DE3035407C2

DE3035407C2 - Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3035407C2
Application number: DE3035407A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) 7081 Essingen Elser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-09-19
Filing date: 1980-09-19
Publication date: 1982-09-23
Also published as: US4421011A; BR8105816A; IT8146873A0; DE3035407A1; GB2083784B; JPS5755257A; GB2083784A; IT1147407B

Description

Gerade bildet

Statt einer einfachen Schrägstellung des Betätigungsgliedes kann stattdessen dem Betätigungsglied auch eine Kurvenform gegeben werden. Die Kurvenform kann dabei im Bedarfsfall in Abhängigkeit von einer gewünschten Zentrier- und Rücklaufeigenschaft gewählt werden.

Eine weitere Lösung, die von der erfindungsgemäßen Erkenntnis der zwangsläufigen Verschiebung des Ventilkolbens gegen die Auslenkrichtung Gebrauch macht, besteht darin, daß das Lenkventil in an sich bekannter Weise im Arbeitskolben angeordnet ist und von der Lenkmutter in radialer Richtung ein federndes Führungselement absteht, das mit seinem freien Ende in einer Längsnut im Lenkgetriebegehäuse geführt ist, deren axiale Richtung einer schraubenförmigen Linie um die Längsachse des Arbeitskolbens folgt.

Erfindungsgemäß wird nunmehr die gegenläufige Verschiebung des Ventilkolbens über das federartige Führungselement erreicht, das fest mit der Lenkmutter verbunden ist. Da die Lenkmutter gleichzeitig über das Betätigungsglied mit dem Ventilkolben in Verbindung steht, wird dieser dem Verlauf der Längsnut entsprechend gegen die Auslenkrichtung verschoben. Wenn aer Arbeitskolben außerhalb der Lenkungsmittenstellung steht und kein Drehmoment auf die Lenkspindel mehr ausgeübt wird, dann zentriert das federartige Führungselement die Lenkmutter entsprechend dem Verlauf der Längsnut Dabei nimmt der Ventilkolben diejenige ausgesteuerte Stellung ein, durch die der durch den vorangegangenen Hub des Arbeitskolbens verkleinerte Zylinderraum nun mit Druck beaufschlagt wird. Dies führt zu einer hydraulischen Zentrierung des Arbeitskolbens auf Lenkungsmitte.

Je nach Wunsch kann dabei die Längsnut in der Abwicklung eine Gerade bilden oder eine Steuerkurvenprofilform aufweisen.

Als Führungselement kann auf einfache Weise eine Blattfeder verwendet werden.

Ein Vorteil ist es dabei, wenn die Blattfeder am freien Ende ein in die Längsnut eingreifendes Gleitstück trägt. Auf diese Weise wird eine gute Führung bei einer geringen Reibung erreicht

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Lenkgetriebegehäuse;

F i g. 2 Schnitt H-II nach der F i g. 1;
Fig.3 Prinzipdarstellung des Betätigungsgliedes so nach dem Schnitt III-I1I der F i g. 2;

F i g. 4 einen Längsschnitt durch das Lenkgetriebegehäuse nach der Linie IV-IV der F i g. 5 in einer anderen Ausführungsform;

F i g. 5 einen Querschnitt durch das Lenkgetriebegehäuse nach der Linie V-V der F i g. 4;

F i g. 6 Prinzipdarstellung der Längsnut nach dem Schnitt VI-VI.

Aufbau und Wirkungsweise einer derartigen Hilfskraftlenkung sind allgemein bekannt, weshalb nachfolgend nur kurz auf deren Beschreibung und Funktion eingegangen wird.

Das Lenkgetriebegehäuse 1 der Hilfskraftlenkung ist als Druckmittelzylinder ausgebildet und weist in seinem Inneren einen Arbeitskolben 2 mit Arbeitsräumen 3 und bs 4 auf. Der Arbeitskolben 2 ist mit einem Zahnstangenprofil 5 versehen, dbs mit einem Zahnsegment 6 einer getriebeausgangsseitigen Lenkwelle 7 im Eingriff steht Im Arbeitskolben 2 ist drehbar, in axialer Richtung jedoch unverschiebbar eine Lenkmutter 8 über Rollenlager 9 und 10 gelagert Eine Gewindespindel 11 greift in die Lenkmutter 8 ein. Dies kann durch ein Trapezgewinde erfolgen oder — was im allgemeinen aufgrund der niedrigen Reibung der Fall ist — über einen Kugelumlauf (nicht dargestellt).

Mit der Gewindespindel 11 ist über einen getriebeeingangsseitigen Anschlußzapfen 12 die Lenkspindel des Kraftfahrzeuges verbunden.

Die Steuerung des Zu- und Rücklaufes des Druckmittels zu den Arbeitsräumen 3 und 4 erfolgt durch den Ventilkolben 14 eines Axialkolbenlenkventils 13.

Die Lenkmutter 8 ist mit einem Hebelarm 15 versehen, der ein leistenartiges Betätigungsglied 16 trägt Das leistenartige Betätigungsglied 16 ist gegen die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 2 schräg gestellt bzw. weicht von der achsparallelen Richtung ab. Das Betätigungsglied 16 ist in einer Nut 17 des Ventilkolbens 14 geführt

Aus der F i g. 3 ist die Schrägstellung des Betätigungsgliedes 16 ersichtlich. Die Lage eines PMätigungsgliedes nach dem Stand der Technik ist in de- gleichen Figur gestrichelt dargestellt Statt einer einfachen Schrägstellung des Betätigungsgliedes kann dieses auch eine Kurvenform aufweisen. In der Fig.3 ist diese Möglichkeit durch eine strichpunktierte Linie angedeutet.

Zum Fixieren der hydraulischen Mitte dienen zwei Federn 18 und 19, die beidseitig an dem Hebelarm 15 angeordnet sind und sich in Bohrungen 20 und 21 in dem Arbeitskolben 2 abstützen.

Die Hilfskraftlenkung arbeitet auf folgende Weise: Bei Aufbringen einer Lenklast wird die Lenkmutter 8 verdreht. Das fest über den Hebelarm 15 mit der Lenkmutter 8 verbundene Betätigungsglied 16 lenkt den Ventilkolben 14 aus, so daß der entsprechende Arbeitsraum 3 oder 4 mit Druck beaufschlagt wird und auf übliche Weise eine weitergehende Drehbewegung der Lenkspindel hydraulisch unterstützt wird. Läuft der Arbeitskolben 2 aus der Lenkungsmittensteüung heraus, so wird der Ventilkolben 14 über das schräge Beta igungsglied 16 zwangsläufig relativ zur Lenkmutter 8 verschoben. Die Schrägstellung oder das Steuerkurvenprofil ist dabei so zu wählen, daß die Verschiebung des Ventilkolbens entgegen der Auslenkrichtung erfolgt. Wird nun kein Drehmoment mehr auf die Lenkspindel ausgeübt, so zentrieren die beiden Federn 18 und 19 die Lenkmutter 8 auf die Mittelstellung. Über den durch das schräge Betätigungsglied 16 ausgesteuerten Ventilkolben 14, der über die Neutrallage hinaus entgegen der Auslenkrichtung verschoben ist, wird nunmehr der vorher drucklose Arbeitsraum des Arbeitskolbens mit Druck beaufschlagt Dies bewirkt damit eine hydraulische Zentrierung des Arbeitskolbens auf Lenkungsmitte.

In den F i g. 4 bis 6 ist ein anderes Ausführungsbeispi^l dargestellt. Die wesentlichen von dem ersten Ausfuhr rungsbeispiel abweichenden Merkmale sind durch eine Zentrierfeder, die als Blattfeder 22 ausgebildet ist und die Lenkmutter 8 zu dem Lenkgetriebegehäuse 1 zentriert und durch die Anordnung des Axialkolbenventiles 13 in dem Arbeitskolben 2 gegeben.

Ein weiterer Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel besteht darin, daß das linealartige Betätigungsglied 160 nunmehr, wie nach dem Stand der Technik üblich parallel zur Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 2 verläuft. Die gegenläufige Verspan-

nung des Ventilkolbens wird nun durch eine Lüngsnut 21 erreicht, die in einem feststehenden Teil des Lenkgetriebegehäuses I liegt. Diese Längsnut 2.3 ist gegenüber der achsparallelen Richtung bzw. der Bewegungsrichtung des Arbeitskolbcns 2 schräg gestellt, womit sie einer schraubenförmigen Linie um die Längsachse des Arbeitskolbens 2 folgt. Statt einer konstanten Steigung kann dabei ebenfalls wie im vorangegangenen Ausfüh rungsbeispiel eine Steuerkiirvenprofilform mit über der Erstreckung veränderlichen Steigung gewählt werden.

Eine Hilfskraftlenkung nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 4 bis 6 arbeitet auf folgende Weise:

Durch Drehen der Lenkspindel wird ebenfalls auf übliche Weise die Lenkmutter 8 verdreht. Die fest mi: der Lenkmutter verbundene Blattfeder 22 wird gebogen, da ein Gleitstück 24, das am freien Ende der Blattfeder 22 befestigt, in der schräg oder kurvenförmig verlaufenden I .ängsnul 23 geführt wird.

Durch die Verdrehung der Lenkmutter 8 wird über das Betätigungsglied 160 der Ventilkolben 14 ausgelenkt, so daß auf übliche Weise der entsprechende Arbeitsraum 3 oder 4 mit Druck beaufschlagt wird und eine weitergehende Drehbewegung der Lenkspindel somit hydraulisch unterstützt wird.

Befindet sich Arbeitskolben 2 außerhalb der Lenkungsmittenstellung und wird kein Drehmoment auf die Leitspindel mehr ausgeübt, dann zentriert die Blattfeder 22 die Lenkmutter 8 entsprechend dem Verlauf der Längsnut 23. Dabei nimmt der Ventilkolben 14 diejenige ausgesteuerte Stellung über die Neutrallage hinaus entgegen der ursprünglichen Auslenkrichtung, durch die der durch den vorangegangenen Hub des Arbeitskolbens 2 verkleinerte Arbeitsraum 3 oder 4 mit Druck beaufschlagt wird. Dies bewirkt wiederum eine hydraulische Zentrierung des Arbeitskolbens 2 auf Lenkungsmitte.

Claims

Patentansprüche:

1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem

in einem Lenkgetriebegehäuse angeordneten Arbeitskoloen, der mit einer getriebeausgangsseitigen Lenkwelle in Antriebsverbindung steht und dessen Arbeitsräume durch ein federzentriertes, quer zur Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens aussteuerbares Axialkolbenlenkventil mit Druckmittel beaufschlagbar sind, dessen Ventilkolben eine Nut aufweist, in die ein leistenartiges Betätigungsglied eingreift, das über einen radialen Hebelarm mit einer in dem Arbeitskolben schwenkbar gelagerten Mutter verbunden ist und über seine Längserstrek- '5 kung einen gleichbleibenden Abstand von der Schwenkachse der Lenkmutter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil (13) in bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff bekannter Weise im Lenkgetriebegehäuse (1) angeordnet ist und die Längsachse des leistenartigen Betätigungsgliedes (16) um einen geringen Betrag von der Bewegungsrichtung des Arbeitskoibens (2) abweicht

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (16) in einer Abwicklung eine Gerade bildet.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (16) in einer Abwicklung eine Kurvenform aufweist

4. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Lenkgetriebegehäuse angeordneten Arbeitskolben, ^er mit einer getriebeausgangsseitigen Lenkwelle in Antriebsverbind"ng steht und dessen Arbeitsräume durch eip federzentriertes, quer zur Bewegungsrichtung des Arbeit· kolbens aussteuerbares Axialkolbenlenkventil mit Druckmittel beaufschlagbar sind, dessen Ventilkolben eine Nut aufweist, in die ein leistenartiges Betätigungsglied eingreift, das über einen radialen Hebelarm mit einer *o in dem Arbeitskolben schwenkbar gelagerten Mutter verbunden ist und über seine Längserstrekkung einen gleichbleibenden Abstand von der Schwenkachse der Lenkmutter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkventil in an sich *5 bekannter Weise im Arbeitskolben (2) angeordnet ist und von der Lenkmutter (8) in radialer Richtung ein federndes Führungselement (22) absteht, das mit seinem freien Ende in einer Längsnut (23) im Lenkgetriebegehäuse (1) geführt ist, deren axiale Richtung einer schraubenförmigen Linie um die Längsachse des Arbeitskolbens (2) folgt.

5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Längsnut (23) in einer Abwicklung eine Gerade bildet.

6. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 4, dadurch pekennzeichnet, daß die Längsachse der Längsnut (23) in einer Abwicklung eine Kurvenform aufweist.

7. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement eine Blattfeder (22) ist.

8. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (22) am freien Ende ein in die Längsnut (23) eingreifendes Gleitstück (24) trägt. *5

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art.

Lenkungen dieser Art sind z. B. in der DE-AS 20 60 029 beschrieben. Dabei dient zur Verschiebung des Ventilkolbens und damit zur Steuerung des Druckmittels für die Arbeitsräume das achsparallele leistenartige Betätigungsglied, das in eine Nut des Ventilkolbens eingreift. Auf diese Weiss steht die Lenkmutter mit dem Ventilkolben derart im Eingriff, daß gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse eng begrenzte Drehwinkelausschläge der Lenkmutter in geradlinige Bewegungen des Ventilkolbens übersetzt werden.

In der DE-AS 26 38 981 ist eine Hilfskraftlenkung beschrieben, bei der als Mittenzentrierung für die Lenkmutter eine als geradliniger Stab ausgebildete L-'.egestabfeder vorgesehen ist, die achsparallel zur Gewindespindel im Arbeitskolben angeordnet ist.

Eine Lenkung soll nun im ausgelenkten Zustand bei einem Loslassen der Lenkung selbsttätig wieder in die Geradeausfahrtstellung zurückkehren. Bisher hat man dies durch eine entsprechende Achsgeometrie (z. B. Spreizung) erreicht. Nachteilig dabei ist jedoch, daß zum Auslenken der Lenkung diese Rückstellkraft überwunden werden muß. Es sind deshalb entsprechend höhere Lenkkräfte aufzubringen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung zu schaffen, die nach einer Lenkbewegung die Rückstellkraft der Lenkräder unterstützt bzw. bei dem das Lenkgetriebe eventuell die Rückstellkraft vollständig aufbringen könnte, so daß ggf. auf die Rückstellkraft der Lenkräder verzichtet werden könnte.

Durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 bzw. 4 genannten Merkmale wird diese Aufgabe gelöst.

Während bisher das leistenartige Betätigungsglied achsparallel d. h. in Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens verlief, weicht es nunmehr von der Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens ab. Durch diese Maßnahme kommt es nun während der hydraulisch unterstützten Lenkbewegung durch die sjciale Verschiebung des Arbeitskolbens zu einer Verschiebung der Mittenzentrierung über die Neutrallage hinaus entgegen der Auslenkrichtung. Die Größe der Verschiebung ist dabei abhängig vom Lenkwinkelausschlag.

Praktisch heißt das: Kommt der Arbeitskolben außerhalb der Lenkungsmittenstellung so wird der Ventilkolben über das von der Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens abweichende Betätigungsglied zwangsläufig relativ zur Lenkmutter verschoben. Wird nun nach einem Lenkungsvorgang kein Drehmoment mehr auf die Lenkspindel ausgeübt (Loslassen des Lenkhandrades) so zentriert die verspannte Mittenzentrierung die Lenkmutter wieder auf Mittelstellung. Über den durch das Betätigungsglied dann entgegengesetzt ausgesteuerten Ventilkolben wird der durch den vorangegangenen Hub des Arbeitskolbens verkleinerte Zylinderraum mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird eine hydraulische Zentrierung des Arbeitskolbens auf Lenkungsmitte erreicht.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird erreicht, daß die Achswerte so neutral gestaltet werden können, daß mit kleineren Lenkgetrieben größere bzw. schwerere Fahrzeuge gelenkt werden können. Auf diese Weise läßt sich ggf. eine sonst erforderliche Zweikreislenkung vermeiden.

Eine einfache erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß das Betätigungsglied in der Abwicklung eine