DE3023321A1

DE3023321A1 - Hilfskraftunterstuetzte lenkung fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3023321A1
Application number: DE19803023321
Authority: DE
Inventors: James J Duffy
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1980-06-21
Publication date: 1981-02-12
Also published as: GB2055717A; CA1147664A; JPS5625056A; GB2055717B

Description

Patentanme !dung Hilfskraftunterstützte Lenkung für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine hilfskraftunterstützte Lenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Flüssigkeitsmotor, der von einer durch das Lenkrad gesteuerten Ventileinrichtung beeinflußbar ist, wobei die Ventileinrichtung aus einer in einem Gehäuse verschieblich gelagerten und um eine Antriebswelle herum angeordneten Ventilspindel besteht und die Antriebswelle über einen Drehfederstab mit dem Ritzel einer Zahnstangenlenkung verbunden ist und eine Drehverbindung zwischen dem Ritzel und der Ventilspindel vorgesehen ist.

Insbesondere durch die US-Patentschrift 4 063 490 aber auch durch die US-Patents ehr if ten 3 807 456 und 3 680 443 ist es bekannt, hilfskraftunterstützte Lenkungen der oben bezeichneten Art mit einer Einrichtung zu verwenden, die sicherstellt, daß die die Bewegung des Motors steuernde Ventileinrichtung eine Ventilspindel enthält, die mit einem Fortsatz des Ritzels der Zahnstangenlenkung verbunden ist. Die bei diesen Konstruktionen verwendete Verbindung stellt sicher, daß die Ventilspindel sowohl in axialer als auch radialer Richtung mit dem Fortsatz des Ritzels verbunden ist. Diese Anordnung besitzt den Nachteil,

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Sitz der Gesellschaft:Köln · Registergericht Köln,HRB84 · Vorsitzender des Aufsichtsrates:Robert A.Lutz

Vorstand: Peter Weiher, Vorsitzender · Hermann Dederichs · Waldemar Ebers · Hans Wilhelm Gab - Paul A.Guckel · Wilhelm Inden

Alfred Langer · Hans-Joachim Lehmann · Dieter Ullsperger

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daß besondere Lager vorgesehen sein müssen, die die in der axialen Richtung wirkenden Kräfte aufnehmen können. Außerdem besitzt die Anordnung den Nachteil, daß die Einrichtung konstruktiv aufwendig ist und Schwierigkeiten bei der Montage bietet.

Entsprechend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine hilfskraftunterstützte Lenkung für Kraftfahrzeuge der oben bezeichneten Art vorzuschlagen, bei der die Anordnung von besonderen Lagern zur Aufnahme von axial wirkenden Kräften entfallen kann und bei der in wesentlich einfacherer Weise als beim bekannten Stand der Technik eine Montage der Einzelteile der Lenkung erfolgen kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen der Ventilspindel und dem Ritzel so vorgenommen ist, daß die Ventilspindel zum Ritzel in axialer Richtung eine Relativbewegung durchführen kann und daß auf der dem Ritzel abgewandten Stirnseite der Ventilspindel ein Druckraum vorgesehen ist, der mit dem Hochdruckeinlaß in Verbindung steht, dergestalt, daß bei Druckbeaufschlagung der Ventilspindel sich eine in Axialrichtung auf das Ritzel weisende Resultierende ergibt.

Durch die Anordnung einer Verbindung zwischen dem Ritzel und der Ventilspindel in der Weise, daß eine Relativbewegung zwischen diesen Teilen stattfinden, kann, wird im Gegensatz zu bekannten Anordnungen eine vereinfachte Montage erreicht. Während bei bekannten Anordnungen, wie oben beschrieben, der Befestigungsbolzen sich durch eine radial liegende Bohrung im Fortsatz des Ritzels erstreckt und dadurch der Befestigungsbolzen nur durch Abwinkein während der Montage eingebracht werden kann, was das Vorsehen eines größeren Innendurchmessers für die Ventilspindel erforderlich macht, um eine exzentrische

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Anordnung der Ventilspindel relativ zur Verlängerung des Ritzels zu erreichen, treten diese Nachteile beim Gegenstand der Erfindung nicht auf. Auch die mit der Anordnung eines relativ großen Innendurchmessers für die Ventilspindel auftretenden Festigkeitsprobleme werden beim Gegenstand der Erfindung vermieden.

In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Verbindung zwischen der Ventilspindel und dem Ritzel durch einen in der Radialbohrung in einem. Fortsatz des Ritzels sitzenden Antriebsbolzen, der in einen in Richtung auf das Ritzel hin offenen Schlitz in der Ventilspindel eingreift.

Es kann jedoch auch gemäß der Erfindung das Ende des Antriebsbolzens zur Verbindung des Endes des Drehfederstabes mit dem Ritzel in einer Ausnehmung der Ventilspindel angeordnet sein. Dadurch wird nur durch die Verwendung eines einzigen Antriebsbolzens sowohl die Aufgabe der Verbindung von Drehfederstab und Ritzel einerseits und Ritzel und Ventilspindel andererseits gelöst.

Weiterhin wird durch die letztgenannte Anordnung eine Verbindungsmöglichkeit geschaffen, die relativ entfernt liegt vom Lagerpunkt der Ausgangswelle, so daß das Lager im Bereich der Lagerfläche gehärtet werden kann. Würde jedoch die Bohrung für den Befestigungsbolzen zur Verbindung des Ritzels mit der Torsionsfeder nahe am Lagerpunkt liegen, wie beim aufgezeigten Stand der Technik, so würde das Bohren der Bohrung für den Lager bolzen Schwierigkeiten bezüglich der Fertigung mit sich bringen.

Gemäß der Erfindung wirkt die Resultierende der Kräfte aus der Druck beanspruchung der Ventilspindel in Richtung auf das Ritzel. Entsprechend sind keine Anschlaglager erforderlich, um Kräfte von der Ventilspindel

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auf das Gehäuse aufzunehmen. Eine Verbindung mit Spiel ist zwischen der Eingangswelle der Anordnung und der Ventilspindel angeordnet, so daß die Ventilspindel sich mit der Eingangswelle dreht, wobei diese Drehung relativ reibungslos erfolgt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen :

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungs-

gemäße Anlage ;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie H-II

der Anordnung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung einer Ein

zelheit gemäß Fig. 2 ;

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV

der Anordnung nach Fig. 3 ;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung

gemäß Fig. 4 in Richtung der Pfeile V-V ;

Fig. 6 einen Querschnitt durch eine andere Aus

führungsform der Erfindung ;

Fig. 6A einen Querschnitt entlang der Linie VIA-

VIA der Anordnung gemäß Fig. 6.

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In Fig. 1 ist mit 10 ein Gehäuse bezeichnet. Es enthält einen Ansatz 12, in dem ein Ritzel 14 gelagert ist. Weiterhin ist ein Gehäuse 16 mit dem Gehäuse 10 verbunden, das die Ventilanordnung 18 enthält. Das Ritzel steht in Verbindung mit einer Zahnstange 20, die sich quer zur Achse des Ritzels 14 erstreckt. Einzelheiten dieses Teiles der Anordnung können insbesondere aus der US-Patentschrift 4 063 490 entnommen werden.

Das Ritzel 14 ist mittels des Lagers 22 an der linken Seite, wie aus der Fig. 1 hervorgeht, gelagert. Dieses Lager kann auch Axialkräfte in beiden Richtungen aufnehmen. Das rechte Ende des Ritzels ist, wie aus der Fig. 1 hervorgeht, mittels des Lagers 24 gelagert. Eine Abschlußkappe 26 schließt das linke Ende der öffnung im Gehäuse 10 ab.

Die Zahnstange 20 ist so ausgebildet, daß sie mit dem lenkgestänge der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Sie wird in Eingriff mit dem Ritzel 14 durch einen Bügel 28 gebracht, der verschieblich in einer Ausnehmung 30 im Ansatz 12 sitzt. Der Bügel 28 wirkt auf die Zahnstange 20 durch eine Druckfeder 32.

Die Ventilanordnung 18 besteht aus einer Ventilspindel 34, die mit einem Druckanschluß 36 und einem zweiten Druckanschluß 38 ausgerüstet ist. Die genannten Druckanschlüsse stehen in Verbindung mit der rechten Druckkammer bzw. mit der linken Druckkammer des Zylinders für die Hilfskraftlenkung. Weitere Einzelheiten dieser Anordnung können aus dem US-Patent 4 063 490 entnommen werden.

Die Zahnstange 20 ist mit einem Kolben verbunden oder ist mit diesem einstückig ausgeführt, der dafür sorgt, daß bei Aufbringen von Druck

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die Zahnstange in eine Richtung verschoben wird. Auf diese Weise wird eine Unterstützung der Lenkkraft erreicht, je nach dem, welche Seite des Kolbens mit Druck beaufschlagt wird.

Eine Antriebswelle 40 ist innerhalb der Ventilspindel 34 angeordnet. Die Antriebswelle 40 ist hohl ausgeführt und nimmt einen Drehfeder stab 42 auf, der mittels einer Bolzenverbindung 44 am außenliegenden Ende der Antriebswelle 40 mit dieser verbunden ist. Das innenliegende Ende des Drehfederstabes 42 ist mittels einer Bolzen-Verbindung mit dem Ritzel 14 verbunden. Das Ritzel 14 ist mit einer Bohrung 48 versehen, durch die sich der Bolzen 46 erstreckt.

Die Ventilspindel 34 sitzt in einer zylinder is chen Bohrung 50 im Gehäuse 16. Eine Dichtung 52 sitzt im Gehäuse und stößt gegen eine Schulter, die ebenfalls im Gehäuse 16 angeordnet ist.

Ein Hochdruckeinlaß 54 befindet sich in dem Gehäuse 16 und erstreckt sich radial nach innen zu einem Steuerbund 56 an der Antriebswelle Der Grundbereich des Steuerbundes 56 steht in Verbindung mit einer · Zentralbohrung 58 in der Antriebswelle 40, und zwar durch eine Radialbohrung 60.

Die Zentralbohrung 58 steht über eine Bohrung 62, wie insbesondere aus der Fig. 2 hervorgeht, mit einem Zwischenraum 64 zwischen der Antriebswelle 40 und der linken Seite der Ventilspindel 34. Die Ventilspindel 34 ist im Bereich 66 mit einer öffnung versehen, so daß eine Verbindung besteht zu einem Auslaß 68, der im Gehäuse 16 angeordnet ist.

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Der Druckanschluß 36 und der Druckanschluß 38 stehen in Verbindung mit dem Kanal 70 (links) und demKanal 72 (rechts). Diese Kanäle verlaufen zu den entsprechenden Seiten des Kolbens für den Flüssigkeitsmotor.

Das Ritzel 14 ist mit einer Radialbohrung 74 versehen, in der sich ein Antriebsbolzen 76 befindet. Das radial außenliegende Ende des Antriebsbolzens 76 erstreckt sich in einen Schlitz 78 hinein, der auf der linken Seite der Ventilspindel 34 angeordnet ist ; dadurch wird die Drehbewegung des Ritzels 14 auf die Ventilspindel 34 übertragen.

Das linke Ende der Antriebswelle 40 ist in einer Bohrung 80 in einer zentralen zylinderiechen öffnung auf der rechten Seite des Ritzels 14 gelagert. Die Zentralbohrung 58 in der Antriebswelle 40 steht in Verbindung mit einem Druckraum 82 auf der rechten Seite der Ventilspindel 34, was zur Folge hat, daß der im Hochdruckeinlaß 54 herrschende hohe Druck auch direkt auf die rechte Seite (die Stirnfläche) der Ventilspindel 34 übertragen wird.

Eine Dichtung 84 ist zwischen der Antriebswelle 40 und dem rechten Bereich des Gehäuses 16 angeordnet. Sie wird an ihrem Platz gehalten durch einen Haltering 86. Ein Abstandsring 88 sitzt zwischen der Ventilspindel 34 und der Dichtung 84.

Die Ventilspindel 34 ist mit Dichtungen auf jeder Seite des Druckanschlußes 36 versehen ; auch sind Dichtungen auf jeder Seite des Hochdruckeinlaßes 54 sowie auf jeder Seite des Druckanschlußes 38 angeordnet.

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In der Fig. 3 ist der Hochdruckeinlaß 54 vergrößert dargestellt. Dieser Bereich besitzt eine Ausnehmung 90, die wiederum eine Bohrung aufweist in der Antriebswelle 40. Die Bohrungen sind im Winkel versetzt relativ zur Achse der Antriebswelle 40.

Die Kante der Ausnehmungen 90 sind im Bereich 92 (Fig. 4) abgeschrägt ausgeführt. Die Abschrägung besteht aus einer ansteigenden Oberfläche, wie sie aus der Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 5 ersichtlich ist. Die Geometrie der Abschrägung und die Geometrie der Ausnehmungen 90 sind so angeordnet, daß in gegenseitiger Abstimmung ausreichend Durchflußmöglichkeit für die Flüssigkeit durch die Ventilanordnung besteht, so daß die Druckanschlüsse 36 und 38 mit mehr oder weniger Druckflüssigkeit versorgt werden können. Eine typische Ventilöffnung zwischen dem Steuerbund 94 in der Ventilspindel 34 und der Ausnehmung 90 ist in der Fig. 4 dargestellt, Die Steuerbünde 94 haben die Form von axial verlaufenden Abflachungen, die winkelmäßig versetzt um die Achse der Ventilspindel 34 angeordnet sind und die zusammenwirken mit dem Hochdruckeinlaß 54 in der Antriebswelle 40.

Sobald ein Drehmoment auf die Antriebswelle 40 in eine Richtung wirkt, wird der Drehfederstab 42 verdreht, wodurch die öffnung zwischen dem Steuerbund 94 und dem Hochdruckeinlaß 54 verringert wird. Das hat zur Folge, daß die Verbindung zu einer Leitung vergrößert, die Verbindung zu der anderen Leitung jedoch verkleinert wird. Dadurch wird nun eine Hilfskraftunterstützung der Lenkung erreicht in eine Richtung, die abhängt von der Richtung des Drehmomentes, das auf die Antriebswelle 40 wirkt.

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Durch die Ventileinrichtung wird ein immer offener Zugang vom Hochdruckeinlaß 54 zum Auslaß 68 sichergestellt. Der Druck, der auf die rechte Stirnfläche der Ventilspindel 34 wirkt, erzeugt eine Resultierende, die die Ventilspindel in Richtung auf das Ritzel 14 zubewegt. Es besteht daher keine Notwendigkeit, einen axialen Anschlag auf der rechten Seite der Ventilspindel vorzusehen.

Die Druckunterstützung durch die Hilfskraftlenkung wirkt auf die Lenkanordnung in der Weise, daß die Drehwirkung durch die Antriebswelle 40 unterstützt wird. Die Antriebswelle 40 ist auf der rechten Seite des Ritzels 14 mit Spiel im Ritzel 14 gelagert. Diese Verbindung mit Spiel ist mit 96 bezeichnet, (s. Fig. 2). Wenn der Drehfederstab 42 soweit verdreht wird, daß ein gewisses Maß überschritten wird, wird eine formschlüssige Verbindung zwischen der Antriebswelle 40 und dem Ritzel 14 hergestellt.

In der Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird eine einzige Bolzenverbindung verwendet» die sowohl die Verbindung des Ritzels mit der Drehstabfeder einerseits als auch die Verbindung des Ritzels mit der Ventilspindel andererseits durchführt. Dieser Antriebsbolzen ist in der Fig. 6 und 6A mit 100 bezeichnet. Das Ritzel 14' ist mit einer Bohrung 102 versehen, die den Antriebsbolzen 100 aufnimmt. Das radial außenliegende Ende des Antriebsbolzens 100 wird aufgenommen in einer Ausnehmung Io4 auf der linken Seite der Ventilspindel 34' . Da auch auf die Ventilspindel 34' eine Resultierende wirkt, die dafür sorgt, daß die Ventilspindel 34' nach links bewegt wird, kann die Verbindung zwischen dem Antriebsbolzen 100 und der Bohrung 102 mit Spiel vorgenommen werden. Insofern wirkt diese Verbindung ähnlich wie die Verbindung der entsprechenden Teile in der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 5.

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Claims

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Patentansprüche

Hilfskraftunterstützte Lenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Flüssigkeitsdruckmotor, der von einer durch das Lenkrad gesteuerten Ventileinrichtung beeinflußbar ist, wobei die Ventileinrichtung aus einer in einem Gehäuse verschieblich gelagerten und um eine Antriebswelle herum angeordneten Ventilspindel besteht und die Antriebswelle über einen Drehfederstab mit dem Ritzel einer Zahnstangenlenkung verbunden ist und eine Drehverbindung zwischen dem Ritzel und der Ventilspindel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Ventilspindel (34) und dem Ritzel (14) so vorgenommen ist, daß die Ventilspindel (34) zum Ritzel (14) in axialer Richtung eine Relativbewegung durchführen kann und daß auf der dem Ritzel (14) abgewandten Stirnseite der Ventilspindel (34) ein Druckraum (82) vorgesehen ist, der mit dem Hochdruckeinlaß (54) in Verbindung steht, dergestalt, daß bei Druckbeaufschlagung der Ventilspindel (34) sich eine in Axialrichtung auf das Ritzel (14) weisende Resultierende ergibt.
2. Hilfskraftunterstützte Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Ventilspindel (34) und dem Ritzel (14) durch einen in der Radial bohrung (74) in einem Fortsatz des Ritzels (14) sitzenden Antriebsbolzen (46) erfolgt, der in einen in Richtung auf das Ritzel (14) hin offenen Schlitz in der Ventilspindel (34) eingreift.
3. Hilfskraftunterstützte Lenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Antriebsbolzens (46) zur Verbindung des Endes des Drehfederstabes (42') mit dem Ritzel (14*) in einer Ausnehmung (104) der Ventilspindel (34) aageordnetist. Q30067/0641

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