DE828637C - Hydraulisches Hilfskraftsystem, insbesondere fuer Kraftfahrzeug-lenkvorrichtungen - Google Patents

Hydraulisches Hilfskraftsystem, insbesondere fuer Kraftfahrzeug-lenkvorrichtungen

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DE828637C
DE828637C DEP31656A DEP0031656A DE828637C DE 828637 C DE828637 C DE 828637C DE P31656 A DEP31656 A DE P31656A DE P0031656 A DEP0031656 A DE P0031656A DE 828637 C DE828637 C DE 828637C
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Germany
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power system
valve
intermediate member
piston
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DEP31656A
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English (en)
Inventor
Leslie Cyril Chouings
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Automotive Products PLC
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Hilfskraftsystem, bei welchem ein Betätigungsglied über ein Zwischenglied mit einem angetriebenen Glied verbunden ist, wobei das Zwischenglied zur Steuerung eines Ventils dient, wodurch eine hydraulische Hilfskraftvorrichtung betätigt wird, die das angetriebene Glied in Bewegung setzt und durch die Bewegung des Zwischengliedes das Ventil in die normale Lage zurückbringt, um die Hilfskraftvorrichtung außer Wirksamkeit zu setzen.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Mittel zur Steuerung des Ventils zur Betätigung der Hilfskraftvorrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Fig. ι einen Längsschnitt der neuen Kraftfahrzeuglenkvorrichtung mit hydraulischem Hilfskraftsystem,
Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. ι in vergrößertem Maßstab, ao
Fig. 3 ein Schema, das die Wirkung der Zentriervorrichtung veranschaulicht,
Fig. 4 einen Teilschnitt ähnlich dem linken Teil der Fig. 2, wobei der Zentrierbolzen in Tätigkeit ist, und as
Fig. 5 einen Querschnitt einer anderen Ausführung des Erfindungsgegenstandes.
Fig. ι zeigt eine Anordnung entsprechend dem gewöhnlichen Lenkgehäuse am unteren Ende der Lenksäule eines Kraftfahrzeuges, io ist die Lenksäule selbst, die mit dem zylindrischen Gehäuse ι χ fest verbunden ist. Ein Hilfskraftzylinder 12 ist
am unteren Ende des Gehäuses ii befestigt, während ein Segmentgehäuse 13 mit der üblichen Lenkstockhebelwelle 14, die den Lenkstockhebel 15 trägt, ausgerüstet ist. Die Lenkstockhebelwelle 14 wird durch einen Arm 16 betätigt, an welchem im Punkt 17 eine Pleuelstange 18, die in eine rohrartige Kolbenstange 19 von verhältnismäßig großem Durchmesser hineinragt, angelenkt wird. Das obere Ende der Pleuelstange 18 ist an einem in der Kolbenstange 19 gelagerten Bolzen 20 angelenkt. Die Kolbenstange 19 trägt einen Kolben 21, der in der Bohrung 22 des Zylinders 12 gleitet und mit einer Dichtungsmanschette 23 ausgerüstet ist. Eine ähnliche Dichtung 24 befindet sich im unteren Teil des Zylinders 12. Das obere Ende des Zylinders 12 ist durch eine Verschlußkappe 25 abgeschlossen, in der die Kolbenstange 26 geführt ist. Eine Dichtung
27 ist vorgesehen, um den Verlust von Flüssigkeit zu verhindern. Das Innere des Zylinders 12 ist so-
ao mit in zwei Druckräume 28 und 29 unterteilt, wovon der erstere eine kleine wirksame Fläche hat wegen des großen Durchmessers der Kolbenstange 19, während Druckraum 29 von verhältnismäßig großer wirksamer Fläche ist wegen des kleinen
»5 Durchmessers der Kolbenstange 26. Dies ergibt eine Hilfskraftvorrichtung mit Differentialkolbenflächen, wobei der Druckraum 28 ständig mit Flüssigkeit hohen Druckes gespeist wird, während der Druckraum 29 durch ein Ventil mit dem Flüssigkeits- behälter verbunden ist. Wenn der Druckraum 29 mit Flüssigkeit mit dem gleichen Druck wie derjenige, welcher innerhalb des unteren Druckraumes
28 herrscht, gespeist wird, wird der Kolben 21 infolge der größeren Fläche des Druckraumes 29 nach unten gedrückt, während die Druckflüssigkeit im Druckraum 28 den Kolben 21 nach oben drückt, wenn sich der Druck im Raum 29 zum Flüssigkeitsbehälter ausgleichen kann. Der Kolben 21 w^ird in seiner jeweiligen Lage durch Schließen eines Ven tils und Abdichten des Druckraumes 29 festgehalten. Die Glieder 19, 21 und 26 umfassen das angetriebene Glied der Vorrichtung. Das obere Ende der kleinen Kolbenstange 26 ist durch ein doppelt wirkendes Drucklager 30 mit einem Zwischenglied
♦5 31 derart verbunden, daß sich das letztere immer axial mit der Kolbenstange 26 bewegt, wobei es sich frei um seine Längsachse drehen kann. Das Zwischenglied 31 ist von zylindrischer Form und gleitet innerhalb des Gehäuses 11. Es ist als Mutter ausgebildet und mit Innengewinde 32 von großer Steigung versehen. Dieses Gewinde ist in Eingriff mit einem Teil 33 am unteren Ende der Lenkradwelle 34, welche sich nach oben innerhalb der Lenkradsäule 10 fortsetzt. Eine axiale Verlagerung der Lenkradwelle 34 wird durch das Drucklager 35 verhindert.
Das Zwischenglied 31 kann sich in Längs richtung bewegen und sich um seine Achse innerhalb des Gehäuses 11 drehen. Diese Bewegung wird ausgenutzt, um das Steuerventil, welches in Fig. 2 dar gestellt ist, zu betätigen. Eine Nut 36 ist an der Außenseite des Zwischengliedes 31 vorgesehen und verläuft parallel mit der Längsachse. Diese Nut steht ständig im Eingriff mit einem kürzeren Arm 37 eines Winkelhebels, dessen anderer Arm mit 38 bezeichnet ist. Dieser Winkelhebel 37, 38 ist mit der Achse 39 drehbar im Gehäuse 11 gelagert. Das freie Ende seines längeren Armes 38 ist gegabelt zur Aufnahme des Bolzens 40 und bildet das Betätigungsglied des genannten Steuerventils, welches in seiner Gesamtheit mit 41 bezeichnet ist.
Das Steuerventil 41 besteht aus einem Gehäuse 42 und ist ausgerüstet mit einer Hülse 43, innerhalb welcher ein rohrförmiger Ventilkolben 44verschiebbar gelagert ist. Dieser Ventilkolben 44 trägt einen Konus 45, der sich unter dem Druck der Schraubenfeder 46 auf dem Ende der Hülse 43 abstützt. Die äußere Kante des Ventilkolbens 44 dichtet am Betätigungskolben 47 ab, der durch eine Druckfeder 48 nach unten gedrückt wird. Das andere Ende des Kolbens 47 ragt aus dem Gehäuse 42 heraus, ist gegabelt und trägt in der Gabelung den Bolzen 40.
Ein Anschluß 49 führt in den Raum 50, ein zweiter Anschluß 51 führt durch die Hülse 43 in einen Ringraum 52, der durch Verkleinerung des^ Ventilkolbendurchmessers 44 gebildet wird, und ein dritter Anschluß 53 steht mit dem die Oberseite des Ventilkolbens 44 umgebenden Ringraum 54 in Verbindung. Die Bohrung 55 des Ventilkolbens 44 hält den Raum 50 in ständiger Verbindung mit einer Sacklochbohrung 56 im Betätigungskolben 47.
Die einzelnen Teile des Flüssigkeitsdrucksystems sind schematisch in Fig. 2 gezeigt und umfassen einen Flüssigkeitsbehälter 57, der über eine Rohrleitung 58 mit dem Anschluß 53 verbunden ist. Dieser Behälter speist eine ständig laufende Pumpe 59, welche Flüssigkeit mit konstantem Druck durch eine Rohrleitung 60 fördert, die zum Anschluß 51 und auch zum kleineren Druckraum 28 des Hilfskraftzylinders 12 führt. Der andere Druckraum 29 ist durch die Leitung 61 mit dem Anschluß 49 verbunden. Wenn sich das Betätigungsglied 40 in der dargestellten Lage befindet, ist das Ventil in geschlossener Lage, da der Ventilkolben 44 und der Betätigungskolben 47 die Verbindung mit dem Druckraum 29 abschließen. Eine Abwärtsbewegung des Gliedes 40 veranlaßt den Betätigungskolben 47, den Ventilkolben 44 nach unten zu drücken, wodurch sich dessen Konus 45 vom Teil 43 abhebt und Flüssigkeit vom Raum 52 in den Raum 50 und von hier durch die Rohrleitung 61 in den Druckraum 29 fließt, wodurch der Kolben 21 nach unten gedrückt wird. Die Aufwärtsbewegung des Bolzens 40 trennt den Betätigungskolben 47 vom Ventilkolben 44, wodurch Flüssigkeit vom Raum5odurch die Bohrung 55 in den Raum 56 und von hier über den Anschluß 53 zum Flüssigkeitsbehälter 57 fließt, wodurch der Kolben 21 infolge des Flüssigkeitsdruckes im Druckraum 28 nach oben bewegt wird.
Das Steuerventil 41 arbeitet bei normaler Betätigung der Lenkvorrichtung wie folgt: Wenn die Lenkradwelle 34 verdreht wird, versucht das Zwischenglied 31, sich mit zu drehen. Diese Bewegung des Zwischengliedes 31 wird ausgenutzt, um das Ventil 41 über dem Winkelhebel 37, 38 zu betätigen. Zum Beispiel wenn das Lenkrad (nicht
gezeigt) in einer Richtung im Uhrzeigersinn eingeschlagen wird, versucht das Zwischenglied 31 zunächst, sich im Uhrzeigersinn zu drehen, so daß der Winkelhebel 37, 38 den Betätigungsbolzen 40 nach oben bewegt (Fig. 2), wodurch das Steuerventil 41 geöffnet wird und der Kolben 21 der Hilfskraftvorrichtung nach oben gleitet. Das Zwischenglied 31 beschreibt nur eine kleine Winkelbewegung, so daß fortgesetztes Drehen der Lenkradwelle 34 von einer entsprechenden Längsbewegung des Zwischengliedes 31 begleitet wird, wobei der Weg vom Einschlag der Lenkradwelle 34 und von der Steigung des Schraubengewindes 33 abhängt. Der Kolben 21 übernimmt einen großen Teil der Kraft, die erforderlich ist, um den Lenkstockhebel 15 zu bewegen, während die auf die Lenkradwelle ausgeübte Kraft lediglich dazu dient, das Steuerventil 41 geöffnet zu halten. Wird die Lenkradwelle 34 nicht mehr gedreht, so wird die
ao normale Lage des Steuerventils 41 wiederhergestellt. Eine ähnliche Wirkung findet statt, wenn die Lenkradwelle 34 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird. In diesem Falle bewegt sich jedoch der Winkelhebel 37, 38 im Uhrzeigersinn während der anfänglichen Bewegung der Lenkradwelle 34, wodurch das Steuerventil 41 Flüssigkeit zum großen Druckraum 29 fließen läßt und dadurch eine Abwärtsbewegung des Kolbens 21 veranlaßt, bis die Lenkradwelle nicht mehr gedreht wird, zu welchem Zeitpunkt die Abwärtsbewegung der Kolbenstange 26 das Zwischenglied 31 im Uhrzeigersinn verdreht und die Lage des Steuerventils 41 wiederherstellt. Das Steuerventil 41 ist so ausgebildet, daß es normalerweise versucht, eine geschlossene Stellung einzunehmen. Die beschriebene Steuervorrichtung ist so angeordnet, daß im Falle eines Versagens der Hydraulik der-Lenkstockhebel 15 mechanisch durch die Lenkradwelle 34 ohne Servounterstützung betätigt werden kann. Das Verdrehen des Schraubengewindes 33 erzeugt eine Kraft, die von dem Zwischenglied 31 über die Kolbenstange 26 auf die Pleuelstange 18 übertragen wird, wodurch der Arm 16 und die Welle 14 in der gewünschten Richtung bewegt werden.
Bei Kraftfahrzeuglenkungen sollen die Räder die Tendenz haben, eine mittlere Lage einzunehmen. Diese Wirkung wird bei der neuen Anordnung durch die Verwendung einer Zentriervorrichtung in Verbindung mit dem Zwischenglied 31 erreicht.
Diese Vorrichtung bringt das Zwischenglied 31 in eine vorbestimmte Lage, und zwar so lange, wie die Lenkradwelle 34 frei von einer Einwirkung ist. Die Zentriervorrichtung besteht aus einem in einer radialen Bohrung 66 im Gehäuse 11 verschiebbaren und mit einer konischen Nase 67 versehenen Bolzen, zwecks Eingriff in eine im Zwischenglied 31 geschnittene Nut 68. Der Bolzen 65 ist durch eine Druckfeder 69, die sich gegen eine Verschraubung 70 abstützt, belastet. Die Nut 68 ist nicht genau parallel mit der Achse des Zwischengliedes 31, sondern hat eine geringe Neigung dazu, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt. Die Längsachse des Zwischengliedes 31 ist dabei mit 71 bezeichnet und die Nut mit 68, die Stellung des Zwischengliedes 31 in der Mitte seines Weges ist dabei in ausgezogenen Linien gezeigt. Der Bolzen 65 greift in die Mitte der Nut 68 ein, wie Fig. 3 zeigt, wobei angenommen ist, daß das Zwischenglied 31 sich in der Winkellage entsprechend dem geschlossenen Zustand des Steuerventils befindet. Unter diesen Bedingungen hält der Bolzen 65 das Zwischenglied 31 nachgiebig in der geschlossenen Ventillage. Wenn während der Betätigung das Zwischenglied 31 von seiner zentralen Lage aus sich nach oben bewegt, und wenn seine Winkellage derart ist, daß das Ventil geschlossen ist, dann nimmt die Nut 68 die durch strichpunktierte Linien angedeutete Lage 68° ein. Da der Mittelpunkt der Nut nicht mit dem Bolzen 65 übereinstimmt, liegt letzterer exentrisch hinsichtlich der Nutbreite, so daß der Nasenteii 67 auf die Kante 72 zu liegen kommt, wie aus Fig. 4 hervorgeht. Die Steigung 67 des Bolzen 65 ist derart, daß die durch die Feder 69 auf dem Bolzen 65 ausgeübte Kraft das Zwischenglied 31 entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt. Wie bereits oben erklärt, wird das Steuerventil 41 dabei veranlaßt, Druckflüssigkeit zum großen Druckraum 29 zu fördern, wodurch der Hilfskraftkolben 21 abwärts bewegt wird mit der Tendenz, das Zwischenglied 31 auf den Mittelpunkt seines Längsweges zurückzubnn- go gen. Vor Erreichen dieses Punktes wird die Zentriervorrichtung immer weniger wirksam, und die Wirkung verschwindet vollkommen, wenn das Zwischenglied 31 zentriert ist. Die gleiche Wirkung tritt ein, wenn das Zwischenglied 31 unter seine zentrale Mittelstellung verlagert ist. In diesem Falle verdreht der Bolzen 65 in Verbindung mit der Kante 73 der Nut 68 das Zwischenglied 31 im Uhrzeigersinn und bewegt so das Zwischenglied 31 nach oben, d. h. in Richtung seiner zentralen Lage.
Bei der anderen Ausführungsform einer Lenkvorrichtung, die in Fig. 5 dargestellt ist, ist die Hilfskraftvorrichtung vom Lenkgehäuse getrennt, obwohl das Ventil, welches die Hilfskraftvorrichtung steuert, in das Gehäuse miteingebaut ist. Die Lenkradwelle 34 steht ebenfalls mit dem Zwischenglied 31 durch ein steilgängiges Schraubengewinde 32, 33 im Eingriff, so daß ein Verdrehen der Lenkradwelle 34 das Zwischenglied in Längsrichtung bewegt. Das Zwischenglied 31 ist mit einem Armpaar i6" gekuppelt, welches verdrehbare Stehbolzen γγ trägt, deren Kopfenden 78 als rechteckige Blöcke ausgebildet sind, die in tangentiale Nuten des Zwischengliedes 31 eingreifen. Die Arme i6a sind an der Lenkstockhebelwelle 14 angelenkt, so daß eine Längsbewegung des Zwischengliedes 31 die Welle 14 veranlaßt, eine Drehbewegung auszuführen. An seinem äußeren Ende trägt die Welle 14 den normalen Lenkstockhebel 15, ein Hilfskraftzylinder 80 ist mit dem Lenkstockhebel verbunden. iao · ist das bewegbare Glied der Hilfsvorrichtung. Die Nuten 79 sind entsprechend tief, um zu gewährleisten, daß das Zwischenglied 31 eine bestimmte Winkelbewegung um seine Achse ausführen kann, und diese Bewegung wird dazu verwendet, das Steuerventil 41 zu betätigen. In eine
Längsnute 36 greift der kürzere Arm 37 eines Winkelhebels ein, dessen anderer Arm 38 mit dem Betätigungskolben 47 des Ventils 41 verbunden ist. Die Arbeitsweise der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung ist ähnlich der oben beschriebenen. Die Anfangsbewegung der Lenkradwelle 34 veranlaßt eine Winkelbewegung des Zwischengliedes 31, wodurch das Steuerventil in der jeweils erforderlichen Richtung geöffnet und die Betätigung des Hilfskraftzylinders eingeleitet wird, solange die Lenkradwelle 34 verdreht wird. Wenn die Verdrehung aufhört, gestattet die Endbewegung des Hilfskraftzylinders 80 eine axiale Bewegung des Zwischengliedes 31, relativ zur Lenkradwelle 34, so daß eine Winkelbewegung des Zwischengliedes infolge Rückkehr des Ventils 41 in seine geschlossene Stellung stattfindet.
Die beschriebenen Steuervorrichtungen stellen lediglich Beispiele dar. Verschiedene Abwandlun-
ao gen sind möglich. So kann z. B. das verbesserte Hilfskraftsystem für andere Zwecke außer für Lenkvorrichtungen verwendet werden. Außerdem können die Elemente der Schraube und Mutter 33, 32 gegeneinander ausgetauscht werden, indem die Schraube als das Zwischenglied verwendet wird, während die Mutter mit der Betätigungswelle verbunden wird. Es ist außerdem erkennbar, daß die gleiche Anordnung im umgekehrten Sinne wirkt, wenn betätigende und getriebene Glieder vertauscht werden. So kann bei Verwendung einer verhältnismäßig großen Gewindesteigung 32, 33 ein der Kolbenstange 26 entsprechendes Glied als hin und her gehendes Betätigungsglied zur Erzeugung von Drehbewegung der Welle 34 dienen. Das Zwischenglied 31 und das Ventil würden dabei unverändert bleiben, aber der Flüssigkeitsdruck vom Ventil würde auf eine hydraulische Vorrichtung (nicht gezeigt) übertragen werden, um die Welle 34 um seine Achse zu verdrehen. Außerdem kann die Servovorrichtung einfach- oder doppelt wirkend sein, mit einem entsprgchenden Steuerventil. Das Druckmedium kann anstatt einer Flüssigkeit auch ein Gas sein.

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    i. Hydraulisches Hilfskraftsystem, insbesondere für Kraftfahrzeuglenkvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkradwelle (34) über eine Mutter (31) mit einem Differentialkolben (26) in Verbindung steht, wobei die über ein Schraubengewinde (32, 33) betätigte Mutter (31) sowohl eine Dreh- als auch eine axiale Bewegung ausführen kann und wobei diese Bewegung der Mutter (31) zur Steuerung eines Ventils (41) eines Druckkreises dient, der als Hilfskraft die Bewegung des angetriebenen Differentialkolbens (26) unterstützt.
  2. 2. Hydraulisches Hilfskraftsystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (31) eine Längsnut (36) hat, in der ein Nocken o. dgl. eingreift, der über einen schwenkbaren Hebel (38,39) das Ventil (41) einer Hilfskrafteinrichtung steuert.
  3. 3. Hydraulisches Hilfskraftsystem nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (31) eine Zentriervorrichtung hat, die aus einer Längsnut (68) mit Steuerkanten oder Steuerflächen gebildet wird, an denen ein Konus (67) o. dgl. unter Federdruck eingreift und die Mutter (31) in die Ausgangsstellung zurückdreht.
  4. 4. Hydraulisches Hilfskraftsystem nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die i^ut (68) der Zentriervorrichtung schräg zur 75 Längsachse verläuft.
  5. 5. Hydraulisches Hilfskraftsystem nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (19, 21, 26) das Ventil (41) des Hilfsdruckkreises beaufschlagt.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    Q 2779 1.52
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