DE2805780A1

DE2805780A1 - Servolenkung

Info

Publication number: DE2805780A1
Application number: DE19782805780
Authority: DE
Inventors: Jean Louis Rene Dauvergne
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1977-02-14
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1978-08-17
Also published as: IT1161436B; FR2380175A1; FR2380175B1; US4214642A; ES466904A1; IT7812460A0; JPS53102539A; GB1596318A

Description

München, den _lo._{Februar 1978}

Manpe A 899

SOCIETE ANONYME FRANCAISE DU FERODO, Paris/Frankreich

Servolenkung

Die Erfindung betrifft eine Servolenkuna nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Derartige Servolenkungen sind im allgemeinen mit einer zweiteiligen Lenksäule versehen, deren Teile begrenzt gegeneinander verdrehbar, jedoch mittels eines Torsionsstabes miteinander verbunden sind. Der obere Lenksäulenteil trägt das Lenkrad, V7ährend der untere Teil ein Ritzel trägt, das mit einer Zahnstange in Eingriff steht. Die Zahnstange beeinflußt die Orientierung der an Achsschenkeln aufgehängten Vorderräder des Fahrzeugs. Die gegenseitiae Winkelstellung der beiden Lenksäulenteile wird hydraulisch auf einen Stellzylinder übertragen, der als Hilfnkraftgeber auf die Zahnstange einwirkt und so den Lenkeinschlag unterstützt.

Die beiden Lenksäulenteile sind über einen Torsionsstab miteinander verbunden. Der Torsionsstab legt also die gegenseitige Ruhestellung der beiden Teile geaeneinander fest.

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Wenn das Lenkrad gedreht wird, erfährt der Torsionsstab eine Verformung und überträgt das Drehmoment auf das Lenkritzel, während gleichzeitig die gegenseitige Winkelverstellung das Eingreifen der Hydraulik auslöst. Die Winkelverstellung ist aus Sicherheitsgründen durch Anschläge begrenzt, die aber normalerweise nicht in Funktion treten. Beispielsweise erlaubt der Torsionsstab eine gegenseitiae Winkelversteilung der beiden Lenksäulenteile im einen oder im anderen Sinne in der Größenordnung von 1 , während die von den Sicherheitsanschlägen begrenzte Winkelverste!
liegt.

verstellung der beiden Teile in der Größenordnung von 6

Man sieht also, daß der Torsionsstab ein wesentliches Element für die Empfindlichkeit der Servolenkung darstellt, während die Anschläge ausschließlich zur Sicheruncr dienen. Bisher hat man anscheinend den dadurch bedinoten, sehr verschiedenen Anforderungen an den Torsionsstab einerseits, nämlich Empfindlichkeit, und an die Anschläge andererseits, nämlich Sicherheit, keine ausreichende Beachtung geschenkt. In den bekannten Lenkvorrichtungen hat nämlich der Torsionsstab die Form einer Stange mit zwei Köpfen größeren Durchmessers, damit er mit den beiden Lenksäulenteilen verstiftet werden kann.

Eine solche Anordnung besitzt erhebliche Nachteile. Zunächst bedingen die Köpfe allein schon durch ihr Vorhandensein eine erhebliche Durchmesservergrößeruna. Ferner ist die Verstiftung recht unbequem, wenn man bedenkt, daß die Befestigung des einen Kopfes an einem Lenksäulenteil durch eine Bohrung in situ in präziser Winkellage vorgenommen werden muß. Schließlich zwingt die Anwesenheit dieser Stifte zu besonderen Vorkehrungen für die Dichtigkeit des Verbindungsstücks.

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Der im Hauptanspruch gekennzeichneten Anordnung liegt die Aufaabe zu Grunde, eine Servolenkung mit geringem Platzbedarf zu bauen, bei der die Befestigung des Torsionsstabes in einfacher, beaueraer und doch zuverlässiger Weise erfolgt.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß mindestens ein Ende des Torsionsstabes in vorgeschriebener Winkelstellung an dem zugeordneten Lenksäulenteil durch Löten > Schweißen oder Kleben angeheftet ist. Eine solche Verbindung wird nachstehend als Heftung bezeichnet.

Vorzugsweise besteht die Heftung in einer Hartlötung mittels Hochfrequenzheizung. In diesem Falle wird zunächst das eine Ende des Torsionsstabes in beliebiger Winkelstellung (was bei einer Verstiftung nicht möglich wäre) mit dem einen LenksMulenteil verbunden, beispielsweise durch Preßsitz mit oder ohne Materialdurchdringung durch Keilwirkung oder auch durch Verkittung wie Weichlöten, Hartlöten, Kleben u. dgl. Dann wird das andere Ende des Torsionsstabes in eine Bohrung des anderen Lenksäulenteils eingesetzt. Auf die Kante des Zwischenraums zwischen diesem Ende und der Bohrung wird ein Stückchen Hartlot aufgebracht und dann wird die Ruhestellung der beiden Teile gegeneinander genau ausgerichtet. Es genügt dann, durch einfaches Nähern eines Induktionskopfes das Hartlot zum Schmelzen zu bringen, das dann in den Zwischenraum eindringt und so die gewünschte Heftung besorgt.

Die erfindungsgemäße Verbindung benötigt keine Torsionsstabköpfe größeren Durchmessers; vorzugsweise ist der Torsionsstab rein zylindrisch und besitzt keinen Kopf. Infolgedessen können die Torsionsstäbe in wirtschaftlicher und zuverlässiger Weise aus einem Zylinderprofil hergestellt v/erden.

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Außerdem hat man freie Wahl eines Metalls mit hoher Elastizität und eines Durchmessers in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Drehmoment, beispielsweise in der Größenordnung von IO Mm. Der Platzbedarf ist verringert, so daß genügend Paum zur Verfücrung steht, um die ouerschnitte der für die Sicherheit verantwortlichen Oraane zu vergrößern, insbesondere in der ümaeaend der beiden Endteile der Lenksäule und der Anschläge. Beispielsweise sind diese Sicherheitsorgane auf die übertragung eines Drehmoments in der Größenordnung von 300 Km ausgeleat.

Man sieht also, daß die erfindungsaemäße Anordnung in vorteilhafter Weise die Vereiniguncr der von dem Torsiorsstab verlangten Empfindlichkeit (Drehmoment von etwa IO Nm) und der von den beiden Lenksäulenteilen und den Anschlägen geforderten Sicherheitsaufgabe (Drehmoment von der Größenordnung 300 Nm) vereinigt. Außerdem wird durch die Heftung eine Verschwächung des Torsionsstabs durch eine nuerbohrung für den Splint vermieden.

Da keine Splinte benötigt werden, kann der Torsionsstab ferner nach einer Ausgestaltung der Erfindung hohl ausgebildet sein. In diesem Fall läßt sich der Torsionsstab zur Flüssigkeitsleitung heranziehen, insbesondere zwecks Verbindung mit einem hydraulischen Vorratsbehälter.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin sind

Fig. 1 die schematische Übersichtsdarstelluna einer Servolenkung für ein Kraftfahrzeug,

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Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Befestigung des Torsionsstabes an den beiden Lenksäulenteilen und eine schematische Darstellung des Hydraulikkreislaufs ,

Fig. 3 bis 6 nuerschnitte längs der Linien III-III, IV-IV, V-V und VI-VI in Fig. 2,

Fig. 7,8 und 9 Darstellungen von drei Befestigunas.möglichkeiten des Torsionsstabes

und
Fig.10 eine Ansicht entsprechend Fig. 2, jedoch bezüglich einer Variante.

Die in Fig. 1 bis 7 dargestellte Servolenkung v/eist eine Lenksäule 10 auf, die aus zwei Teilen 1OA und 1OB besteht. Der obere Teil 1OA ist mit dem Lenkrad 11 verbunden. Am unteren Teil 1OB befindet sich ein Lenkritzel 12, das mit einer Zahnstange 13 in Eingriff steht. Letztere steuert die Richtung der Vorderräder 14 des Fahrzeuas über Achsschenkel 15.

Die gegenseitige Verdrehung der Teile 1OA und 1OB (Fig.2) ist durch Anschlagmittel 16 und 17 (Fig. 2, 6 und 7) begrenzt. Im vorliegenden Beispiel bestehen diese Anschläge aus einem Fortsatz 17 des Teils 1OA mit zwei gegenüberliegenden Abflachungen und einer entsprechenden stirnseitigen Ausnehmung 16 des Teils 1OB von solcher Gestalt, daß die gegenseitige Verdrehung der Teile 1OA und 1OB unter ausgezeichneten Sicherheitsvoraussetzungen begrenzt ist.

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Beispielsweise ist die maximale WinkelVersetzung der Teile 1OA und 1OB gegeneinander in der Größenordnung von 6 , d. h. praktisch 3 beiderseits einer mittleren Ruhelage. Diese mittlere Ruhelaoe wird durch einen Torsionsstab 18, der die Teile 1OA und lOB miteinander verbindet, definiert.

Der Torsionsstab 18 erfährt im Normalbetrieb eine Torsion in der Größenordnung eines Grades beiderseits seiner Ruhelage. Solange der Fahrzeugführer nicht auf das Steuerrad 11 einwirkt, hält der Torsionsstab 18 die beiden Teile 1OA und 1OB in dieser Ruhelage. Unter solchen Bedingungen kommen die Anschläge 16 und 17 im Normalbetrieb nicht in Funktion, sondern wirken nur als Sicherung im Falle eines Bruchs oder eines Unfalls.

Der Torsionsstab IR hat eine besondere, von der bisher üblichen Art abweichende Gestalt und Befestigung. Er ist zylindrisch und besitzt keinen Kopf. An seinen Enden 18A und 18B ist er mit den Lenkstangenteilen 1OA und 1OB fest verbunden. Das Ende 18E ist an dem Teil 1OB in einer beliebigen Winkelstellung befestigt, insbesondere im Beispiel der Fig. 2 mittels eines Preßsitzes 19. Dieser Preßsitz kann mit glatten Oberflächen bewerkstelligt werden, vorzugsweise sind aber Keilzähne an einem der beiden Organe ausgebildet, die entsprechende Kerben in dem anderen Organ hinterlassen, wie Fig. 2 zeigt.

Die Verbindung des Endes 18B mit dem Teil 1OB in beliebiger Winkelstellung kann auch auf verschiedene andere Arten durchgeführt werden. Beispielsweise geschieht gemäß Fig. die Befestigung durch Keilwirkung mit Hilfe von Kugeln 19' oder einem Konus od. dgl. Die Teile können aber auch ge-

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heftet werden, z. B. durch elektrische Widerstaridsschweißung wie bei 19" in Fig. 8, durch Reibungsschweißung wie bei 19'" in Fig. 9, durch Hartlöten oder Kleben.

Das Ende 18A des Torsionsstabes 18 ist an Teil 1OA mittels einer Eeftung 20 in kontrollierter Winkelstellung befestigt. Diese Heftung besteht aus einer Verlötung, einer Verschweißung oder einer Verklebung.

Bei einer gegenseitigen Verdrehung der Teile 1OA und 1OB aus der Ruhelage heraus wird eine Hilfskraft entwickelt. Diese Hilfskraft wird von dem Kolben 25 eines hydraulischen Zylinders 24 ausgeübt, dessen Stange 26 auf die Zahnstange 13 in gleichem Sinne wie das Lenkritzel 12 einwirkt. Hierzu ist eine Hydraulikanlage vorgesehen, deren Pumpe 27 mit einem Entlastungsventil 27A in Verbinduna mit einem Vorratsehälter 28 steht und auf den Zylinder 24 über einen Schieber 29 einwirkt, der auf die relative Winkelstellung der Teile 1OA und 1OB anspricht.

Der Schieber 29 kann in beliebiger Form ausgebildet sein. Beispielsweise besteht er aus einer Hülse 30, die zwischen dem Teil 1OA und einem Gehäuse 31 angeordnet ist. In den Teilen 1OA und30 sind Nuten 32 und 33 ausgearbeitet. Das Gehäuse 31 besitzt vier Öffnungen 34 bis 37. Die Außenseite der Hülse 30 ist mit einer Ringnut 30A versehen (Fig. 2), derart daß die aufeinanderfolgenden Nuten 32 des Teils 1OA abwechselnd mit den öffnungen 34 und 35 verbunden sind. Ebenso sind die aufeinanderfolgenden Nuten 33 der Hülse abwechselnd mit den öffnungen 36 und 37 verbunden.

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sr -

Die Öffnung 34 wird von der Pumpe 27 gespeist. Die öffnung 35 ist mit einer Rückleitung 38 zum Vorratsbehälter 28 verbunden. Die Öffnungen 36 und 37 sind mit den bej den Seiten des Zylinders 24 verbunden.

Je nach der Winkellage der Teile 1OA und 1OB gestatten die Nuten 32 und 33 in der Ruhelage, eine Verbinduna zwischen den Öffnungen 34 und 35 herzustellen, so daß die Anordnung ohne Einfluß auf den Zylinder 24 bleibt. Diese Ruhelage wird bei der Montage des hydraulischen Schiebers 29 festgelegt, wenn das Ende 18A an dem Teil 1OA in vorgeschriebener Winkelstellung befestigt wird. Vorzugsweise geschieht die Befestigung durch Hartlöten in folgender Weise.

Zunächst wird das Ende 18B des Torsionsstabes 18 in irgendeiner Winkellage festgelegt, beispielsweise durch Einpressen mit Preßsitz 19 in den Teil 1OB. Danach werden die Teile 1OA und 1OB vertikal mit dem Teil 1OB unten und dem Teil 1OA oben eingespannt und in der Mündung 21 eines definierten Zwischenraums 20 zwischen einer Bohrung 22 des Teils 1OA und dem Ende lßAwird ein Lot 23 aufgebracht. Man dreht dann den Teil 1OA hinsichtlich des Teils 1OB, bis beide Teile eine genau vorgeschriebene gegenseitiae Winkelstellung einnehmen, die einer Ruhelage, d. h. einer Lage ohne Einfluß auf den Zylinder 24 entspricht.

Wenn die Ruhelage so in präziser und einfacher Weise erreicht ist, wird ein mit Hochfreguenz gespeister Induktionsheizkopf auf das Ende des Teils 1OA mit dem Lot 23 aufgesetzt. Das Lot schmilzt unter Finwirkung der intensiven Erhitzung und füllt sofort den ganzen Zwischenraum 20 aus, so daß das Ende 18A mit dem Teil 1OA fest verbunden wird. Dieser Vorgang läßt sich offenbar unter äußerst günstigen Bedingungen durchführen.

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Bei gegenseitiger Verdrehung der Teile 1OA und 1OB in einem bestimmten Sinne überträgt der Schieber 29 den Druck der Pumpe 27 auf die passende Seite des Zylinders 24 und bewirkt den Rücklauf der Druckflüssigkeit von der anderen Seite zum Vorratsbehälter 28. Wenn der Drehwinkel das andere Vorzeichen hat, wird die andere Seite des Zylinders 24 mit der Druckflüssigkeit beaufschlagt.

Da der Torsionsstab 18 die außerordentlich einfache zylindrische Form ohne Kopf hat, sind die Herstellungskosten gering und Werkstoff und Durchmesser des Torsionsstabs können frei gewählt v/erden. Die Befestigung durch Hartlötung 22 ermöglicht eine Verbindung, die für das zu übertragende Drehmoment in der Größenordnung von 10 Nm völlig ausreicht.

Der Platzbedarf ist also verringert, so daß der Ouerschnitt derjenigen Teile umso mehr vergrößert werden kann, die eine wichtige Rolle hinsichtlich der Sicherheit spielen, insbesondere die Teile 1OA und 1OB und die Anschläge 16 und 17, und zwar ohne Vergrößerung des Gesamtdurchmessers. Es gibt auch keine Schwächung durch eine Querbohrung des Torsionsstabes.

Es ist konstruktiv auch ohne weiteres möglich, einen hohlen Torsionsstab zu verwenden. Eine solche Anordnung ist in Fig. 10 dargestellt, wo der Torsionsstab 18' einen Hohlraum 39 aufweist. Eine solche rohrförmige Ausbildung des Torsionsstabes ist hinsichtlich des Materialwiderstandes vorteilhaft und besonders wirksam, wenn eine geringe Steifigkeit gewünscht ist. Außerdem kann die rohrförmige Form herangezogen werden, um den Torsionsstab 18' als Flüssigkeitskanal zu verwenden. Ein solcher Kanal bildet beispiels-

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- vs -

weise eine Rückleitung zum Vorratsbehälter und ist an eine öffnung 40 angeschlossen, die am Ende des Teils 1OB angebracht ist. So kann die Lage des Flüssigkeitsbehälters 28 nach Wunsch gewählt v/erden.

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Leerse ite

Claims

Hünchen, den 10.Februar 1978 Mappe Λ 399

SOCIETF ANONYME FRANCAISE DU FEPODO, Paris/Frankreich

Ansprüche

Iy Servolenkung mit zweiteiliger Lenksäule, deren Teile begrenzt gegeneinander verdrehbar, jedoch mittels eines Torsionsstabes miteinander verbunden sind, und mit einem Hilfskraftgeber in Abhängigkeit von der gegenseitigen Verdrehung der beiden Lenksäulenteile, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Fnde (18B) des Torsionsstabes (18) in beliebiger Winkellaae an dem einen Lenksäulenteil (10B) befestigt ist und das andere Ende (18A) des Torsionsstabes in kontrollierter Winkellage an den anderen Lenksäulenteil (10A) geheftet, d.h. verlötet, verschweißt oder verklebt ist.
2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (18) in eine Bohrung (22) des zweiten Lenksäulenteils (10A) hart eingelötet ist.
3. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab zylindrisch ist und keinen verdickten Kopf aufweist.

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ORiGiNAL INSPECTED
4. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestiquna des ersten Fndes (1P.B) des Torsionsstabes in beliebiaer Winkellage im Preßsitz erfolgt.
5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des ersten Endes des Torsionsstabes in beliebiger Winkellage durch Keilv/irkung erfolgt.
6. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung des ersten Fndes des Torsionsstabes in beliebiger Winkellage durch Heftung erfolgt.
7. Servolenkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsstab (IP¹) hohl ist.
8. Servolenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Torsionsstab einen Flüssigkeitskanal darstellt.

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