE407771B; US4108273A; SU695544A3; BE860508A; CH617395A5; FR2372063B1; IE45996L; JPS5369334A; DK511577A; IT1072043B; DE2725538C3; FR2372063A1; DE2725538B2

Description

Patertamvate 7 7 9 R R Q Q

Dipl. Ing. H. Weickmann. Dip:. Pt/s. Cr. K. Fincks £ / ΔΌΌΟΟ

Dipl. Ing. F. A. Weickmann, Dipl. Chem. B. H^ber 8 München 80, Möhlstraße 22 /.

FIAT Societa per Azioni F.2374

10, Corso Marconi
Turin / Italien

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung, bei welcher die hydraulischen und die mechanischen Komponenten in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Bei bekannten hydraulischen Servolenkungen ist die Mehrzahl der Steuerkomponenten des hydraulischen Systems von den mechanischen Teilen der Lenkung getrennt angeordnet. Hieraus resultiert offensichtlich ein erhöhter Raumbedarf sowohl für die Anordnung der Ventile des hydraulischen Systems als auch für die Unterbringung der entsprechenden Leitungen und Betätigungsorgane. Eine Servolenkung dieser Art ist beispielsweise durch die DT-OS 21 14 314 bekannt geworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Servolenkung zu schaffen, die eine mechanische Verbindung zu den gesteuerten Rädern besitzt, so daß auch beim Ausfall des hydraulischen Systems ein sicheres Lenken des Fahrzeuges möglich ist, und die außerdem kleine Abmessungen aufweist und preisgünstig herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt des Ausführungsbeispiels,

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Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in einer ersten Arbeitsstellung,

Fig. 3 zeigt einen Axialschnitt desselben Teils in einer zweiten Arbeitsstellung.

In den Zeichnungen ist der untere Teil einer Steuersäule 1 eines Fahrzeuges dargestellt, das in einer Muffe endet,die aus zwei koaxialen Teilen 5 und 7 besteht, die stirnseitig miteinander verbunden sind.

Der zweite Teil 7 der Muffe besitzt eine Einlaßöffnung 13 für eine hydraulische Flüssigkeit, die über eine (nicht dargestellte) Pumpe zugeführt wird, welche beispielsweise durch den Motor des Fahrzeuges angetrieben wird. Der Durchmesser der Innenwandung 15 des erwähnten Teils 7 der Muffe 3 ist um ein geringes größer als der Durchmesser der Innenwandung des ersten Teils 5 der Muffe 3. Nur in dem Endbereich, in dem der Teil 7 mit dem Teil 5 zusammentrifft, ist sein Innendurchmesser im wesentlichen dem von Teil 5 gleich.

Im Innern der Muffe 3 ist eine Hohlwelle 25 verschiebbar angeordnet. Ihr Durchmesser ist um ein geringes kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Teils 7 der Muffe 3. Die Hohlwelle 25 besitzt etwa im mittleren Teil ihrer Längsausdehnung ein kurzes Zwischenstück 32, das in Bezug auf den übrigen Teil der Hohlwelle 25 radial nach innen und radial nach außen weist. Dieses Zwischenstück 32 bildet einen Gleitsitz in dem zweiten Teil 7 der Muffe 3 und trägt an seiner äußeren Mantelfläche einen Dichtungsring 33. Auf der (in Fig. 1) linken Seite des Zwischenstücks 32 begrenzt die Hohlwelle 25 zusammen mit der Innenwandung des zweiten Teils 7 der Muffe 3 eine erste zylindrische Kammer 37, die mit der Einlaßöffnung 13 in Verbindung steht. Auf der rechten Seite des Zwischenstücks 32 begrenzt die Hohlwelle 25 mit dem zweiten Teil 7 der Muffe 3 eine zweite zylindrische Kammer 39. Die erstgenannte zylindrische

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Kammer 37 ist mittels eines im Endbereich des zweiten Teils der Muffe 3 angeordneten Dichtungsringes 21 abgedichtet. Die zweite zylindrische Kammer 39 ist mittels eines Dichtungsringes 19 abgedichtet, der sich in einem ringförmigen Deckelteil 9 befindet, welches den zweiten Teil 7 der Muffe 3 nach rechts abschließt. Das ringförmige Deckelteil 9 besitzt einen zweiten Dichtungsring 11, durch den die betreffende Stirnfläche des zweiten Teils 7 der Muffe 3abgedichtet ist. Der Außendurchmesser der Hohlwelle 25 ist zur linken Seite des Zwischenstücks 32 im wesentlichen ebenso groß wie der Innendurchmesser des ersten Teils 5 der Muffe 3» so daß die Hohlwelle 25 in diesem Teil der Muffe einen Gleitsitz bildet. Zur rechten Seite des Zwischenstücks 32 ist der Außendurchmesser der Hohlwelle 25 etwas kleiner, so daß die zweite zylindrische Kammer 29 größer ist als die erste zylindrische Kammer 37. Die beiden Enden der Hohlwelle 25 ragen aus den betreffenden Seiten der Muffe 3 und sind durch Kugelgelenke 27 und Verbindungsstangen 29 mit den (nicht dargestellten) gesteuerten Rädern des Fahrzeuges verbunden.

Das Volumen der zweiten zylindrischen Kammer 39 ist doppelt so groß wie das der ersten zylindrischen Kammer 37. Die beiden Kammern 37 und 39 stehen miteinander über eine Reihe von Durchgängen in Verbindung, die in der Nachbarschaft des Zwischenstücks 32 in der Wandung der Hohlwelle 25 angebracht sind. Diese Verbindungsdurchgänge umfassen eine Reihe von radialen Bohrungen 31» die unmittelbar links des Verbindungsstückes 32 angebracht sind, und die erste zylindrische Kammer 37 mit dem inneren Hohlraum 26 der Hohlwelle 25 verbinden, eine Reihe von radialen Bohrungen 43» die sich unmittelbar rechts von dem Zwischenstück 32 befinden und die zweite zylindrische Kammer 39 mit dem inneren Hohlraum 26 der Hohlwelle 25 verbinden sowie schließlich eine Reihe von Durchgängen 40, die das Zwischenstück 32 durchdringen und zur Achse der Hohlwelle 25 geneigt verlaufen.

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Innerhalb der Hohlwelle 25 befindet sich eine feste Welle 47. Ein Ende dieser festen Welle 47 ist über ein (in gestrichelten Linien angedeutetes) System von Zahnstange und Ritzel mit der Steuersäule 1 verbunden. Letztere läuft durch einen in der Wandung der Hohlwelle 25 angebrachten Schlitz 28. Durch diesen Schlitz ragt die Steuersäule 1 in den inneren Hohlraum 26 der Hohlwelle 25. Gleichzeitig erlaubt dieser Schlitz eine axiale Bewegung der Hohlwelle 25.

Das andere Ende der festen Welle 47 ist mit einem Ventilkopf versehen, der durch das Zwischenstück 32 der Hohlwelle 25 hindurchragt. Dieser Ventilkopf umfaßt ein erstes Teil 51t das sich rechts von dem Zwischenstück 32 befindet, und dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des inneren Hohlraums 26 der Hohlwelle 25 entspricht. Das erste Teil 51 des Ventilkopfes besitzt einen Dichtungsring 53»der gegen die Innenwandung des inneren Hohlraums 26 der Hohlwelle 25 abdichtet. Das erste Teil 51 ist mittels eines konischen Teils 56 mit einem zweiten Teil 55 verbunden; dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25. Der zweite Teil 55 des Ventilkopfes befindet sich innerhalb der Bohrung des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 und wird von einer Durchlaßöffnung 63 durchdrungen, die mit einer axialen Durchlaßöffnung 65 in Verbindung steht. Letztere verläuft durch das erste Teil 51 des Ventilkopfes und mündet in dem inneren Hohlraum 26 der Hohlwelle 25. Mit dem zweiten Teil 55 des Ventilkopfes ist ein drittes Teil 57 verbunden, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser der Bohrung in dem Zwischenstück 32 der Hohlwelle 25 entspricht, so daß es im Gleitsitz in dieser geführt wird. Dieses dritte Teil 57 ist mit einem Dichtungsring 59 ausgestattet.

Das dritte Teil 57 des Ventilkopfes ist auf ein Endteil 60 der festen Welle 47 aufgeschraubt. Dieses Endteil 60 besitzt einen größeren Durchmesser als der übrige Teil der festen

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Welle 47 und bildet einen Gleitsitz in der Hohlwelle 25. Er ist mit einem Dichtungsring 61 versehen.

Die Kanten des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 sind abgeschrägt. Das Ende der festen Welle 47 besitzt ebenfalls eine Abschrägung 95, die den gleichen Neigungswinkel aufweist. Der Ventilkopf wird in einer vorbestimmten Position gehalten, wobei die Abschrägung an dem Ende der festen Welle 47 einen endlichen Abstand von der entsprechenden Abschrägung der gegenüberliegenden Kante des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 aufweist; das konische Teil 56 des Ventilkopfes weist dabei ebenfalls einen endlichen Abstand von der gegenüberliegenden abgeschrägten Kante des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 auf. Die erwähnten Abstände werden durch zwei gegeneinander wirkende Federn Θ1 und 83 bestimmt, die sich mit einem Ende gegen entsprechende Sitze auf dem ersten Teil 51 des Ventilkopfes und dem Endteil 60 der festen Welle 47 und mit den anderen Enden gegen entsprechende ringförmige Gegenlager 85 bzw. 87 abstützen, die durch entsprechende in Nuten der Innenwandung der Hohlwelle 25 angebrachte Sprengringe 90 bzw. 93 in ihrer Lage gehalten werden.

Das abgeschrägte Ende 95 der festen Welle 47 bildet zusammen mit der gegenüberliegenden abgeschrägten Kante des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 eine erste Drosselstelle für den Fluidstrom, der im Betriebszustand der Vorrichtung durch die Einlaßöffnung 13 eintritt, längs der ersten zylindrischen Kammer 37 durch die radialen Bohrungen 41 fließt, und sodann durch die von dem abgeschrägten Ende 95 und der gegenüberliegenden abgeschrägten Kante des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 gebildete Drosselstelle und durch die geneigten Durchlaßöffnungen 40 des Zwischenstücks 32 in die zweite zylindrische Kammer 39 fließt. Aus der zweiten zylindrischen Kammer 39 fließt die Flüssigkeit durch die radialen Bohrungen 43 in die transversale Durchlaßöffnung 63 des zweiten Teils des Ventilkopfes und von dort durch die axiale Durchlaßöffnung 65 in den inneren Hohlraum 26 der

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Hohlwelle 25» die eine Auslaßöffnung 31 besitzt, durch welche die Flüssigkeit in einen (nicht dargestellten) Vorratsbehälter abfließen kann. Die zylindrischen Kammern 37 und 39 sind auf diese Weise in dem hydraulischen Kreis in Reihe geschaltet. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Gleichgewichtszustand treten keine Kräfte zwischen der mit dem festen Rahmen oder Körper des Fahrzeuges verbundenen Muffe 3 und der Hohlwelle 25 auf, die mit dem Steuergestänge der steuerbaren Räder des Fahrzeuges verbunden ist.

Wenn das Lenkrad des Fahrzeuges gedreht wird und über die aus Zahnstange und Ritzel bestehende Verbindung die feste Welle 47 nach rechts (Fig. 1) verschiebt, nehmen die Teile der Vorrichtung die in Fig. 2 dargestellte Position ein, wobei das abgeschrägte Ende 95 der festen Welle 47 sich der gegenüberliegenden Kante des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 dicht annähert. Hierdurch wird der Fluidstrom unterdrückt, so daß der Druck in der ersten zylindrischen Kammer 37 ansteigt, während er in der zweiten zylindrischen Kammer 39 abnimmt. Dieser Druckanstieg wirkt auf die ringförmige Wandung des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25 und übt auf letztere eine Kraft aus, die sie nach rechts (Fig. 1) treibt. Die von dem Fluid-Stromkreis ausgeübte Kraft verstärkt die auf die Hohlwelle 25 wirkende Kraft dadurch, daß die Feder 81 bei der Verschiebung der festen Welle 47 zu sa mm engedrückt wird. Die Verschiebung der Hohlwelle 25 bewirkt über die Kugelgelenkverbindungen 27 und die Verbindungsstangen 29 eine Schwenkung der gesteuerten Räder des Fahrzeuges.

Wenn das Steuerrad in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, bewegt sich die feste Welle 47 nach links und bringt damit die konische Oberfläche 97 dicht an die gegenüberliegende abgeschrägte Kante des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Dies bewirkt wieder eine entsprechende Drosselung in dem Fluid-Kreis, wobei jedoch der Druck sowohl in der ersten als auch in der zweiten zylindrischen Kammer 37 bzw. 39 erhöht wird. Hier-

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durch wirken entgegengesetzte Kräfte auf die gegenüberliegenden Oberflächen des Zwischenstücks 32 der Hohlwelle 25. Da die Oberfläche der radialen Wandung des Zwischenstücks 32, das der zweiten Kammer 39 zugewandt ist, doppelt so groß ist wie die der ersten Kammer 37 zugewandte Oberfläche, verursacht die auf die Hohlwelle 25 einwirkende resultierende Kraft deren Verschiebung nach links (Fig. 1). Hierdurch werden die gesteuerten Räder über die Kugelgelenke 37 und die Verbindungsstangen 29 in der entgegengesetzten Rjditung geschwenkt.

Offensichtlich arbeitet die Steuerung bei Ausfall des Druckgenerators in der einen oder anderen Richtung mechanisch, weil in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Steuerrades eines der beiden Gegenlager 95 oder 97 gegen das Zwischenstück 32 anschlägt, so daß die Hohlwelle 25 durch die auf sie ausgeübte mechanische Kraft entweder nach rechts oder nach links verschoben wird.

Es sei noch erwähnt, daß die Fließrichtung der hydraulischen Flüssigkeit durch die Servolenkung unabhängig davon, in welcher Richtung das Steuerrad verdreht wird, stets dieselbe ist.

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Leerseite

Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_E_r_ü_c_h_e

1./Hydraulische Servolenkung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägermuffe (3) vorgesehen ist, in welcher eine Hohlwelle (25) axial verschiebbar angeordnet ist, deren beiden Enden aus der Trägermuffe (3) herausragen und mit den steuerbaren Rädern des Fahrzeuges verbindbar sind, daß innerhalb der Hohlwelle (25) eine Steuerstange (47) axial verschiebbar angeordnet ist, die einen Ventilkopf trägt, der mit einem radial nach innen gerichteten Vorsprung eines Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25) zusammenwirkt, daß das Zwischenstück ferner einen radial nach außen ragenden Teil mit zwei einander gegenüberliegenden radialen Stirnflächen besitzt, welche Begrenzungswände für entsprechende zwischen der Hohlwelle (25) und der Trägermuffe (3) liegende Kammern (37,39) bilden, wobei die der einen (37) der beiden Kammern zugeordnete radiale Stirnfläche des genannten Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25) kleiner ist als die der anderen Kammer (39) zugeordnete radiale Stirnfläche des Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25), daß die beiden Kammern (37, 39) in einem hydraulischen Kreis mittels in den Wandungen der Hohlwelle (25) und in deren Zwischenstück (32) angebrachten Durchlaßöffnungen in Reihe geschaltet sind, daß der genannte Ventilkopf so geformt ist, daß im Betriebszustand bei durch den hydraulischen Kreis fließender hydraulischer Flüssigkeit eine in Bezug auf die Hohlwelle (25) erfolgende axiale Verschiebung der Steuerstange (47) eine Verkleinerung der genannten Durchlaßöffnungen (40, 41, 43) bewirkt, derart daß in der einen (37)der beiden Kammern eine Druckerhöhung stattfindet, die eine Verschiebung der Hohlwelle (25) in einer ersten Richtung zur Folge hat und daß eine axiale Verschiebung der Steuerstange (47) in der in Bezug auf die Hohlwelle anderen Richtung eine Verkleinerung der Durchlaßöffnungen (40, 41, 43) bewirkt, derart, daß in beiden Kammern (37, 39) eine Druckerhöhung stattfindet, die infolge der Flächendifferenz der

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ORIGINAL INSPECTED

den beiden Kammern (37, 39) zugewandten Stirnflächen des Mittelstücks (32) der Hohlwelle (25) eine Verschiebung derselben in der entgegengesetzten Richtung bewirkt.

2. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (37, 39) im we sentlichen zylindrische Gestalt haben und daß die eine (37) dieser Kammern eine Querschnittsfläche besitzt,die halb so groß ist wie die der anderen Kammer (39)·

3. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, d a - durch gekennzeichnet, daß der radial nach innen ragende Teil des Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25) abgeschrägte Kanten besitzt, mit denen Teile der Steuerstange (47) bzw. des Ventilkopfes (97) zusammenwirken und bei axialer Verschiebung der Steuerstange (47) in Bezug auf die Hohlwelle (25) in der einen oder der anderen Richtung Drosselstellen für den Durchfluß der hydraulischen Flüssigkeit bilden.

4. Hydraulische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Steuerstange (47) mit einer Zahnstange versehen ist, die mit einem auf der Steuersäule (1) eines Fahrzeuges angebrachten Ritzel zusammenwirkt.

5. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kammer (37) eine Einlaßöffnung (13) zur Verbindung mit einer Druckquelle für die hydraulische Flüssigkeit besitzt und daß der Ventilkopf Durchlaßöffnungen (63, 65) aufweist, welche die andere Kammer (39) mit dem Innenraum der Hohlwelle (25) verbinden, und daß letztere eine Auslaßöffnung (31) zur Verbindung mit einem Ablaßbehälter aufweist, derart daß die hydraulische Flüssigkeit im Betriebszustand in einer Richtung von der Einlaßöffnung (13) zu der Auslaßöffnung (31) durch die Vorrichtung strömt.

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6. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Ventilkopf ein erstes Teil (51) mit einem im wesentlichen dem Durchmesser der Innenbohrung (26) der Hohlwelle (25) entsprechenden Durchmesser aufweist, das in dieser auf der der Steuerstange (47) abgewandten Seite des Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25) verschiebbar und abgedichtet angeordnet ist, daß dieses erste Teil (51) mit der Steuerstange (47) mittels eines zweiten Teils (55) in Verbindung steht, das mit dem ersten Teil (51) mittels eines konischen Teils (56) verbunden ist und daß ein mit der Steuerstange (47) verbundenes drittes Teil (57) vorgesehen ist, wobei das zweite und das dritte Teil (55, 57) des Ventilkopfes durch die durch einen radial nach innen weisenden Wulst des Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25) definierte innere Bohrung hindurchtreten.

7. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 6, d a d u r ch gekennzeichnet, daß das zweite Teil (55) des Ventilkopfes einen kleineren Durchmesser besitzt als die durch den radial nach innen ragenden Wulst des Zwischenstücks (32) der Hohlwelle (25) definierte innere Bohrung und daß das dritte Teil (57) des Ventilkopfes einen Gleitsitz in dieser inneren Bohrung bildet und mittels eines Dichtungsringes (59) abgedichtet ist.

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