DE4306954A1

DE4306954A1 - Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4306954A1
Application number: DE19934306954
Authority: DE
Inventors: Helmut Knoedler; Reiner Kunz; Hans-Werner Majer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-09-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangen-Hilfskraft lenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1. Bei einer derartigen Hilfskraftlenkung ist in einem Lenkgehäuse ein Ritzel drehbar und schwenkbar in einem Festlager und in einem Loslager gelagert. Eine Zahn stange ist in dem Lenkgehäuse axial verschiebbar geführt und wird durch ein federbelastetes Druckstück in Eingriff mit dem Ritzel gehalten. Zur Hilfskraftunterstützung dient ein Servo motor, der trieblich mit der Zahnstange verbunden ist. Ein Lenkventil für die Steuerung eines Druckmittels zu und von dem Servomotor ist in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung des Ritzels verstellbar. Das Lenkventil ist im Bereich des Loslagers angeordnet und weist zwei Einlaß-Sitzventile und zwei Auslaß-Sitzventile auf. Die Einlaß-Sitzventile sind in der Neutralstellung des Lenkventils geschlossen. Jeweils ein Einlaß-Sitzventil und ein Auslaß-Sitzventil sind koaxial zu einander angeordnet.

Eine derartige Zahnstangen-Hilfskraftlenkung ist Gegen stand der älteren deutschen Patentanmeldung P 42 03 335.7. Bei dieser Ausführung stehen die Achsen der Einlaß- und Aus laß-Sitzventile im wesentlichen senkrecht zu der Achse des Ritzels. Der Winkel zwischen der Achse des Ritzels und der Achse der Zahnstange weicht bei gebräuchlichen Zahnstangen- Hilfskraftlenkungen von einem rechten Winkel ab, so daß die Achse der Einlaß- und Auslaß-Sitzventile die Achse der Zahn stange schneidet, d. h. die Ventile liegen schräg zur Zahn stange. Durch diese Lage kann die Bohrung der Ventile, die der Zahnstange am nächsten liegen, nur dann mit vertretbarem Fertigungsaufwand hergestellt werden, wenn das Lenkgehäuse geteilt ist oder wenn die Ventile in einem separaten, an das Lenkgehäuse angeschraubten Ventilgehäuse untergebracht werden. Außerdem kann der Abstand des von der Zahnstange am weitesten entfernten Punktes des Lenkventiles je nach der Größe des Winkels zwischen dem Ritzel und der Zahnstange zu groß sein, um eine ausreichende Bodenfreiheit des Lenkgetriebes sicher zustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschrie benen Mängel ohne größeren konstruktiven Mehraufwand zu ver meiden. Insbesondere soll die Bearbeitbarkeit der Lenkventil bohrungen erleichtert und der maximale Abstand der Lenkven tilkontur von der Zahnstangen-Achse verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeich nete Zahnstangen-Hilfskraftlenkung gelöst. Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fach mann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Auf gabenstellung.

Die Lösung erfolgt insbesondere dadurch, daß die Achsen der Einlaß- und der Auslaß-Sitzventile parallel zu der Achse der Zahnstange gelegt werden. Dadurch ist der Abstand des am weitesten von der Zahnstange entfernten Punktes des Lenkven tils im wesentlichen unabhängig von dem Winkel zwischen dem Ritzel und der Zahnstange. Die Ventilbohrungen können mit Werkzeugen bearbeitet werden, deren Achsen in vorteilhafter Weise parallel zu der Achse der Zahnstangen-Bohrung liegen.

Werden zum Verschließen der Ventilbohrungen Deckel vorge sehen, so können die Ventilbohrungen leicht von zwei Seiten her bearbeitet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er läutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Zahnstangen-Hydrolenkung;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch die Zahnstangen- Hilfskraftlenkung der Fig. 1 im Bereich des Ritzels.

In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Ritzel 2 in zwei Lagern 3 und 4 drehbar gelagert. Das Ritzel 2 trägt an seinem einen Ende einen Lenkspindelanschluß 5 für den Anschluß an ein Lenkorgan, beispielsweise eine nicht dargestellte Lenkspindel mit einem Lenkhandrad. Eines der Lager, vorzugsweise das Lager 3, das in der Nähe des Lenkspindelanschlusses 5 liegt, ist als Festlager ausgebildet. Das andere Lager, vorzugsweise das Lager 4, das dem Lenkspindelanschluß 5 abgewandt ist, ist als Loslager ausgebildet.

Das Ritzel 2 steht über seine Verzahnung in Eingriff mit einer Zahnstange 6, die in dem Lenkgehäuse 1 axial verschieb bar geführt ist. Die Zahnstange 6 wird mit Hilfe eines feder belasteten Druckstückes 7 in bekannter Weise gegen die Ver zahnung des Ritzels 2 gedrückt. Das Ritzel 2 stützt sich an seiner einen Seite in dem Festlager 3 und an seiner anderen Seite über das Loslager 4 in dem Lenkgehäuse 1 ab. Vorzugs weise befindet sich zwischen dem Außenring 8 des Loslagers 4 und dem Lenkgehäuse 1 ein Druckplättchen 10, das fest mit dem Lenkgehäuse 1 verbunden ist. Das Druckplättchen 10 dient dazu, eine reibungsarme und verschleißarme Bewegung des Los lagers 4 zu ermöglichen. Der Außenring 8 des Loslagers 4 kann auf dem Druckplättchen 10 abrollen. Da die Bewegung des unte ren Teiles des Ritzels 2 und des Loslagears 4 jedoch sehr klein ist, wie im weiteren Verlauf der Beschreibung erklärt werden wird, so kann man gegebenenfalls auf das Druckplätt chen 10 verzichten.

Zur Hilfskraftunterstützung dient ein Servomotor 11, dessen Kolbenstange 12 fest mit der Zahnstange 6 verbunden ist. Der Servomotor 11 enthält zwei Zylinderräume 13 und 14, die über Arbeitsleitungen 15 und 16 mit zwei Zylinderan schlüssen 17 und 18 eines Lenkventils 20 verbunden sind. Das Lenkventil 20 weist außerdem noch zwei Zulaufanschlüsse 21 und 22 auf, an die eine nicht dargestellte Druckmittelquelle angeschlossen ist. An zwei Rücklaufanschlüssen 23 und 24 ist ein Behälter 25 angeschlossen.

Das Lenkventil 20 enthält zwei Steuerventile 26 und 27, die als Sitzventile ausgebildet sind und deren Achsen im wesentlichen parallel zu der Achse der Zahnstange 6 stehen. Die beiden Steuerventile 26 und 27 sind im Bereich des Los lagers 4 angeordnet.

Die beiden Steuerventile 26 und 27 sind im wesentlichen gleich ausgebildet. Jedes Steuerventil 26, 27 enthält ein Einlaß-Sitzventil 28 und ein Auslaß-Sitzventil 30. Das Ein laß-Sitzventil 28 ist in Neutralstellung der Lenkung durch die Kraft einer Feder 31 geschlossen gehalten. Das Auslaß- Sitzventil 30 ist in Neutralstellung geöffnet. Dadurch sind die Zylinderräume 13 und 14 mit dem Rücklauf zu dem Behäl ter 25 verbunden. Ein Schließkörper 32 jedes Auslaß-Sitz ventils 30 besitzt einen Ventilstößel 33, der an dem Außen ring 8 des Loslagers 4 anliegt.

Die Betätigungswege der Steuerventile 26 und 27 sind in der Zeichnung der Anschaulichkeit wegen übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit betragen die Steuerwege nur wenige zehntel Millimeter. Der Durchmesser einer Bohrung 34 des Lenkgehäuses 1, in dem das Loslager 4 angeordnet ist, ist deshalb nur geringfügig größer als der Außendurchmesser des Außenringes 8 des Loslagers 4. Das Druckplättchen 10 kann deshalb gegebenenfalls entfallen.

Die Ventilbohrungen der Steuerventile 26 und 27 sind an ihren dem Loslager 4 abgewandten Seiten durch je einen Deckel 35 bzw. 36 verschlossen. Die Steuerventile sind da durch für Einstellarbeiten leicht zugänglich.

Im folgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Zahnstangen-Hilfskraftlenkung beschrieben: Wird durch eine Drehung des nicht dargestellten Lenkhandrades das Ritzel 2 beispielsweise im Sinne einer Rechtslenkung gedreht, so wälzt sich die Verzahnung des Ritzels 2 zunächst in der Ver zahnung der momentan noch feststehenden Zahnstange 6 ab. Da durch wird das Ritzel 2 um das Festlager 3 um einen sehr ge ringen Winkel geschwenkt. Das Loslager 4 wird nach links ver schoben. Diese Bewegung wird über den Außenring 8 des Los lagers 4 auf den Ventilstößel 33 und damit auf den Schließ körper 32 des Auslaß-Sitzventils 30 übertragen. Der Schließ körper 32 wird so lange nach links bewegt, bis die Verbindung von der Arbeitsleitung 15 zum Behälter 25 unterbrochen ist. Mit weiterer Verschiebung des Schließkörpers 32 wird der Schließkörper des Einlaß-Sitzventils 28 gegen die Kraft der Feder 31 nach links bewegt. Dadurch wird die Verbindung von dem Zulaufanschluß 21 über die Arbeitsleitung 15 zu dem Zylinderraum 13 geöffnet. In dem Zylinderraum 13 baut sich ein Druck auf, der die Zahnstange 6 entsprechend der Be wegung an dem Lenkhandrad nach rechts schiebt. Gleichzeitig ergibt sich eine Druckkraft auf den Schließkörper des Ein laß-Sitzventils 28 in Schließrichtung und es stellt sich ein Gleichgewicht ein zwischen dem Druck in dem Zylinderraum 13 und dem Drehmoment an dem Lenkhandrad.

Durch den symmetrischen Aufbau der Steuerventile 26 und 27 ergibt sich bei entgegengesetzter Drehrichtung ein entsprechender Funktionsablauf.

Bezugszeichenliste

1 Lenkgehäuse
2 Ritzel
3 Lager (Festlager)
4 Lager (Loslager)
5 Lenkspindelanschluß
6 Zahnstange
7 Druckstück
8 Außenring
9 -
10 Druckplättchen
11 Servomotor
12 Kolbenstange
13 Zylinderraum
14 Zylinderraum
15 Arbeitsleitung
16 Arbeitsleitung
17 Zylinderanschluß
18 Zylinderanschluß
19 -
20 Lenkventil
21 Zulaufanschluß
22 Zulaufanschluß
23 Rücklaufanschluß
24 Rücklaufanschluß
25 Behälter
26 Steuerventil
27 Steuerventil
28 Einlaß-Sitzventil
29 -
30 Auslaß-Sitzventil
31 Feder
32 Schließkörper
33 Ventilstößel
34 Bohrung
35 Deckel
36 Deckel

Claims

1. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen:

- in einem Lenkgehäuse (1) ist ein Ritzel (2) drehbar und schwenkbar in einem Festlager (3) und in einem Loslager (4) gelagert;
- eine in dem Lenkgehäuse (1) axial verschiebbar geführte Zahnstange (6) wird durch ein federbelastetes Druck stück (7) in Eingriff mit dem Ritzel (2) gehalten;
- zur Hilfskraftunterstützung ist ein Servomotor (11) trieblich mit der Zahnstange (6) verbunden;
- ein Lenkventil (20) ist in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung des Ritzels (2) verstellbar;
- das Lenkventil (20) ist im Bereich des Loslagers (4) an geordnet und enthält zwei Einlaß-Sitzventile (28) und zwei Auslaß-Sitzventile (30), wobei die Einlaß-Sitzven tile (28) in der Neutralstellung des Lenkventils (20) geschlossen sind und jeweils ein Einlaß-Sitzventil (28) und ein Auslaß-Sitzventil (30) koaxial zueinander ange ordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Einlaß- und der Auslaß-Sitzventile (28, 30) parallel zu der Achse der Zahnstange (6) liegen.

2. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbohrungen für jeweils ein Einlaß- und ein Auslaß-Sitzventil (28, 30) an ihren dem Loslager (4) abgewandten Seiten durch je einen Deckel (35, 36) verschlossen sind.