DE3128368A1

DE3128368A1 - "fahrzeug-servolenkung"

Info

Publication number: DE3128368A1
Application number: DE19813128368
Authority: DE
Inventors: Patrice 75015 Paris Bertin
Original assignee: Valeo SE
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1982-09-23
Also published as: US4434706A; GB2082130B; GB2082130A

Description

'FAHRZEUG - SERVOLENKUNG

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Servolenkung mit einer Steuereinrichtung, die auf Einschlageinrichtungen einwirkt, wobei die Steuereinrichtung ein Übertragungselement aus zwei Teilen aufweist, die mit einem begrenzten relativen Winkelspiel vorgesehen sind, das eine Winkelverschiebung zwischen den Teilen und der Wirkung der Steuereinrichtung ermöglicht, und mit· einer Servoeinrichtung, die abhängig von einer derartigen Winkelverschiebung so ausgebildet ist, daß sie auf die Einschlageinrichtungen in dem gleichen Sinn einwirkt, wie die Steuereinrichtung.

Die Erfindung, bezieht sich insbesondere auf eine solche Vorrichtung, bei der die Servoeinrichtung eine Hydraulikzentrale mit einer Fluid-Druckeinrichtung und einem Behälter, ein Betätigungsglied, das auf die Einschlageinrichtungen einwirkt, und einen Hydraulikverteiler,aufweist, der zwischen der Zentrale und dem.Betätigungsglied angeordnet ist.

8ankvtrbindun_Bi Bayer. Ver«inibank MOnehen/Konlo «20404 (BLZ 7002P270) · Pomcheckkontot München 27044-802 (BLI70010080)

(nur PA Dipl.-Ino. S.Staeger)-

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine solche Vorrichtung, bei der der Verteiler einen Stator mit einer Drucköffnung, die mit der Fluid-Druckeinrichtung verbunden ist, einer Rückströmöffnung, die mit dem Behälter "verbunden ist₇ und zwei Arbeitsöffnungen, die mit dem Betätigungsglied verbunden sind, und zwei benachbarte Rotoren aufweist, die von dem Stator umgeben sind und die jeweils drehfest mit den beiden. Teilen des Übertragungselementes verbunden sind, wobei ein erster der Rotoren Verteilungsdurchtritte aufweist, die mit der Drucköffnung und der Rückströmöffnung des Stators zusammenwirken, während der zweite Rotor Verteilungsdurchtritte aufweist, die sowohl mit den Verteilungsdurchtritten des ersten Rotors, als auch den Arb.eitsöffnüngen des Stators zusammenwirken.

Im allgemeinen versorgt bei Vorrichtungen dies-er Art die Fluid-Drucköffnung die Druckdurchtritte des ersten Rotors seitlich. Diese Durchtritte.nehmen eine Zwischenlage zwischen dem äußeren Umfang und dem inneren Umfang des ersten Rotors ein und versorgen bestimmte der Durchtritte des zweiten Rotors, die das Betätigungsglied versorgen, dessen Rückführung mittels der anderen Durchtritte des zweiten Rotors bewirkt wird, sowie dann über Einschnitte, die am Außenumfang und am Innenumfang des ersten Rotors vorgesehen sind, von wo aus das Fluid zum Behälter zurück strömt.

Eine solche herkömmliche Anordnung ist allgemein zufriedenstellend, nimmt jedoch einen wesentlichen Raum sowohl axial als auch in Durchmesserrichtung ein, weil der erste Rotor sowohl Durchtritte an seinem äußeren Umfang und seinen inneren Umfang als auch in einem Bereich zwischen den beiden Umfangen aufweist. .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeug-Servolenkung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei der der Raumbedarf sowohl axial als auch in Durchmesserrichtung verringert ist.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Servolenkung (Vorrichtung) dadurch aus, daß die Drucköffnung und die Rückströmöffnung des Stators jeweils mit zwei Kammern zusammenwirken,
die am ersten Rotor in Dickenrichtung einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei eine der Kammern umfangsseitig ist und direkt mit Durchtritten des ersten Rotors zusammenwirkt, die aus Öffnungen längs des Außenumfanges des ersten Rotors bestehen, -während die"andere Kammer .
mittig, bzw. zentral, ist und direkt mit anderen Durch'-' tritten des ersten Rotors zusammenwirkt, die aus Öffnungen " längs des Innenumfanges des ersten Rotors bestehen.

Aufgrund dieser Anordnung werden bezüglich der Dicke des ersten Rotors sowohl der Außenumfang als auch der Innenumfang für die Zwecke der Druckversorgung als auch der
Rückströmung zum Behälter ausgenutzt. Es ergibt sich daher ein Gewinn an Raum sowohl in Durchmesserrichtung als auch axial. .

Bei einer Ausführungsform steht die Drucköffnung mit der umfangsseitigen Kammer des ersten Rotors in Verbindung,
während die Rückströmöffnung mit.der mittigen Kammer des ersten Rotors in Verbindung steht..

Bei einer Ausführungsform sind die äußeren oder externen Öffnungen des ersten Rotors· in Form von offenen Sektoren vorgesehen", während die inneren oder internen Öffnungen
aus Fenstern mit geschlossenem Umkreis bzw. mit geschlossener Kontur gebildet sind.

Gemäß' einer anderen Ausführungsform bestehen die äußeren Offnungen und die inneren Offnungen des ersten Rotors
aus einander abwechselnden offenen Sektoren, wodurch der erste Rotor eine gewundene ringförmige Ausbildung besitzt. Aufgrund dieser Anordnung besitzt der erste .Rotor einen

besonders einfachen Aufbau, bei hoher Robustheit, und ist bequem herstellbar.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher.erläutert. Es zeigen '..-■ ·

Fig. 1 schematisch und perspektivisch eine Kraftfahrzeug-Servolenkung gemäß der Erfindung,

Fig.. 2 in vergrößertem Maßstab die Vorrichtung entsprechend dem Längsschnitt II-II in Fig· -3, ..."

Fig. 3 ■ die Vorrichtung gemäß dem Querschnitt III-III in Fig. 2, -

Fig. k schematisch, perspektivisch und in Explb-' sionsdarstellung die Vorrichtung, wobei insbesondere der Stator und die beiden Rotoren sowie teilweise die Lenksäule dargestellt sind,

Fig. 5 in Aufsicht eine andere Ausführungsform des ersten Rotors,

Fig". 6 in Aufsicht eine andere entsprechende Ausführungsform des zweiten Rotors.

Bei dem in den Fig. 1 bis ¹I dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Servolenkung gemäß der Erfindung in besonderer Weise für ein Kraftfahrzeug vorgesehen.

Diese Vorrichtung weist (Fig.. 1) eine. Steuereinrichtung 10 auf, die auf Einschlageinrichtungen wie Spurstangenhebel 11 einwirkt. Die Steuereinrichtung 10 weist ein Lenkrad 12 und eine Lenksäule 13 auf. Diese besteht aus zwei fluchtenden Teilen 13 A und 13 B, die mit einem begrenzten relativen Spiel vorgesehen sind, das eine WinkelverSchiebung zwischen

den Teilen 13 A und I3 B durch Wirkung der Steuereinrichtung

10 ermöglicht. Das Teil I3 A ist mit dem Lenkrad 12 einstückig verbunden, während das Teil I3 B mit einem Ritzel 14 einstückig ist, das mit einer Zahnstange 15 kämmt. Diese steuert die Ausrichtung der gelenkten bzw. Vorderräder l6 des Fahrzeuges über die Spurstangenhebel 11.

Eine Servo-Hydraulikzentrale 17, 18 weist einen Behälter und eine Fluid-Druckeinrichtung 18 auf; diese besteht aus einer aus dem Behälter 17 fördernden Pumpe..

Ein Betätigungsglied weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hydraulizylinder I9 auf. Dieser besitzt einen Kolben 20 (Fig. 1 u. 4), dessen .Kolbenstange 21 auf die Zahnstange 15 einwirkt. Der Kolben 20 definiert zwei Kammern 22 und 23 in dem Zylinder 19· Der Hydraulikzylinder 19 besitzt auf diese Weise zwei aktive Seiten.

Ein Hydraulikverteiler 24 ist zwischen der Hydraulikzentrale 17. 18 und dem Betätigungsglied I9 vorgesehen und ist bezüglich der WinkelverSchiebung der beiden Teile I3 A und 13 B empfindlich, um das Betätigungsglied 19 auf die Spurstangenhebel

11 in dem gleichen Sinne einwirken zu lassen, wie die Steuereinrichtung 10.

Der Verteiler 24 weist einen Stator 25 mit vier Öffnungen 26, 27, 28 und 29 auf (Fig. 2 bis 4).

Die Öffnung 26 bildet eine Drucköffnung, die über eine Leitung 30 mit der Pumpe l8 der Hydraulikzentrale 17_y l8 verbunden ist. Die Öffnungen 28 und 29 bilden Arbeitsöffnungen, die über Leitungen 3I bzw. 32 mit zwei Kammern 22 bzw. 23 des Betätigungsgliedes 19 verbunden sind. Die Öffnung 27 bildet eine Rückströmöffnung, die über eine Leitung 33 mit dem Behälter 17 verbunden' ist. .''

Der Stator 25 umgibt die beiden Teile 13 A und J3 B, der Lenksäule 13 mit einer Zentrierung "mittels Wälzlagern 34.

Der Verteiler 24 weist weiter zwei benaphbarte Rotoren 40 und 4l auf, die durch den. Stator'"25 umgeben bzw. umhüllt sind und die jeweils drehfest mit den beiden Teilen 13 A bzw. 13 B der Lenksäule I3. verbunden sind.

Der.erste Rotor 40 ist eine Scheibe, die drehfest mit den Teilen 13 A der Lenksäule I3 verbunden ist, während der zweite Rotor 4l eine Scheibe ist, die·drehfest mit dem Teil 13 B der Lenksäule I3 verbunden ist..

Die erste Scheibe 40 ist dicker als die zweite Scheibe kl.

Sie weist eine mittige gerippte oder geriffelte Bohrung k2 auf, die ohne Winkelspiel auf einer gerillten bzw. ■ geriffelten Trageinrichtung 43 des Teils 13 A in Anlage ist, sowie mit Winkelspiel auf einer gerillten bzw. geriffelten Trageinrichtung 44 des Teiles I3 B in Eingriff ist; Die andere Scheibe 4l besitzt eine mittige geriffelte oder gerillte Bohrung 45, die ohne Spiel auf den geriffelten Trageinrichtungen 44 des Teiles I3 B in Eingriff ist..

Dieses Spiel zwischen den Riffelungeri 43 und 44 definiert das vorerwähnte begrenzte' relative Winkelspiel. Dieses Spiel beträgt einige Grad beiderseits eine mittleren Ruhelage, in die leicht rückgestellt, wird und die erhalten wird durch einen Tor'sionsstab 46, der die Teile I3 A und I3 B elastisch miteinander koppelt.

Die Drucköffnung 46 ist mit einer Kammer 47 in Verbindung, die der Dickenerstreckung des ersten Rotors 40 gegenüberliegend angeordnet ist. Diese Kammer 4? ist urafangsseitig und steht direkt mit Durchtritten 48 des ersten Rotors 40 in Verbindung. Diese Dürchtritte bestehen aus Öffnungen gemäß dem Außenumfang des ersten Rotors 40.

Die Rückströmöffnung 47 steht mit einer Kammer· 49 in. Verbindung, die der DickenerStreckung des ersten Rotors 40 gegenüberliegend ausgebildet ist. Diese Kammer 49 ist mittig und steht direkt mit Durchtritten 50 des ersten Rotors 40 in Verbindung. Diese Durchtritte bestehen aus Öffnungen 4θ gemäß dem Innenumfang des ersten Rotors 40. Wie sich das insbesondere aus Fig. 3 ergibt, bestehen die Umfangsöffnungen 48 aus zwei offenen sich gegenüberliegenden Sektoren, während die mittigen'Öffnungen 50 aus zwei sich gegenüberliegenden Fenstern bestehen. Jedes Fenster 50 weist geschlossene. Kontur bzw. geschlossenen Umfang auf.

Die zweite Scheibe 41 weist zwei Paare von Durchtritten 51- und 52 auf. Der Stator 25 enthält zwei konzentrische Ringnuten 53 und 54 auf, die mit den Öffnungen 28 bzw. des Stators 25 über Leitungen 35 bzw. 56 verbunden sind. Die Durchtritte 51 der zweiten Scheibe 41 wirken mit der Nut 43 zusammen, während'die Durchtritte 52 der zweiten Scheibe kl mit der Nut 54 zusammenwirken.

Die verschiedenen Durchtritte 48 und 50 des ersten Rotors wirken mit den verschiedenen ϋμΓοηΐΓΪΐΐβη 51 und 52 des zweiten Rotors 4l zusammen.

Ohne Einwirkung .des Fahrzeuglenkers auf das Lenkrad 12 sind die Teile I3 A' und I3 B durch den Torsionsstab 46 in der Ruhelage gehalten. Der Durchsatz der Pumpe l8 ist von der Leitung 26 in die Kammer 47 geführt und tritt in die Durchtritte 48' ein, unabhängig von der Winkellage der Rotorscheibe 4θ und von dort in Durchtritte 51 und 52, die ihrerseits mit den Durchtritten 50 in Verbindung sind, die mit der Kammer 49 für die Rückströmung zum Behälter 17 in Verbindung stehen.. Der Druck der Pumpe ist daher ohne Einfluß in den beiden" Kammern 22 und 23 des Zylinders 19- Die Anordnung arbeitet mit offener.

Mitte und das Betätigungsglied I9 ist nicht beansprucht·.

- 'Ti ■-

Wenn der Fahrzeuglenker eine Wirkung auf·das Lenkrad 12 zum Einschlagen der Räder 16 ausübt, werden die Teile 13 A 13 Bkegeneinander in einer Richtung versetzt, die durch diese Wirkung auf das Lenkrad 12 bestimmt ist, und die relative Winkellage der beiden Scheiben 40 und 4l geht von der Ruhelage in eine Arbeitslage über, in der die Durchtritte 48 eine klare bzw. deutliche Überdeckung mit den Durchtritten 51 und eine klare bzw. deutliche Aufdeckung mit den Durchtritten 52 aufweisen, während die Dürchtritte 50 eine¹ klare Aufdeckung mit den Durchtritten 51 und eine klare Überdeckung mit den Durchtritten 52 aufweisen. . . '

Unter diesen Bedingungen wird der Durchsatz der Pumpe l8; der von der Öffnung 2'6 in die Kammer- 27 eintritt, vorzugsweise über die Durchtritte 58 und 5I in- die N\it 53 und von dort in die Kammer 52 des Betätigungsgliedes geführt. Diese vergrößert ihr Volumen durch Verschieben der Kolbenstange 21 in der füy den Einschlag erwünschten Richtung. Die Kammer 23 des Betatigungsgliedes 19 verringert das Volumen, wobei die Flüssigkeit über die Leitung 32 i*¹ die Nut 51 und, in die Dürchtritte 52 bewegt wird, die mit den Durchtritteri 5O in Verbindung stehen, die ihrerseits mit der mittigen Kammer 49 in Verbindung sind,· die mit der Rückströmöffnung 27 zum Behälter 17· verbunden ist.

Wenn der Fahrzeuglenker eine Wirkung auf das Lenkrad 12 in die andere Richtung ausübt, ist die Wirkungsweise die gleiche wie sie erläutert worden ist, dieser jedoch gegenüber invertiert. .

Im Fall eines Ausfalles der Servoeinrichtung bewirkt die Einwirkung auf das Lenkrad 12 zum Einschlagen eine Absorption des begrentzen relativen Winkelspiels zwischen d^n Teilen I3 A und I3 B innerhalb der Verzahnungen (Riffelungen) 43 und 44 unter Überwinden des elastischen Widerstandes, der von dem Torsionsstab 46 entgegengesetzt

wird und anschließend aufgrund der steifen Verbindung, die durch die dicke Scheibe 40 erreicht ist, die die Zahnungen bzw. Rillen 43 und 44 übergreift, um das Teil 13 B mit dem Teil I3 A. in Drehung zu versetzen, was ein ersetzendes-Einschlagen sicherstellt.

Der sehr kompakte Aufbau der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist erkennbar mit sowohl axLäl als auch in Durchmesserrichtung verringertem Raumbedarf, und. dies deshalb, weil zwei der Öffnungen des Stators, nämlich die Offnungen 26 und 27 mit den Kammern 47 und 49 in Verbindung stehen-, die der Dxckenerstreckung des ersten Rotors 40 gegenüberliegend angeordnet sind.

Bei dem dargestellten Ausfühj-ungsbei spiel (Fig. 3 und 4) ist der Rotor' 40 mit zwei einander gegenüberliegenden Lappen versehen,, die die Durchtritte 50 aufweisen, jedoch kann eine höhere Anzahl an Lappen vorgesehen sein, beispielsweise drei oder mehr.

Es ist festzustellen, daß die Durchtritte 50 in. die mittige Bohrung 42. des Rotors 40 münden können.

Gemäß einer anderen Ausführungsform (Fig. 5 und 6) ist die Anordnung in ihrer Gesamtheit analog derjenigen, die mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 erläutert worden ist. Die Bezugszeichen .in den Fig. .1 und 4 sind daher in den Fig. 5 und 6 ebenfalls verwendet, .weisen dort jedoch einen Strich auf. ' .

Insbesondere weist die Vorrichtung einen Verteiler auf, der sich aus einem ersten Rotor 40' und einem zweiten Rotor 4l' zusammensetzt, die von dem Stator umgeben bzw. umhüllt sind und die jeweils drehfest mit den beiden Teilen der Lenksäule verbunden sind.

Ab

Wie in den Fig. 1 bis 4 besteht der erste Rotor 40' (Fig. 5) aus einer Scheibe mit einer geriffelten mittigen Bohrung 42' sowie mit Durchtritten 48', die durch äußere Öffnungen gebildet sind. Diese äußeren Öffnungen 48' bestehen aus drei·offenen Sektoren, die bezüglich ihrer Anordnung am Kreis symmetrisch angeordnet sind.

Der erste Rotor 40' weist ebenfalls Durchtritte 50' auf, die aus inneren Öffnungen bestehen.. Diese inneren Öffnungen 40' sind durch drei offene Sektoren gebildet , die mit · Symmetrie in Kreisrichtung angeordnet sind und die sich mit den umfangsseitigen Sektoren 48' abwechseln.

Der zweite Rotor 41' (Fig. 6) besteht aus einer Scheibe 41' mit einer geriffelten mittigen Bohrung 45'. Die Scheibe 4l' weist drei Durchtritte 51' und zwei andere Durchtritte 52' auf, die sich mit den Durchtritten 51' abwechseln. Die verschiedenen Durchtritte 51' und 52' des zweiten Rotors 41' wirken mit den verschiedenen." Durchtritten 48', 50' des ersten Rotors 40' in der gleichen Weise zusammen, wie die Durchtritte 48_;50 und 51 52, der mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4.erläuterten Vorrichtung. ■ · ·

Die Wirkungsweise ist analog der, die mit Bezug auf die Fig. 1 bis 4 erläutert worden ist.

Es ergibt sich ein einfacher und robuster Aufbau des ersten Rotors 40¹JdCr, wie sich das aus Fig. 5 ergibt, eine gewundene Ringform besitzt. Es zeigt sich weiter, daß der erste Rotor 40' in bequemer bzw. einfacher Weise herstellbar ist.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.

Claims

AN S PRUCHE

Fahrzeug-Servolenkung, mit

einer Steuereinrichtung, die auf EinschlageinBich.tungen einwirkt, wobei die Steuereinrichtung ein Übertragungselement aus zwei Teilen aufweist, die mit einem begrenzten relativen Winkelspiel vorgesehen sind, das eine Winkelverschiebung zwischen den Teilen unter Wirkung der Steuereinrichtung ermöglicht und

einer Servoeinrichtung, die abhängig von einer derartigen Winkelverschiebung so ausgebildet ist, daß sie auf die Einschlageinrichtung in dem Sinn einwirkt, wie die Steuereinrichtung,
wobei die Servoeinrichtung aufweist:

eine Hydraulikzentrale mit einer Fluid-Druckeinrichtung und einem Behälter,

ein Betätigungsglied, das auf die Einschlageinrichtungen einwirkt und ··

einen Hydraulikverteiler zwischen der Zentrale und dem Betätigungsglied, wobei der Verteiler einen

Bonkverbinduno.: Boyer. Vireimbonk Manchen, Konto «20404 (BU 70020270) · Poilicheckkonto! München 27044-802 (BLZ 70010080)

[nur PA Dipl.-Ing. S. Staofler)

Stator mit einer Drucköffnung, die mit der Fluid-Druckeinrichtung verbunden ist, einer Rückströmöffnung, die mit dem Behälter verbunden

ist, und ■ .

zwei ArbeitsÖffnungen, die mit dem Betätigungsglied verbunden sind, und

. zwei benachbarte Rotoren, die von dem Stator umgeben sind und die jeweils drehfest mit den beiden

. . Teilen des Übertragungselementes verbunden sind, aufweist, wobei .ein erster Rotor Verteilungsdurchtritte aufweist, die mit der Drucköffnung und der. Rückströmöffnung des Stators zusammenwirken, .während der zweite Rotor Verteilungsdurchtritte aufweist, die sowohl mit den Verteilungsdurchtritten des ersten Rotors als auch mit den"Arbeitsöffnungen des Stators zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, · .

daß die Drucköffnung (26) und die Rückströmöffnung (27) des Stators (25) mit zwei Kammern (47, 49) jeweils in Verbindung stehen, die in Dickenrichtung des ersten Rotors (4O,4O') einander gegenüberliegen, wobei- eine der Kammern (47) umrfangsseitig ist und direkt mit Offnungen des ersten Rotors (40,4O¹) in Verbindung stehi; ,die aus den Öffnungen (48,48') längs des Außenumfanges des ersten Rotors (40,40') bestehen, während die ändere Kammer (4l) mittig ist und direkt mit anderen Durchtritt.en des ersten Rotors (4Ο/4Ο¹) in Verbindung steht, die aus den Öffnungen- (50,50')längs des Innenumfanges des ersten Rotors (40 40') bestehen.
2. Vorrichtung- nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucköffnung (26) mit der Umfangskammer (47) .des ersten Rotors (4O₇40'J in Verbindung steht, während die Rückströmöffnung (27) mit der mittigen Öffnung (49) des ersten Rotors (4O_y4O') in Verbindung steht.
3- Vorrichtung nach Anspruch 1. oder 2, -dadurch gekennzeichnet,

daß die Durchtritte (51,51', 52_y 52') des zweiten Rotors "(41,4t¹) • mit zwei Ringnuten (53 54) in Verbindung stehen, ·

die in dem Stator (25) ausgebildet sind und die mit den ' · Arbeitsöffnungen (28, 29) des Stators (25) in Verbindung stehen.
4. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , . ' '

daß die äußeren Öffnungen (48) des ersten Rotors (40) aus offenen Sektoren bestehen, während die inneren Öffnungen (50) aus Fenstern mit geschlossenem Umkreis bestehen (Fig. 1 bis 4). . ·
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zwei äußere Öffnungen (48) als auch zwei innere Öffnungen (50) vorgesehen sindi
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet, . '

■ daß die äußeren Öffnungen ,(48') und die inneren Öffnungen

(50') des ersten Rotors (40') aus abwechselnden offenen

Sektoren bestehen, wodurch der erste Rotor (40) eine gewundene Ringform besitzt (Fig. 5 und 6).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß drei offene Sektoren (48' 5.0¹) sowohl für die äußeren Öffnungen als auch für die inneren Öffnungen vorgesehen sind.