DE4037280A1 - Hydraulische hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige hydraulische Hilfskraftlenkung ist aus der EP-A-03 62 592, Ausführungsform gemäß dortiger Fig. 18 bekannt. Bei dieser bekannten Hilfskraftlenkung weist die Lenkwelle, die einerseits mit dem Lenkrad verbunden ist, an ihrem anderen Ende einen glockenförmigen Lenkwellenabschnitt auf, der mit einer Einrichtung zur Umwandlung einer durch Betätigung des Lenkrades erzeugten Drehbewegung in eine Längsbewegung verbunden ist, die bei der dortigen Ausführungsform als eine langlochartige Kulissenführung ausgebildet ist. Die Kulissenführung erzeugt eine lenkmomentabhängige Axialkraftkomponente auf den Lenkwellenabschnitt, welcher den Lenkwellenabschnitt gegen die Vorspannung einer Zentriereinrichtung in Form eines Tellerfederpaketes relativ zu einem Antriebsritzel zu verschieben trachtet. Sobald die Axialkraftkomponente die Vorspannkraft der Zentriereinrichtung überschreitet, wird der Lenkwellenabschnitt der bekannten Hilfskraftlenkung je nach Drehrichtung zum Gehäuse hin oder von diesem wegbewegt und beaufschlagt durch diese Bewegung über einen Bund des Lenkwellenabschnittes ein mit einem Ventilschieber eines Steuerventiles verbundenes Betätigungselement. Dadurch wird eine Pumpe aktiviert und die Druckbeaufschlagung der einzelnen Arbeitskammern eines Arbeitszylinders zur Erzeugung der hydraulischen Hilfskraft gesteuert.

Die gattungsgemäße Hilfskraftlenkung ist jedoch insoweit verbesserungsfähig, als zum einen eine Einsparung von Bauteilen und zum anderen das Herabsetzen der auftretenden Reibung wünschenswert ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Hilfskraftlenkung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und einen reibungsarmen, weitgehend hysteresefreien Betrieb ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1.

Dadurch wird erreicht, daß sowohl die Funktion des Umwandelns der Drehbewegung in eine Längsbewegung als auch die Mittenzentrierung durch Federkraft in einem Bauteil bzw. einer Baueinheit kombiniert werden kann. Die Baueinheit der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung reagiert auf das Aufbringen eines Drehmomentes dadurch, daß sie sich in sich verdreht und eine Längenänderung ermöglicht. Dies wiederum betätigt den Ventilschieber des als Längsschieberventiles ausgebildeten Steuerventils. Wenn andererseits die Baueinheit von der Aufbringung des Drehmomentes entlastet wird, stellt sie sich selbsttätig aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften in ihre Ausgangsstellung zurück. Dies ergibt bei der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung eine Zentrierung des Ventilschiebers in eine Neutralstellung, in der keine hydraulische Hilfskraft erzeugt wird, da diese nicht erforderlich bzw. nicht gewünscht ist.

Hierdurch wird insbesondere der Vorteil der Einsparung von Bauteilen erreicht, da die zuvor genannten Funktionen in einer Baueinheit kombiniert werden können. Es ergeben sich ferner Vorteile im Hinblick auf eine Vereinfachung der Montage und damit der Gesamtkosten der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung. Ferner wird die Reibung gegenüber Hilfskraftlenkungen verringert, die, wie die gattungsgemäße Hilfskraftlenkung, Kulissenführungen zur Wegerzeugung verwenden.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch leicht vereinfachte Darstellung eines Längsschnittes durch eine erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung, und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer als Hülse ausgebildeten Baueinheit der Hilfskraftlenkung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung 1 dargestellt, die eine Lenkwelle 2 aufweist, die mit einem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Lenkrad verbunden ist.

Die Lenkwelle 2 weist einen glockenförmigen Lenkwellenabschnitt 3 auf, der in eine Ausnehmung 4 eines ersten Gehäuseteiles 5 der Hilfskraftlenkung 1 ragt. Der glockenförmige Lenkwellenabschnitt 3 ist in der Ausnehmung 4 mittels eines Lagers 6 axial unverschieblich gelagert, wozu an der Außenumfangsfläche des Lenkwellenabschnittes 3 sowie der Innenumfangsfläche der Ausnehmung 4 entsprechende Anschläge vorgesehen sind.

Die Hilfskraftlenkung 1 weist ferner ein integriertes Steuerventil 7 auf, das einen in Fig. 1 nicht näher dargestellten Arbeitszylinder zur Erzeugung der hydraulischen Hilfskraft steuert. Das Steuerventil 7 weist einen linear verschiebbaren Ventilschieber 8 auf, der in einer Durchgangsausnehmung 9 des ersten Gehäuseteiles 5 angeordnet ist. Der Ventilschieber 8 ist über Ringdichtungen 10 und 11 gegenüber seinen angrenzenden Bereichen abgedichtet geführt und steuert in Fig. 1 nicht näher dargestellte Steuerbohrungen.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Ventilschieber 8 an seinem der Lenkwelle 2 zugewandten Ende mit einem Wellenzapfen 12 einstückig verbunden. Der Wellenzapfen 12 ist axial verschieblich innerhalb des glockenförmigen Lenkwellenabschnittes 3 gelagert. Hierzu weist der Lenkwellenabschnitt 3 eine Mehrzahl von Innennuten 13 und der Wellenzapfen 12 eine Mehrzahl von Außennuten 14 auf, in denen Wälzkörper in Form einer Mehrzahl von Kugeln angeordnet sind, wie dies im einzelnen aus der Darstellung der Fig. 1 ersichtlich ist. Hierdurch wird zum einen eine Übertragung der Drehung der Lenkwelle 2 auf den Wellenzapfen 12 wie auch eine axiale Verschiebung des Wellenzapfens 12 gegenüber dem Lenkwellenabschnitt 3 bzw. der Lenkwelle 2 ermöglicht.

Die Hilfskraftlenkung 1 weist ferner einen zweiten Gehäuseteil 15 auf, der mit dem ersten Gehäuseteil 5 unter Einhaltung eines Spaltabstandes 16 verbunden ist.

Der zweite Gehäuseteil 15 weist eine zentrische Innenausnehmung 17 auf und ist an seinem lenkwellenfernen Ende mittels eines Deckels 18 verschlossen.

In der Innenausnehmung 17 des zweiten Gehäuseteiles 15 ist ein Kupplungsabschnitt 19 angeordnet, der zwei gabelförmige einander gegenüberstehende Endteile 20 und 21 aufweist. Das Endteil 20 ist hierbei einstückig mit dem Ventilschieber 8 verbunden, während das Endteil 21 in einen zweiten Wellenzapfen 22 übergeht, der ein Antriebsritzel 23 trägt, das mit einer Zahnstange 24 der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung 1 in Eingriff steht.

Der zweite Wellenzapfen 22 ist an seinem dem Endteil 21 benachbarten Abschnitt mittels eines Festlagers 25 im zweiten Gehäuseteil 15 gelagert und ferner im Deckel 18 mittels eines Loslagers 26.

Die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung 1 weist ferner eine Umwandlungseinrichtung zur Umwandlung einer durch Betätigung des Lenkrades erzeugten Drehbewegung in eine Längsbewegung sowie eine Zentriereinrichtung auf, die zu einer Baueinheit 27 kombiniert sind. Wie Fig. 1 verdeutlicht, ist die Baueinheit 27 zwischen dem Ventilschieber 8 und dem Antriebsritzel 23 angeordnet und überbrückt dabei den Kupplungsabschnitt 19.

Die Baueinheit 27 ist gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform als Hülse 28 ausgebildet, die hohl und endseitig jeweils offen ist. Daher umschließt die Baueinheit 27 bzw. die Hülse 28 gemäß Fig. 1 den Kupplungsabschnitt 19.

Fig. 2 verdeutlicht im einzelnen, daß die Hülse 28 geschlitzt ist und hierzu eine Mehrzahl von spiralartig angeordneten Schlitzen 29 aufweist. Vorzugsweise sind die Schlitze in einem Winkel von 45° zur Längsachse L der Hülse 28 angeordnet.

An ihren Enden 30 bzw. 33 weist die Hülse 28 jeweils Befestigungsausnehmungen 31 bzw. 32 auf, durch die hindurch Befestigungsbolzen 34 und 35 geführt werden können, um die Hülse 2S an den Endteilen 20 bzw. 21 des Kupplungsabschnittes 19 zu befestigen.

Aufgrund ihrer Ausgestaltung kann sich die Hülse 28 bei einer Verdrehung in ihrer Länge ändern bzw. verkürzen, während sie bei Wegnahme der Verdrehbelastung aufgrund ihrer Eigenelastizität wieder in ihre entspannte in Fig. 2 dargestellte Ausgangslage zurückfedert.

Wird die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung 1 durch Drehen am Lenkrad der Lenkwelle 2 betätigt, wird die Drehung der Lenkwelle 2 über den Lenkwellenabschnitt 3 über die in den Nuten 13 und 14 angeordneten Wälzkörper auf den Wellenzapfen 12 übertragen. Da der Kupplungsabschnitt 19 eine Verdrehung der Hülse 28 ermöglicht, wird die Hülse 28 durch das von der Lenkwelle 2 aufgebrachte Drehmoment in sich verdreht, wodurch sie ihre Länge ändert. Die Längenänderung wiederum ergibt die Verschiebung des Ventilschiebers 8 je nach Richtung des aufgebrachten Drehmomentes, so daß das Steuerventil 12 den in Fig. 1 nicht näher dargestellten Arbeitszylinder zur Erzeugung der hydraulischen Hilfskraft steuern kann.

Bei Wegnahme des Drehmomentes federt die Hülse 28 aufgrund ihrer Ausbildung und Eigenelastizität in ihre in Fig. 1 und 2 dargestellte Neutralstellung zurück, in der sie den Ventilschieber 8 in seiner Neutralstellung zentriert.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung 1 zählt vor allem die Einsparung von Bauteilen und ferner eine gegenüber bekannten Lösungen erheblich verminderte Reibung.

Es wird mit der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung 1 eine einfache Art einer Umsetzung einer Rotations-Relativbewegung zwischen der Lenkwelle 2 und dem Antriebsritzel 23 in eine Linearbewegung erreicht, da sich die Hülse 28 bei Verdrehung in ihrer Lage ändert.

Auf diese Weise läßt sich auf einfache Art und Weise das Linearschieberventil 12 ansteuern.

Da die erfindungsgemäße Baueinheit bzw. Hülse die Umsetzung einer linearen in eine rotorische Bewegung bzw. umgekehrt bei gleichzeitiger Federung ermöglicht, wäre auch eine Verwendung der Hülse als Weggeber mit einem Potentiometer denkbar.

Claims (11)

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung (1)

• - mit einer Lenkwelle (2), die einerseits mit einem Lenkrad, und die andererseits mit einer Einrichtung zur Umwandlung einer durch Betätigung des Lenkrades erzeugten Drehbewegung in eine Längsbewegung verbunden ist;
• - mit einem Steuerventil (7), das einen Arbeitszylinder zur Erzeugung der hydraulischen Hilfskraft steuert, und das hierzu einen durch die erzeugte Längsbewegung betätigbaren Ventilschieber (8) aufweist, der mit der Umwandlungseinrichtung gekoppelt ist; und
• - mit einer Zentriereinrichtung,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Umwandlungseinrichtung und die Zentriereinrichtung zu einer Baueinheit (27) kombiniert sind, die durch Aufbringen eines Drehmomentes eine Längenänderung bewirkt, und die sich bei Entlastung elastisch in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (27) zwischen dem Ventilschieber (8) und einem Antriebsritzel (23) angeordnet ist.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (27) einen Kupplungsabschnitt (19) überbrückt, der eine Relativdrehung zwischen einem den Ventilschieber (8) aufweisenden ersten Wellenzapfen (12) und einem das Antriebsritzel (23) aufweisenden zweiten Wellenzapfen (22) zuläßt.

4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsabschnitt (19) zwei gabelförmige einander gegenüberstehende Endteile (20, 21) aufweist, wobei je ein Ende (29 bzw. 30) der Baueinheit (27) an je einem zugeordneten Endteil (20 bzw. 21) befestigt ist.

5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (27) den Kupplungsabschnitt (19) umschließt.

6. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (27) als geschlitzte Hülse (28) ausgebildet ist.

7. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (28) eine Mehrzahl von spiralartig angeordneten Schlitzen (29) aufweist.

8. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (29) vorzugsweise in einem Winkel von 45° zur Längsachse (L) der Hülse (28) angeordnet sind.

9. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (28) an ihren gegenüberliegenden Enden (29, 30) Befestigungsausnehmungen (31, 32) aufweist.

10. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (28) kreiszylindrisch ausgebildet ist.