DE2909085A1

DE2909085A1 - Hydraulisch unterstuetzte lenkeinrichtung

Info

Publication number: DE2909085A1
Application number: DE19792909085
Authority: DE
Inventors: Arthur K Brown
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-08
Publication date: 1979-10-11
Also published as: US4183421A; FR2421096B1; IT7921373A0; IT1113303B; AU518101B2; CA1109509A; JPS54132936A; ES479106A1; AU4523079A; FR2421096A1; GB2017600A

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung insbesondere für die Lenkanlage eines Kraftfahrzeuges.

Hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtungen für Fahrzeuge sollen das Radlenkgetriebe eines Fahrzeugs mit einer Kraft unterstützen, die wieder dem Fahrer beim Wenden der Räder hilft. Diese Lenkeinrichtungen umfassen im allgemeinen ein Verteilerventil, das bei Aufbringung eines Eingangsdrehmomentes anspricht, indem es einen Hoch- und einen Unterdruck an die entsprechenden Kammern eines Hilfsmotors liefert. Die sich ergebende Druckdifferenz bewegt einen dem Fahrzeuglenkgetriebe zugeordneten Kolben und wirkt auf ihn in der gleichen Richtung ein wie die mechanische Betätigung, was zu einer zusätzlichen Hilfsleistung führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung mit einem Gestänge zu schaffen, um in Abhängigkeit von einem Lenksignal des Fahrers eine entfernt angeordnete Lenkwelle mit Drehkraft zu versorgen.

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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine strömungsmittelkraftunterstützte Lenkeinrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Gehäuse mit einer ersten und zweiten Durchführung zum Anschluß an eine erste im Gehäuse ausgeformten Bohrung zur Aufnahme eines Drehschiebers umfaßt, ferner dadurch, daß eine zweite Bohrung im Gehäuse zur Aufnahme eines Kolbens ausgeformt ist, um die Verbindung einer Strömungsmittelquelle zwischen der ersten und zweiten Durchführung durch die zweite Bohrung zu verhindern, weiter dadurch, daß ein Antriebsrad mit dem Kolben gekuppelt ist, daß eine Welle ein Eingangslenksignal des Fahrers an ein an der Welle befestigtes Lenkgetriebe abgibt, sodann dadurch, daß ein Gestänge das Antriebsrad mit dem Abtriebsrad verbindet, daß ein Kettenrad in das Gestänge eingreift, daß das Kettenrad durch einen Träger am Drehventil befestigt ist, und dadurch, daß das Gestänge ein Lenkmoment auf das Kettenrad überträgt, um den Träger in Abhängigkeit vom Lenkeingangssignal zu drehen, um dadurch das Drehventil zu bewegen und die Verbindung der Strömungsmittelquelle mit der ersten und zweiten Durchführung zu verengen und dadurch eine Druckdifferenz am Kolben in der zweiten Bohrung zu erzeugen sowie dadurch, daß die Druckdifferenz den Kolben in der zweiten Bohrung so bewegt, daß ein Drehmoment an das Antriebsrad übertragen wird und schließlich dadurch , daß das Gestänge das Drehmoment an das Abtriebsrad überträgt, um die Hilfsleistung bei der Betätigung des Lenkgetriebes zur Verfügung zu haben.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

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Steuereinrichtung in einer als Einheit ausgelegten Brems- und Lenkanlage eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 2 einen Querschnitt der Steuereinrichtung der Fig. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2.

Fig. 4 eine Ansicht längs der Linie 4-4 der Fig. 2.

Die als Einheit ausgelegte Brems- und Lenkanlage der Fig. 1 besitzt eine Steuerung 10, die über eine Versorgungsleitung 14 und eine Rücklaufleitung 16 mit einer hydraulischen Pumpe 12 verbunden ist.

In Abhängigkeit von einer durch einen Fahrer auf ein Bremspedal 18 aufgebrachten Eingangsbremskraft wird die Steuerung 10 betätigt, um einen Hauptzylinder 20 mit einer genügend großen Antriebskraft zu versehen, um eine Auslösung der Vorder- und Hinterradbremsen 22 und 24 zu bewirken.

Die Steuerung 10 wird in Abhängigkeit von einer an einer Lenkwelle 26 wirkenden Lenkeingangskraft betätigt, um für ein Lenkgetriebe 28 eine zusätzliche Drehkraft aufzubringen, um entsprechend die Räder des Kraftfahrzeugs zu bewegen oder zu wenden.

Im einzelnen (Fig. 2) besitzt die Steuerung 10 ein Gehäuse 30 mit einer ersten Bohrung 32, einer zweiten Bohrung 34 und einer dritten Bohrung 36. Die erste Bohrung 32 ist mit der Versorgungsleitung 14 durch eine Leitung 38, mit der zweiten Bohrung 34 durch Durchführungen 40,42 (Fig. 3) und mit der dritten Bohrung 36 durch eine Rücklaufleitung 44 verbunden. Ein Drehventil 46 in der ersten Bohrung 32 regelt die Verbindung des Strömungsmittels von der Leitung 38 zur ersten und zweiten Durchführung 4O,42 sowie zur Rücklauflei-

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tung 44.

Das Drehventil 46 umfaßt eine Muffe 48, die mit einer Reihe von zwischen Rippen 58,60,62 und 64 angeordneten Schlitzen 50,52,54 und 56 bestückt ist (Fig. 3), eine erste Querbohrung 66, welche die Leitung 38 mit einem Hohlraum 68 im Gehäuse 30 neben der Bohrung verbindet sowie eine zweite Querbohrung 70, welche eine Rücklaufleitung 72 mit der Rücklaufleitung 44 verbindet. Ein Drehstab 76 besitzt ein erstes am Gehäuse 30 durch einen Stift 80 befestigtes Ende 7 8 sowie ein zweites an der Muffe 48 durch einen Stift 84 befestigtes Ende 82. Den Drehstab 76 umschließende Dichtungen 86 und 88 verhindern, daß das von der Rücklaufleitung 72 zur Rücklaufleitung 44 über die Querbohrung 70 fließende Strömungsmittel an die Umgebung ausleckt. Der Drehstab 76 hält normalerweise die Muffe 48 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung, so daß das Strömungsmittel von der Leitung 38 über die Querbohrung 66 zum Hohlraum 68 fließt. Die Masse des Strömungsmittels wird im Hohlraum 6 8 geteilt, wobei etwa eine Hälfte in eine Nut 58 und die andere Hälfte zur Nut 56 zwecks Verbindung mit der zweiten Bohrung 3 4 über die Durchführungen 40 und 42 strömt.

Ein röhrenförmiges Teil oder eine Hülse 90 wird in der Bohrung 34 durch Abschlußkappen 9 2 und 94 gehalten, die an Auskragungen 9 6 und 99 des Gehäuses 30 befestigt sind. Die Hülse 90 wirkt mit der Auskragung 96, einer Rippe oder Sicke 102 und der Abschlußkappe 92 zusammen, um einen Strömungsmittelweg 9 8 zwischen der Durchführung 40 und Radialöffnungen 100 an der Endkappe 92 herzustellen, sowie mit der Auskragung 99, einer Rippe oder Sicke 104 und der Abschlußkappe 94, um einen Strömungsmittelweg 106 zwischen der Durchführung 42

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und den Radialöffnungen 108 an der Abschlußkappe 94 herzustellen.

Ein Kolben 110 mit einem ersten Zylinderteil 112 und einem davon durch eine Zahnstange 128 getrennten zweiten Zylinderteil 114 ist in der Hülse 90 angeordnet. Das erste Zylinderteil 112 arbeitet mit der Hülse 90 und der Abschlußkappe 92 zusammen und bildet eine erste Kammer 120, während das Zylinderteil 114 mit der Hülse 90 und der Abschlußkappe 9 4 zusammenwirkt, um im Gehäuse 30 eine zweite Kammer 122 zu bilden. Die Zylinderteile 112 und 114 sind mit Anschlagpuffern oder Stoßfängern 124 und 126 versehen, welche mit den Abschlußkappen 92 und 94 im Eingriff stehen und die Unterbrechung der Strömungsmittelverbindung für die Kammern 120,122 von den Strömungsmittelwegen oder -kanälen 98 und 106 während der Bewegung des Kolbens in der Hülse 90 zu verhindern. Dichtungen 116 und 188 auf den Zylinderteilen 112 und 114 verhindern eine Strömungsmittelverbindung zwischen der ersten Kammer 120 und der zweiten Kammer 122.

Ein Ritzel 130 besitzt eine Welle 131 mit einem ersten in einem Lager 134, das im Gehäuse 30 befestigt ist, drehbar aufgehängten Zylinderteil 132 sowie mit einem zweiten Zylinderteil 136, der durch ein Lager 138 hindurch bis über das Gehäuse 30 hinausragt. Das Ritzel 130 ist mit einer Anzahl von Zähnen versehen, welche in die Zähne 144 der Zahnstange 128 eingreifen, um eine Linearbewegung des Kolbens 110 in eine Drehbewegung der Ritzelwelle 131 umzusetzen .

Ein an der Hülse 90 mit einer Schraube 148 befestigtes Schaltglied 140 besitzt eine Fläche 146, welche mit einer Fläche 150 oder mit der Zahnstange 128 im Eingriff steht. Das Schaltglied 140 hält die

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Zähne 144 im Eingriff mit den Zähnen 142, damit diese Zähne nicht durch Durchbiegen der Zahnstange 128 während der Bewegung des Kolbens 110 infolge der Strömungsmitteldruckdifferenz zwischen der ersten Kammer 120 und der zweiten Kammer 122 abbrechen oder ausreißen können.

Ein Antriebsrad (Fig. 4) 152 ist am einen Ende des zweiten Zylinderteils 136 der Welle 131 befestigt und überträgt die Drehbewegung des Ritzels 130 über eine Kette 156 auf ein an der Lenksäule 26 befestigtes Zahnrad 154.

Ein am Drehschieber 46 befestigter Träger 158 besitzt Kettenräder 160,162, die straff gegen die Kette 156 drücken, damit die Bewegung des Antriebsrades 152 direkt auf das Rad 154 an der Welle 26 übertragen werde.

Der Träger 158 umfaßt einen ersten Arm 164 und einen zweiten Arm 166, der an einem Absatz 168 an der Muffe 48 anliegend durch einen Gewindebolzen 170 befestigt ist. Das Ende 172 des ersten Arms 164 ist gegenüber dem Absatz 168 versetzt, damit das Kettenrad 160 mit der Kette 156 fluchte. Ebenso ist das Ende 174 gegenüber dem Absatz 168 versetzt, damit auch das Kettenrad 162 mit der Kette 156 fluchte.

Die Kettenräder 160 und 162 sind drehbar durch Stifte 176 und 178 an den Armen 164 und 166 befestigt.

Ein Spannglied 18O (Fig. 4) besitzt einen ersten Zylinderteil 182, in dessen Ende ein Schlitz 184 ausgeformt ist sowie einen zweiten

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Zylinderteil 186, in dessen Ende ein Schlitz 188 ausgeformt ist. Eine Klinke 194 auf einem am Zylinderteil 186 befestigten Gewindebolzen 196 besitzt ein Innengewinde. Durch Bewegung des Klinkenrades 194 gegenüber dem Zylinderteil 186 verstärken die Kettenräder 160 und 162 ihre Spannung auf die Kette 156, da sich die Arme 164 und 166 auf der Muffe 48 drehen. Ist die gewünschte Spannung erreicht, werden die Schlitze 58 und 62 gegenüber der Leitung 38 und der Kammer 68 zentriert, der Bolzen 170 wird festgezogen, um die Arme 164 und 166 gegenüber dem Drehschieber 46 zu arretieren, damit Strömungsmittel von der Pumpe frei von der Leitung 38 aus zur Rücklaufleitung 44 fließen kann, wenn kein Lenksignal anliegt.

Das Strömungsmittel in der Rücklaufleitung 44 tritt in die Bohrung 36 über den Einlaß 200 ein und durchläuft die Durchführungen 202 im Kolben 204, ehe es über die Leitung 16 zum Reservoir in der Pumpe 12 zurückkehrt.

Der Strömungsmittelfluß durch die Durchführung 202 wird durch ein Bremssteuerventil 206 geregelt, das voll im US-Patent 3 967 436 beschrieben ist und an die am Bremspedal 18 befestigte Stoßstange 208 angeschlossen ist. Das Steuer— oder Regelventil 206 besitzt einen mit der Stoßstange 208 über einen Bolzen 220 eines Federkäfigs 213 verbundenen Kegelteil 212. Eine mit dem Kolben 2Ο4 verbundene Rückholfeder 222 hält den Ventilkegel 212 vom Lagersitz 214 getrennt, damit das Strömungsmittel frei in die Kammer 218 von der Kammer 216 aus fließen kann. Der Kolben 204 ist an einer Stoßstange 224 über ein Gewinde 226 befestigt.

Wenn der Motor eines mit einer Pumpe 12 ausgestatteten Fahrzeugs

arbeitet, treibt ein Riemen von der Kurbelwelle aus laufend eine Riemenscheibe 230, um einen Strömungsmittelfluß in der Versorgungsleitung 14 zu erzeugen.

Das Strömungsmittel in der Leitung 14 gelangt zur Leitung 38 in der Steuerung 10, über welche die Brems- und Lenkanlagen des Fahrzeugs mit Hilfsleistung versorgt werden.

Das Strömungsmittel fließt über die Leitung 38 um die Rippe oder Sicke 62 herum auf einem ersten Strömungsweg zur Durchführung 44 und über die Querbohrung 66 auf einem zweiten Strömungsweg zur Durchführung 44.

Auf dem ersten Strömungsweg fließt das Strömungsmittel durch den Schlitz 5 2 zur Querbohrung 70 oder durch den Schlitz 54 zur Rücklaufkammer 71 .

Auf dem zweiten Strömungsweg fließt das Strömungsmittel in der Kammer 68 um die Rippe oder die Sicke 58 herum und wird durch die Schlitze 50 und 56 auf die Durchführungen 40 und 42 verteilt. Bei unbeschränktem Strömungsmittelstrom von der Kammer 68 aus sind die Strömungsmitteldrücke in den Kammern 120 und 122 gleich. Das gesamte Strömungsmittel fließt von der Kammer 68 entweder durch den Schlitz 56 zur Rücklaufkammer 71 oder durch den Schlitz 50 zur Kammer 72 zwecks Verteilung an die Rücklaufkammer 71 über die Querbohrung 70.

Somit fließt in der Durchführung 44 die gleiche Strömungsmittelmenge zum Steuerventil 206, welche in die Leitung 38 eintritt. Das

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Strömungsmittel tritt in die Bohrung 36 ein, indem es über die Öffnung 200 in die Kammer 216 fließt. Der Kolben besitzt eine Reihe von Durchführungen 205, über welche das Strömungsmittel zur Durchführung 202 und zur Kammer 218 gelangt, um über die Leitung 16 zum Reservoir zurückzukehren.

Wünscht der Fahrer zu bremsen, so wird eine am Bremspedal 18 anliegende Eingangskraft durch die Stoßstange 208 auf das Steuerventil 206 übertragen. Die Bewegung des Steuerventils begrenzt den Strömungsmittelfluß durch die Durchführung 202, da der Kegelteller 212 am Ventilsitz 214 aufsitzt und eine Druckdifferenz zwischen den Kammer 216 und 218 aufbaut. Diese Druckdifferenz wirkt auf die Kolbenfläche 215 ein und bewegt den Kolben 204 zur Kammer 218 hin. Wenn sich der Kolben 204 zur Kammer 218 hin bewegt, wird eine Kraft entwickelt und über die Stoßstange 224 auf den Hauptzylinder 20 übertragen, der die Vorder- und Hinterradbremsen 22 und 24 mit Druckströmungsmittel zur Durchführung einer Bremsung versorgt.

Will der Fahrer eine Lenkkorrektur in Fahrtrichtung machen, so gelangt ein Eingangssignal über das Rad 25 an die Lenksäule 26. Eine Drehung des Zahnrades 154 auf der Lenksäule 26 bewirkt eine Spannung in der Kette 156, welche den Träger 158 und die Muffe 48 um den Drehstab 76 dreht.

Wenn die Muffe 48 gedreht wird, ist die Strömungsmittelverbindung von der Leitung 38 zur Kammer 68 auf eine der beiden Durchführungen 40 oder 42 beschränkt, während die jeweils andere Durchführung 40 oder 42 offensteht und den vollen Pumpendruck erhält. Jedoch die Durchführung, durch welche der Fluß von der Kammer 68 aus be-

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grenzt ist, ist zu der zum Reservoir führenden Rücklaufleitung 44 proportional geöffnet.

Der volle Pumpendruck wird über eine der Durchführungen 40 oder 42 in Abhängigkeit von der gewünschten Lenkrichtung (42 für links und 40 für rechts) an die entsprechende Druckkammer 120 oder 122 übertragen. Da der Pumpendruck auf einer Seite des Kolbens 110 wirkt und die andere Seite mit dem Reservoir verbunden ist, entsteht eine Druckdifferenz. Diese Druckdifferenz betätigt den Kolben 110 und bewegt ihn zur Kammer hin, welche über die Rücklaufleitung 44 in freier Verbindung mit dem Reservoir steht. Wenn sich der Kolben 110 bewegt, greifen die Zähne 144 der Zahnstange 128 in die Zähne 142 ein und drehen das Ritzel 130. Eine Drehung des Ritzels 130 bewirkt eine Drehung des Zahnrades 152 und gibt an die Kette 156 Arbeitskraft ab. Diese Arbeitskraft wird über die Kette 156 an das Zahnrad 154 übertragen, wodurch die Säule 26 bei der Betätigung des Lenkgetriebes 28, welches die Fahrzeugräder wendet oder dreht, Hilfskraft erhält.

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Claims

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 5." März 19 79

Southfield, Mich.48076, USA Anwaltsakte M-4878

Hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung

Λ Hydraulisch unterstützte Lenkeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie kombiniert ein Gehäuse (30) mit einer ersten (40) und einer zweiten (42) Durchführung umfaßt, welche mit einer ersten im Gehäuse (3O) ausgeformten Bohrung (32) in Verbindung stehen, um einen Drehschieber (46) aufzunehmen, ferner dadurch, daß eine zweite Bohrung (34) im Gehäuse (30) ausgeformt ist, um einen Kolben (110) aufzunehmen, der die Verbindung einer Strömungsmitte lque He (12) zwischen der ersten (40) und der zweiten Durchführung (42) über die zweite Bohrung (34) sperrt, sodann dadurch, daß ein Antriebsrad (152) mit dem Kolben (11O) verbunden ist, daß eine Säule (26) ein Lenkeingangssignal des Fahrers an ein mit den Fahrzeugrädern verbundenes Lenkgetriebe (28) abgibt, daß ein Äbtriebsrad (154) an der Säule (26) befestigt ist, daß eine Kette (156) das Antriebsrad (152) mit dem Abtriebsrad (154) verbindet, weiter dadurch, daß Kettenräder (160,162) in die Kette (156) eingreifen, daß ein Träger (168) die Kettenräder

(160,162) am Drehschieber (46) befestigt, daß die Kette (156) ein Lenkdrehmoment an die Kettenräder (160,162) überträgt, um den Träger (158) in Abhängigkeit vom Lenkeingangssignal zu drehen, um den Drehschieber (46) zu bewegen und die Verbindung von der Strömungsmittelquelle (12) zur ersten (40) oder zur zweiten Durchführung (42) zu beschränken und damit eine Druckdifferenz am Kolben (112) in der zweiten Bohrung (34) zu erzeugen, sowie dadurch, daß die Druckdifferenz den Kolben (110) in der zweiten Bohrung (34) bewegt, um ein Drehmoment auf das Antriebsrad (152) zu übertragen und schließlich dadurch, daß die Kette (156) das Drehmoment an das Abtriebsrad (154) überträgt, um bei der Betätigung des Lenkgetriebes (28) Hilfskraft zu liefern.
2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (158) einen ersten (164) und einen zweiten Arm (166) umfaßt, sowie dadurch, daß der erste (164) und der zweite Arm

(166) am Drehschieber (46) befestigt sind, um die Kettenräder (160,162) straff an der Kette (156) zu halten.
3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (158) eine Einstellvorrichtung (172,168,174) umfaßt, um den ersten (164) und den zweiten Arm (166) voneinander entfernt zu halten.
4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (158) einen ersten Arm (164), einen zweiten Arm (166) sowie eine Befestigungseinrichtung (58,62,170) umfaßt, um den ersten (164) und zweiten Arm (166) am Drehschieber (46) zu befestigen sowie dadurch, daß der erste (164) und zweite Arm (166)

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am Drehschieber (46) angeordnet sind, um die Kettenräder (160, 162) fest gegen die Kette (156) zu drücken.
5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (158) eine mit dem ersten (164) und dem zweiten Arm (166) verbundene Einstellvorrichtung (180,182,186,194) besitzt, um die Spannung der Kette (156) durch Bewegung der Kettenräder (160,162) zu verändern.
6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (110) einen zylinderförmigen Körper (90) mit einer ersten Fläche (92) und einer zweiten Fläche (94) umfaßt, ferner dadurch, daß die erste (92) und zweite Fläche (94) mit dem Gehäuse (30) zusammenwirken, um in der zweiten Bohrung (34) eine erste (120) und zweite Kammer (122) zu bilden, sodann dadurch, daß die erste (120) und zweite Kammer (122) mit der ersten (40) und zweiten Durchführung (42) verbunden sind, daß der zylindrische Körper (90) mit einer Zahnstange (128) bestückt ist, sodann dadurch, daß ein am Gehäuse (30) befestigtes Schaltglied (140) mit dem zylinderförmigen Körper (90). in Eingriff steht, um die Zahnstange (128) im wesentlichen in der gleichen Ebene bei Bewegung des zylinderförmigen Körpers (90) infolge der Druckdifferenz zu halten, die durch die Begrenzung des Strömungsmittelflusses von der Quelle (12) auf den Verbindungsweg zur ersten (40) oder zweiten (42) Durchführung erzeugt wird.
7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (152) ein Ritzel (130) mit einem ersten im Gehäuse (30) drehbar gelagerten (134) Teil (132) umfaßt, der mit

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der Zahnstange (128) in Eingriff steht und mit einem aus dem Gehäuse (30) herausragenden Teil (136), ferner dadurch, daß ein Rad (152) am zweiten Teil (136) des Ritzels (130) befestigt ist und schließlich dadurch, daß das Rad (152) mit Zähnen an seiner Umfangsflache versehen ist, welche in die Kette (156) eingreifen, um eine Zwangsübertragung des Drehmomentes auf das Abtriebsrad (154) zu bewirken.

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