DE2815498C2

DE2815498C2 - Hydraulische Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE2815498C2
Application number: DE2815498A
Authority: DE
Inventors: Hideo Saitama Konishi
Original assignee: JIDOSHA KIKI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: JIDOSHA KIKI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1977-04-11
Filing date: 1978-04-10
Publication date: 1985-08-22
Also published as: AU3492778A; AU511279B2; US4195706A; FR2387153A1; FR2387153B1; ES468679A1; GB1585990A; DE2815498A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5 angegebenen ArL
Bei einer solchen bekannten hydraulischen Hilfskraft-Ierncung (GB-PS 5 60 148) dienen die beiden Zahnräder nicht lediglich zur Betätigung des Steuerschiebers des den Lenkmotor beaufschlagenden Lenkvenlils, sondern insbesondere zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Es ist dem-

gemäß erforderlich, die beiden Zahnräder und die beiden Stirnräder so stabil und robusi auszuführen, daß sie das gesamte Lenkmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen können. Diese bekannte Hilfskraftlenkung erfordert deshalb einen verhältnismäßig großen Einbauraum.

Bei einer weiteren bekannten hydraulischen Hilfskraftlenkung (DE-OS 23 63 646) ist die Eingangswelle mit der Ausgangswelle über ein mehrstufiges Planetengetriebe verbunden, über das ebenfalls das gesamte

Lenkmoment übertragen wird. Ein Hohlrad dieses Differentialgetriebes trägt dabei eine radial vorspringende Nase, mit der es sich am Schieber des Lenkvenlils abstützt und diesen betätigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulische 1 lilf.s-

kraftlenkung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ihre Gesamtlänge mit der eines manuellen Lenkgetriebes vergleichbar isi und ihre vertikale I lohe möglichst gering ist. so daß sie auf einfache Weise in Fahrzeuge geringer Baugroße cuigcbs, j* werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen der Patentansprüche I bzw. 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der hydraulischen Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 wird das Drehmoment von der Eingangswclle auf die Ausgangswelle durch die C-Fedcr übertragen.

solange Verdrehspiel vorhanden ist. anschließend durch die Keilbahnverzahnung. Die beiden Zahnräder dienen lediglich zum Betätigen des Steuerschiebers des den Lenkmotor beaufschlagenden Lenkventils, so daß sehr kleine und leichte Zahnräder verwendet werden kön-

nen.

Bei der hydraulischen Hilfskraftlenkung nach Anspruch 5 dient zur Drehmomentübertragung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle derTorsionsslab, so daß die als Zahnringe ausgebildeten beiden Zahnräder ebenfalls mit geringer Größe und geringem Gewicht hergestellt werden können.

Bei beiden Ausführungsformen der hydraulischen Hilfskraftlenkung nach der Erfindung ist das Lenkventil vcrset/i von der Achse der Eingangs- und der Aus-

fiO gungswcMc angeordnet, wodurch die CiroBe und die Ge snmllängc der Hilfskrafllenkung weiter verringert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüchc. Mehrere Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt in einer Horizonialcbcne

durch eine Ausführungsform der hydraulischen Hilfskrafllcnkung nach der Erfindung,

F i g. 2 den Querschnitt auf der Linie II-1I von F i g. 1 zusammen mit einem Schaltplan eines Hydraulikkreises.

Fig.3 den Querschnitt auf der Linie IH-111 von Fig. 1.die

F i g. 4 und 5 im Querschnitt bzw. in Draufsicht weitere Ausführungsformen einer Drehkupplung,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der hydraulischen Hilfskraftlenkung nach to der Erfindung,

Fig.7 den Querschnitt auf der Linie VII-VII von F i g. 6 zusammen mit einem Schaltplan des Hydraulikkreises und

Fig.8 eine auseinandergezogene perspektivische Teildarstellung der in den ITig.fc und 7 gezeigten Krcuzschlitzkupplung.

Fig. 1 zeigt eine hydraulische Hilfskraftlenkung mit einer Eingangswelle 1, die in einem Gehäuse 2 mit Hilfe eines I-agers 3 drehbar gelagert und mit einem nicht dargiaicmen Lenkhandrad verbunden ist Das Gehäuse 2 hat einen vorderen und einen hinteren Gehäus: teil 2a b/w. 2b. Eine Ausgangswelle 4 ist in dem Gehäuse 2 mit Hilfe von Lagern 5 und 6 drehbar gelagert An ihr ist ein Ritzel gebildet das mit einer Zahnstange 7 kämmt Die Zahnslange 7 ist mit nicht dargestellten Fahrzeuglenkrädern verbunden.

Die Eingangswelle 1 und die Ausgangswelle 4 sind koaxial in einer Linie angeordnet Die Eingangswelle 1 ist durch Einpassen eines axialen Ansatzes in eine in dem benachbarten Ende der Ausgangswelle 4 gebildete Axialbohrung in dieser drehbar gelagert Eine zwischen ihnen angeordnete Büchse 8 ist in der Lage, axiale und radiale Kräfte aufzunehmen. Die einander gegenüberliegenden Enden der Eingangswelle 1 und der Ausgangsweüe 4 sind mit Flanschen 9 bzw. 10 versehen. Gemäß Fig.2 ist zur Bildung einer Keilbahnverzahnung der Flansch 9 der Eingangswelle 1 mit mehreren axialen Nuten 11 versehen, in die mehrere Ansätze 12 eingreifen, we.ehe axial von der Stirnfläche des Flansches 10 vorstehen. Es ist ein Verdrehspiel von bestimmter Größe /wischen jedem Ansät/ 12 und der betreffenden Nut 11 vorhanden, so daß eine Rclativdrchung /wischen den Wellen 1,4 in dem durch das Spiel erlaubten Ausmaß möglich ist Zwei gleiche Stirnräder 13,14 sind an den einander gegenüberliegenden Enden der Eingangswelle 1 bzw. der Ausgangswelle 4 starr befestigt. Die Stirnräder 13,14 sind mit axialen Stiften 15 bzw. 16 versehen, weiche von beiden Seiten her in den Spalt einer beide Flansche 9 bzw. 10 umfassenden C-Feder 17 eingreifen, wodurch die Eingangsweüe 1 und die Ausgangswelle 4 gegeneinander zentriert werden.

F i ε. 2 zeigt ein Lenkventil 18. Es enthält eine Stange 19, die in dem Gehäuse 2 verschiebbar gelagert ist, und einen Steuerschieber 20. der auf der Stange befestigt ist und durch den ein Lenkmotor 28 mit einem Kolben mit Druckmittel aus einer schematisch dargestellten ölpumpe 21 über Kanäle 22. 23, 24, 25, 26 b?w. 27 beaufschlagt wird.

Eine Drehkupplung 30 ist zwischen dem Lenkventil 18 einerseits und der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 (Fi g. t) andererseits angeordnet, um eine Rclalivdrehung zwischen den Wellen 1,4 in eine Linearbewegung umzusetzen, die auf den Steuerschieber 20 clss Lcnkventils 18 übertragen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Drehkupplung 30 eine Kreuzschlitzkupplung. G«,1äß Fig. 1 enthält die Drehkupplung 30 zwei gleiche Zahnräder 31,32, die mit den Stirnrädern 13 bzw. 14 kämmen. Das Zahnrad 31 trägt einen Ansatz 33 rechteckigen Querschnitts an seiner Stirnfläche, und das Zahnrad 32 trägt ebenfalls einen Ansatz 34 rechteckigen Querschnitts an seiner Stirnfläche, der aber rechtwinkelig zu dem Ansatz 33 angeordnet ist Eine Scheibe 35 isi zwischen den einander gegenüberliegenden Ansätzen 33, 34 angeordnet und enthält Nuten, in die die Ansätze 33,34 verschiebbar eingreifen. Das Zahnrad 32 ist auf einer Achse 36 montiert, die in dem Gehäuse 2 drehbar gelagert ist Das Zahnrad 31 ist auf einer Achse 37 montiert die mit der Stange 19 verbunden ist, welche als Lager für die Achse 37 dient Gemäß F i g. 1 ist eine Dichtung 38 zwischen der Eingangswelle I und dem Gehäuse 2 vorgesehen. Ebenso sind Dichtungen 39, 40 (Fig.2) vorgesehen, die eine Leckage aus dem Lenkventil 18 verhindern. An dem von der Drehkupplung 30 entfernten Ende ist das Gehäuse 2 durch eine Endkappe 41 verschlossen.

Wenn das nicht dargestellte Lenkhandrad betätigt wird, dreht sie» die Eingangswelle 1 relativ zu der Ausgangswelle 4 entgegen der Federkraft -ir C-Fcder 17. Infolgedessen ist das Zahnrad 31. das mit dun Stirnrad 13 an der Eingangswelie 1 kämmt, bestrebt, sich zu drehen, woran es aber gehindert wird, da das andere Zahnrad 32, das mit ihm durch die Drehkupplung 30 auf Drehmitnanme gekuppelt ist mit dem Stirnrad 14 an der Ausgangswelle 4 kämmt, die zunächst unbeweglich bleibt Das führt zu einer Verschiebung der Zahnräder 31, 32 aus ihrer axialen Flucht so daß ihre Achsen gegeneinander versetzt werden, da das Zahnrad 32 in dem Gehäuse 2 ortsfest gelagert ist und das andere Zahnrad 31 in Längsrichtung der Stange 19 verschiebbar ist

Wenn das Zahnrad 31 aus seiner neutralen Stellung verschoben wird, wird der Steuerschieber 20 ebenfalls aus seiner neutralen Stellung verschoben, wodurch ein Hydraulikkreis so geschaltet wird, daß Hydrauliköl dem Lenkmotor 28 zugeführt und auf diese Weise das Lenken der Fahrzeuglenkräder unterstützt wird.

Wenn die auf das Lenkhandrad ausgeübte Kraft verringert wird, verringert die C-Fedcr 17 die Verdrehung zwiscr°n den Wellen 1 und 4 und bewirkt dadurch, daß das Zahnrad 3! und der Steuerschieber 20 in ihre neutralen Stellungen zurückgebracht werden.

Das Zahnrad 31 kann aus seiner EingriffsverLindung mit dem Stirnrad 13 nicht gelöst werden, da der erforderliche Steuerhub des Lenkventil klein ist und dieser Hub durch das zwischen den Nuten 11 und den Ansätzen 12 vorhandene Spiel begrenzt wird. Wenn es erforderlich wird, eine größere Verschiebung des Steuerschiebers 20 zu erzielen, kann die Stange 19 mit einem Gestänge verbunden werden, welches dem Zahnrad 31 gestattet, sich um das Stirnrad 13 zu drehen, während es in Eingriff mit letzterem bleibt.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Drehkupplung 30, die die Verdrehung zwischen der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 4 in eine L.nearbewegung umsetzt, eine Kreuzschlitzkupplung. Es kann jedoch auch jede andere ähnliche Anordnung benutzt werden, die in der ' age ist, eine Drehbewegung zwischen zwei parallelen Wellen zu übertragen. Die F i g. 4 und 5 zeigen,solche alternativen Anordnungen.

In Fig.4 s;ind die Zahnräder 31,32 mit Keilbahnverzahnungen versehen, die mit passenden Keilbahnverzahnungen 42 an den entgegengesetzten balligen Enden einer Welle 43 in Einfc,-iff sind, welch letztere auf diese Weise beid«: Zahnräder miteinander verbindet. In F i g. 5 sind die beiden Zahnräder 31,32 durch zwei Kreuzgelenke 44 miteinander gekuppelt, wobei Keilbahnverzah-

nungen vorgesehen sind, die eine Änderung in dem Abstand zwischen den Kreuzgelenken 44 aufnehmen.

Die F i g. 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Hilfskraftlenkung. In dieser Ausführungsform sind die Eingangswellc 1 und die Ausgangswclle 4 durch einen Torsionsstab 45 miteinander verbunden, dessen Verdrehung eine Rclativdrehung der Wellen 1 und 4 gestattet.

In der Nähe ihrer gegenüberliegenden Enden sind einstückig mit den Wellen 1,4 gleiche Stirnräder 13,14 gebildet, die mit innenverzahnten Zahnringen 46 bzw. 47 kämmen. Die Zahnringe 46,47 sind mit ihren Mantelflächen in ringförmigen Lagerteilen 48 bzw. 49 drehbar aufgenommen. Der Lagerteil 49 sitzt ortsfest in dem Gehäuse 2, wogegen der andere Lagerteil 48 einen Stift 50 trägt, der von seiner Stirnfläche axial vorsteht und in eine in dem Gehäuse 2 gebildete Bohrung 51 eingreift, wodurch der Lagerte?! 48 »τ* den Stift SO schwenkbar ist. Die Zahnringe 46, 47 sind an ihren einander gegenüberliegenden Stirnflächen jeweils mit zwei Ansätzen 52 bzw. 53 versehen, die diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Ein Ring 54 ist zwischen den Zahnringen 46, 47 angeordnet und in seinen Stirnflächen mit diametral entgegengesetzten Schlitzen 55 bzw. 56 versehen, in welche die Ansätze 52 bzw. 53 eingrei- 2·; fen. Die Schlitzpnarc 55 bzw. 56 sind um 90" gegeneinander verdreht angeordnet. Wenn eine Rclativdrehung zwischen der Eingangswellc 1 und der Ausgangswclle 4 auftritt, schwenkt der Lagerteil 48 um den Stift 50.

Zur Übertragung der Schwenkbewegung des Lagerteils 48 auf den Steuerschieber 20 des Lenkventils 18 ist der Lagerteil 48 an seinem Umfang mit einer nach außen vorstehenden Nase 57 versehen, die diametral entgegengesetzt zu dem Stift 50 angeordnet ist und mit einer Nut 58 in Eingriff ist, welche mittig in dem Steuerschieber 20 gebildet ist. Die axiale Länge des Steuerschiebers 20 ist entsprechend der Breite des Gehäuses 2 gewählt. Zwei Endkappen 59,59', die an dem Gehäuse 2 befestigt sind, umschließen die Enden des Steuerschiebers 20 und enthalten Tellerfedern 60 bzw. 60'. Diese Tellerfedcrn zentrieren über Scheiben 61 bzw. 6Γ den Steuerschieber 20. so daß der Steuerschieber 20 auch bei Totgang zwischen den Stirnrädern 13, 14 und den Zahnringen 46,47 oder zwischen den Ansätzen 52,53 an . den Zahnringen und den Schlitzen 55, 56 in seiner neutralen Stellung gehalten wird.

Wenn das Lenkhandrad betätigt wird, um die Eingangswelle 1 zu drehen, dreht sich letztere relativ zu der Ausgangswclle 4 gegen die Federkraft des Torsionsstabes 45. da die Aus^angswelle 4 mit den Fahrzeuglenkrädem über die Zahnstange 7 verbunden und damit dem Straßenwiderstand ausgesetzt ist. Infolgedessen schwenkt der Lagerteil 48, der den Zahnring 46 trägt, um den Stift 50, was über den Eingriff zwischen der Nase 57 und der Nut 58 eine Verschiebung des Steuer-Schiebers 20 aus seiner neutralen Stellung zur Folge hat.

Es ist somit zu erkennen, daß diese Ausführungsform die gleiche Funktion wie die zuerst beschriebene Ausführungsform erfüllt. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der Zahnringe 46,47 in der zweiten Ausführungsform, die Breite des Lenkventils 18, radial ab der Achse des Lenkhandrades gemessen, zu minimieren.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge, mit einer durch ein Lenkhandrad drehbaren Eingangswelle sowie mit einer koaxial zur Eingangswelle liegenden, mit Fahrzeuglenkrädern verbundenen Ausgangswelle, wobei sich in einem Gehäuse die freien Enden von Eingangs- und Ausgangswelle gegenüberliegen und jeweils ein Stirnrad tragen, in das eines von zwei Zahnrädern eingreift, die gleichfalls zueinander koaxial liegen und auf Drehmitnahme miteinander gekuppelt sind und deren Lagerung unter Lenkkräften begrenzt seitlich ausweicht, wodurch der Schieber eines einen Lenkmotor beaufschlagenden Lenkventils betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und die Ausgangswclle (1, 4) durch eine ein Verdrehspiel aufweisende Keilbahnverzahnung (11,12) miteinander gekuppelt and in die Neutralstellung zueinander durch eine C-Feder (17) zentriert sind, daß eines (32) der Zahnräder (31,32) ortsfest im Gehäuse (2) gelagert und das andere (31) mit ihm durch eine einen Seitenversatz zulassende Drehkupplung (30) gekuppelt ist und daß der Steuerschieber (20) mit der Achse (37) des anderen Zahnrades (31) verbunden ist

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplung (30) zwischen den beiden Zahnrädern (31, 32) durch eine Kreuzschlitzkupplung (33,34,35) gebildet wird.

3. Hydraulische Hilfskraft! nkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplung (30) zwischen den faeidf ; Zahnrädern (31, 32) durch eine über je ein Kreuzgelenk (44) mit jedem der Zahnräder verbundene Wciic gebiidei wird.

4. Hydraulische Hilfskrafllcnkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplung (30) /wischen den beiden Zahnrädern (31, 32) durch cine mil je einer balligen Kcilbahnverzahnung (42) in jedem der Zahnräder aufgenommene Welle (43) gebiidei wird.

5. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge, mit einer durch ein Lenkhandrad drehbaren Eingangswelle sowie mit einer koaxial zur Eingangswelle liegenden, mit Fahrzeuglenkrädern verbundene Ausgangswelle, wobei sich in einem Gehäuse die freien Enden von Eingangs- und von Ausgangswelle gegenüberliegen und jeweils ein Stirnrad tragen, in das eines von zwei Zahnrädern eingreift, die gleichfalls zueinander koaxial liegen und auf Drehmitnahme miteinander gekuppelt sind und deren Lagerung unter Lenkkräften begrenzt seitlich ausweicht, wodurch der Steuerschieber eines einen Lenkmotor beaufschlagenden Lenkventils betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (1) und die Ausgangswclle (4) durch einen Torsionsstab (45) miteinander verbunden sind, daß die beiden Zahnräder durch zwei innenverzahnte /.ahnringe (46, 47) gebildet werden, die in das an der Lingangs- b/.w.un

nler Au.sgnng.swellc (1, 4) sitzende Stirnrad (13, 14) eingreifen und durch eine Kreii/schlitzkupplimg (52, 53,54,55,56) miteinander gekuppelt sind, daß beide Zahnringe (46, 47) mit ihren Mantelflächen jeweils drehbar in einem Lagerteil (48, 49) aufgenommen sind und daß der eine Lagerteil (49) ortsfest im Gehäuse (2) sitzt, wogegen der andere Lagerteil (48) um einen der Eingriffsstelle von Stirnrad (13) und Zahnring (46) diametral gegenüberliegend vom Lagerteil axial vorstehenden, im Gehäuse (2) aufgenommenen Stift (50) schwenkbar gelagert ist und auf einer Verlängerung der Linie vom Stift (50) zur Verzahnungseingriffsstelle eine den Steuerschieber (20) des Lenkventils (18) betätigende Nase (57) trägt.