DE933549C

DE933549C - Hilfskraftlenkung fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE933549C
Application number: DEF11357A
Authority: DE
Inventors: George H Muller
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1952-10-17
Filing date: 1953-03-17
Publication date: 1955-09-29
Also published as: FR1089549A; US2755876A; GB725920A

Description

In dem Patent 924 852 ist eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei der ein doppelt wirkender Druckflüssigkeitskolben mit einem Zylinder zwischen einem Festpunkt am Fahrzeugrahmen und dem Lenkgestänge angeordnet ist. Die Erfindung ist eine Verbesserung dieser Hilfskraftlenkung und besteht darin, daß der um ein begrenztes Maß auf der Kolbenstange federnd bewegliche Kolben, durch dessen Bewegung ein Durchlaß von der Druckflüssigkeitszuleitung auf eine der Kolbenseiten gesteuert wird, in Mittellage seiner begrenzten Bewegung zur Kolbenstange durch Haftmittel an der Zylinderwandung festgehalten wird, die bei begrenzter Bewegung der Kolbenstange aus der Mittellage heraus gelöst werden.. Hierdurch ist erreicht, daß die gesamte Druckverteileinrichtung für den Doppelzylinder im Inneren des Kolbens untergebracht ist. Dadurch wird die gesamte Einrichtung unempfindlich und in der Herstellung bedeutend billiger als andere Einrichtungen mit außenliegender Steuerung.

Der Kolben besitzt am Umfang eine elastische Abdichtung, die einen gewissen Reibungswiderstand an der Zylinderwand findet. In Mittellage des

Kolbens wirkt der Flüssigkeitsdruck über Kanäle auf die elastisch ausgebildeten Haftmittel, um diese gegen die Zylinderwand zu drücken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend an Hand der Zeichnung beschriebenen- Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine halbschema tische Draufsicht auf den vorderen Teil eines Kraftfa^!hrzeugfahirgestells, die das Hilfskraftlenkaggregat gemäß der Erfindung zeigt; Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den

Zylinder, den Kolben und die Verteilereinrichtung gemäß Fig. i, bei der die Teile sich in Neutral-

*5 stellung befinden;

Fig. 3 ist ein Querschnitt ähnlich Fig. 2. Er zeigt die Teile in ihrer Relativstellung während einer Rechtswendung des Fahrzeuges.

In Fig. ι bezeichnen io und ii dieSeitenrahmenteile eines Kraftfahrzeuges. Die vorderen Laufräder 12 sind schwenkbar an dem Fahrgestell angeordnet, und zwar um Lenkzapfen (nicht dargestellt). Sie werden durch ein gebräuchliches Lenkgestänge und ein von Hand zu betätigendes Lenkgetriebe verschwenkt. Das Lenkgetriebe 13 sitzt auf dem linken Seitenrahmen 10 und betätigt einen Lenkschneckenarm 14. Gegenüber dem Lenkschneckenarm 14, symmetrisch angeordnet, sitzt ein mitgehender Arm 16, der mit seinem hinteren Ende schwenkbar an einer Stütze 17 am rechten Seitenrahmenteil r 1 angelenkt ist. Zwischen den vorderen Enden des Lenkschneckenarmes 14 und des mitgehenden Armes 16 ist eine Führungsstange 18 schwenkbar an den Armen befestigt. Die inneren Enden zweier Spurstangen 19 sind mittels Kugelgelenke 21 an seitlich zueinander versetzten Punkten an der Führungsstange 18 angelenkt. Die äußeren Enden der Spurstange 19 sind schwenkbar an den inneren Enden der Lenkhebel 22 an den vorderen Lauf rädern 12 befestigt.

Die so beschriebene Einrichtung ist üblich bei der Mehrzahl der Personenkraftfahrzeuge. Um eine Kraftunterstützung zu der Handlenkvorrichtung zu schaffen, ist ein Lenkkrafthilfsmotor angeordnet. Dieser besteht aus einem Zylinder 23, der seinerseits einen inneren und einen äußeren Zylinder 24 bzw. 26 (Fig. 2) aufweist. Zwischen diesen beiden Zylindern ist ein Ringraum 27 vorgesehen, der, wie später noch beschrieben wird, als Auslaßleitung dient. Eine Platte 28 ist am linken Ende des inneren Zylinders befestigt. Sie trägt ein Ventil 29, welches sich auf einen Sitz 31 an der Platte 28 aufsetzen kann. Eine Kappe 32 sitzt an der ^: '·. Platte 28 und nimmt zwei Federn 33 und 34 auf, die zu beiden Seiten eines Flansches 36 sitzen, der am Ende des Ventiles 29 vorgesehen ist und normalerweise das Ventil 29 vom Ventilsitz 31, wie in Fig. 2 gezeigt, abhebt. Eine weitere Kappe 37 ^v' schließt das linke Ende des äußeren Zylinders 26. An ihr ist ein Ring 38 angeschweißt, der schwenkbar mit dem rückwärtigen Ende des Kugelgelenkes 21 zwischen der Führungsstange 18 und der linken Spurstange 19 (Fig. 1) verbunden ist.

Die rechten Enden des inneren und äußeren Zylinders 24 bzw. 26 werden durch eine Verschlußkappe 39 mit einer Mittelbohrung 41 verschlossen, . durch die die Kolbenstange 42 hindurchtritt. An das äußere Ende der Kolbenstange 42 ist ein Ring 43 angeschweißt, der schwenkbar mit dem rechten Seitenrahmen 11 des Fahrgestelles verbunden ist. Das Verschluß stück 39 am rechten Ende des inneren Zylinders trägt ein Ventil 44, dessen Ausbildung genau der Ausbildung des Ventils 29 an der Platte 28 entspricht. Es ist normalerweise durch zwei gegeneinander wirkende Federn in Offenstellung gehalten.

Die beiden Ventile in den gegenüberliegenden Enden des inneren Zylinders 24 verbinden den inneren Zylinder und den Ringraum 27 zwischen den beiden Zylindern. Von diesem Ringraum 27 geht eine Abflußleitung 46 zur Pumpe 47, die in Fig. ι schematisch angedeutet ist, die von einer bekannten Bauart sein kann einschließlich eines nicht dargestellten Rückschlagventils.

48 bezeichnet eine Druckleitung, die von der Pumpe 47 zur Kolbenstange 42 führt und mit einer axialen Druckleitung 49 in der Kolbenstange verbunden ist. In der Leitung 48 ist ein einziges Steuerventil 51 vorgesehen, das die Flüssigkeit durch eine Leitung 52 zu der Rückleitung 46 leiten kann, wenn die Lenkkraft unter einem bestimmten Wert bleibt, unterhalb dessen eine Kraftunterstützung für die Lenkung nicht erforderlich ist. Das Betätigungsventil 51 ist so ausgebildet, daß es die Ablaßleitung 52 schließt, wenn die Lenkkraft ⁹S am Lenkrad für eine Links- oder Rechtswendung einen vorher bestimmten Wert übersteigt derart, daß eine zusätzliche Lenkkraft erforderlich wird. Das Ventil 51 liegt zweckmäßig zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe 13. "

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Kolbenstange 42 einen im Durchmesser reduzierten Teil 53 hat, der ein aus zwei Teilen 54 und 56 bestehendes Rohr trägt, das leicht herstellbar und montierbar ist. Der Rohrteil 54 ist mit Gewinde versehen und auf das eine Ende der Kolbenstange aufgeschraubt. Er klemmt den Rohrteil 56 gegen den Bund zwischen dem reduzierten Teil 53 und dem stärkeren Teil der Kolbenstange. Die Rohrteile 54 und 56 besitzen Flansche 57 bzw. 58 und bilden Anschläge, die die Bewegung eines Hohlkolbens 59 begrenzen. Der Hohlkolben sitzt axial gleitend auf den Rohrteilen 54 und 56. Zwischen den gegenüberliegenden Enden des Kolbens 59 und den Endflanschen 57 und 58 sind zwei Federn 61 und 62 vorgesehen, die normalerweise den Kolben zwischen den Endflanschen in einer Mittelstellung halten.

Die axiale Druckleitung 49 in der Kolbenstange steht durch eine öffnung 63 mit einer ringförmigen Nut 64 auf dem Umfange des reduzierten Teiles 53 mit der Kolbenstange in Verbindung. Die Ringnut 64 der Kolbenstange steht durch einen radialen Durchlaß 66 mit einer Ringnut 67 am äußeren Umfang des Rohrteiles 56 in Verbindung. Der Kolben 59 hat am inneren Umfang zwei axial gegeneinander versetzte ringförmige Nuten 68 und

6g, die beide in der Neutralstellung des Kolbens, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit der verlängerten Ringnut 67 an dem Rohrieil 56 in Verbindung stehen. Die Kolbennut 68 steht mit einem Kanal 71 in dem Rohrteil 56 in Verbindung. Das gegenüberliegende Ende des Kanals 71 erstreckt sich im wesentlichen axial durch das Rohr hindurch und mündet in den Zylinder an dessen rechtem Ende von dem Rohr aus. Die Kolbennut 69 liegt einem Kanal 72 gegenüber, der sich ebenfalls axial durch den Rohrteil 56 erstreckt und in eine Ringnut 73 am linken Ende des Rohrteiles 56 ausmündet. Der Rohrteil 54 besitzt eine Ringnut 74 an der an die Nut 73 anstoßenden Fläche, außerdem einen Kanal 76, der in den links von dem Rohr befindlichen Zylinderraum ausmündet. Daraus ist erkennbar, daß die Kolbennuten 68 und 69 mit dem inneren Zylinder 24 an den gegenüberliegenden Enden des Kolbens in Verbindung stehen.

Am Umfang des Kolbens befinden sich drei axial gegeneinander versetzte ringförmige Nuten 77, in denen elastische Gummidichtungsringe 78 sitzen. Jede der Nuten 77 steht mit der Bohrung des Kolbens an der länglichen Ringnut 67 in dem Rohr in Verbindung, die im wesentlichen durch radial verlaufende Kanäle 79 hergestellt wird. Dadurch wird in den Nuten 77 des Kolbens an den radialen Innenseiten der nachgiebigen Dichtungsringe 78 Druck erzeugt, um die Dichtungsringe auswärts in reibende Verbindung mit der inneren Wand des inneren Zylinders 24 zu bringen. Hierdurch wird nicht nur eine wirksame Abdichtung, sondern auch ein Reibungswiderstand gegen gleitende Bewegung des Kolbens innerhalb des Zylinders erzeugt.

In der Neutrallage der Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, ist die längliche Nut 67 am Umfange des Rohres 56 mit beiden Kolbennuten 68 und 69 in Verbindung. Wird das Lenkrad von Hand gedreht, um das Fahrzeug nach rechts oder nach links zu wenden, so bewegt das Lenkgetriebe 13 den Lenkschneckenarm 14 sowie die Führungsstange 18 seitlich. Die Zylindereinrichtung 23, die mit der Führungsstange über Teil 38 und das Kugelgelenk 21 verbunden ist, bewegt sich gemeinsam mit der Führungsstange. Solange das Ventil 51 offen bleibt, entwickelt sich kein Druck in der Leitung 48, so daß die Kraftlenkvorrichtung unwirksam ist und das Fahrzeug nur von Hand gelenkt wird. Übersteigt indessen die Lenkkraft einen gewissen Wert, durch den das Ventil 51 geschlossen wird, so entwickelt sich Druck in der Leitung 48, der durch den Kanal 49 auf die Kolbenstange 42, den Durchlaß 63, die Nut 64, den Kanal 66, die Nut 67 und die Kanäle 79 an den Gummidichtungsringen 78 wirksam wird. Der Flüssigkeitsdruck in den Dichtungsringen drückt diese radial auswärts in reibende Anlage an die innere Wand des inneren Zylinders 24. Hierdurch sucht der Kolben 59 sich gemeinsam mit den Zylindern zu bewegen. Da die Kolbenstange 42 und die Rohrteile 54, 56 mit der Kolbenstange zusammen fest an dem Rahmen sitzen, so entsteht eine Axialbewegung des Kolbens 59 relativ zu den Rohrteilen 54, 56.

Während einer Rechtswendung werden die Führungsstange 18 und der Zylinder 23 nach links verschoben, und die entsprechende Bewegung des Kolbens 59 bringt die Kolbennut 68 außer Verbindung mit der länglichen Nut 67 am Rohrteil 56. Dadurch wird der Kanal 71 in dem Rohrteil 56 abgesperrt und der Flüssigkeitsdruck durch die Kolbennut 69 und die Kanäle 72, 73, 74 und 76 in den linken Zylinderraum 24 eingeleitet. Die Einleitung der Druckflüssigkeit in den linken Zylinderraum allein verursacht das Anlegen des Ventils 29 gegen seinen Sitz 31, wodurch die Verbindung mit dem Ringraum 27 zwischen den zwei Zylindern unterbrochen wird. Hierauf erhöht sich der Druck in dem linken Zylinderraum, und die Zylindervorrichtung 23 sowie die Führungsstange 18 bewegen sich nach links, wie in Fig. 1 dargestellt, um eine Kraftunterstützung bei der Rechtswendung des Fahrzeuges zu erzeugen. Während dieser Zeit ist das Ventil an dem rechten Ende des inneren Zylinders 24 offen, so daß hier die Flüssigkeit mit niedrigem Druck von dem rechten Zylinderraum nach der Pumpe zurückfließen kann. Der Abfluß erfolgt durch den Ringraum 27 zwischen den Zylindern und von hier durch die Rückflußleitung 46 zur Pumpe 47.

In ähnlicher Weise werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, die Führungsstange und der Zylinder bei einer Linksdrehung des Lenkrades nach rechts bewegt. Da der Kolben 59 unter Reibung an dem inneren Zylinder 24 durch den an den Dichtungsringen 78 angreifenden Druck gehalten wird, wird der Kolben relativ zu den Rohrteilen 54, 56 am inneren Ende der Kolbenstange nach rechts verschoben. Durch diese Bewegung wird die Kolbennut 69 verschlossen und der Flüssigkeitsdruck durch die Kolbennut 68 und den Kanal 71 in den rechten Zylinderraum eingeleitet, um eine Kraftunterstützung bei der Wendebewegung zu erhalten. Hierbei schließt sich das rechte Ventil 44, während das linke Ventil 29 offen bleibt, so daß die Flüssigkeit in dem linken Zylinderraum in den ringförmigen Raum 27 und die Rückleitung 46 zur Pumpe abfließen kann.

Claims

Patentansprüche.·

i. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, bei der ein doppelt wirkender Druckflüssigkeitskolben mit einem Zylinder zwischen einem Festpunkt am Fahrzeugrahmen und dem Lenkgestänge angeordnet ist, Patent 924 852, dadurch gekennzeichnet, daß der um ein begrenztes Maß auf der Kolbenstange federnd bewegliche Kolben, durch dessen Bewegung ein Durchlaß von der Druckflüssigkeitszuleitung auf eine der Kolbenseiten gesteuert wird, in Mittellage seiner begrenzten Bewegung zur Kolbenstange durch Haftmittel an der Zylinderwandung festgehalten wird, die bei begrenzter Bewegung der Kolbenstange aus der Mittellage heraus gelöst werden.
2. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben am Umfang eine elastische Abdichtung besitzt, die einen gewissen Reibungswiderstand an der Zylinderwand findet, und daß in Mittellage des Kolbens der Flüssigkeitsdruck über Kanäle auf die elastisch ausgebildeten Haftmittel wirkt, um diese gegen die Zylinderwand zu drücken.
3. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben Umfangsnuten mit elastischen Dichtungsringen aufweist und daß diese Umfangsnuten durch Kanäle mit der die Druckflüssigkeit zuführenden hohlen Kolbenstange verbunden sind, die bei Bewegung des Kolbens aus seiner Mittellage heraus selbsttätig verschlossen werden.
4. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylindern federnde Rückschlagventile (29, 44) vorgesehen sind, die normalerweise geöffnet sind und sich bei ansteigendem Flüssigkeitsdruck im Zylinder schließen.

Angezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 667 353;
USA.-Patentschriften Nr. 2 608 263, 2 219 645, 376 804, 2 244 850, 2 193 898.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 509 550 9.