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Fahrzeuglenkung mit hydraulischer Lenkhilfe Die Erfindung betrifft
eine Fahrzeuglenkung mit hydraulischer Lenkhilfe. In Kraftfahrzeugen mit hydraulisch
angetriebener Lenkhilfe sind die die Lenkuih bewirkenden Organe einschließlich des
Lenkhandrades in der üblichen Weise angeordnet, und das Lenkhandrad wird von dem
Fahrer in der üblichen Weise betätigt. Bei einer Drehung des Lenkhandrades durch
den Fahrer werden aber nicht nur die Stenerorgane bewegt, sondern es wird auch noch
eine hydraulische Antriebsvorrichtung eingeschaltet. die Tiber entsprechende Steuer-
und Regelmittel einen Stellmotor betätigt, der aus einem Arbeitszylinder und einem
Arbeitskolben besteht und dessen Arbeitskolben ebenfalls mit den Steuerorganen in
Verbindung steht.
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Der Stellmotor des hydraulischen Antriebes 7,i-ingt die zum Verstellen
der Räder des Fahrzeugs notwendige Kraft auf, so daß der Fahrer beim Drehen des
Lenkhandrades fast keine Kraft für das -'erstellen der Räder aufwenden muß, sondern
in erster Linie nur den hydraulischen Antrieb mit der Drehung des Lenkhandrades
steuert. Aus diesem Grunde sind hydraulische Lenkhilfen vor allein für schwere Fahrzeuge.
wie Lastkraftfahrzeuge und Autobusse, zweckmäßig, weil bei diesen Fahrzeugen die
Räder mit einem erheblichen Kraftaufwand verstellt «-erden müssen. Bei dein Einbau
eines hydraulischen Antriebes für die Lenkung in ein Kraftfahrzeug ergeben sich
oft Schwierigkeiten, da sich kein geeigneter Raum für die Unterbringung der zu dem
hydraulischen Antrieb gehörenden Einrichtungen und Geräte finden läßt. Der vorhandene
Raum ist im allgemeinen durch andere Geräte und Zusatzeinrichtungen so ausgenutzt,
daß
sich der hydraulische Antrieb nicht mehr unterbringen läßt.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den aus Arbeitszylinder und Arbeitskolben
bestehenden hydraulischen Stellmotor mit der Lenksäule des Fahrzeugs baulich zu
vereinigen. Durch diesen Vorschlag wird von dem Stellmotor ein Raum ausgenutzt,
der für andere Zwecke nicht verwendet werden kann. Durch die bauliche Vereinigung
des Stellmotors mit der Lenksäule wird der Raumbedarf des Stellmotors außerordentlich
gering. Außerdem wird der Fahrer durch die verhältnismäßig geringfügige Vergrößerung
der Lenksäule in keiner Weise behindert.
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Der Stellmotor ist so an die Lenksäule angebaut, daß sich der Arbeitskolben
des hydraulischen Stellmotors parallel zur Achse der Lenkspindel bewegt und über
entsprechende Übertragungsmittel die Lenkstockwelle dreht. Bei dieser Anordnung
des Stellmotors im Verhältnis zur Lenkspindel ergibt sich der geringste Raumbedarf
für den Stellmotor. Außerdem läßt sich die Übertragung der Kolbenbewegung auf die
Lenkorgane in einfacher Form durchführen.
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Besonders zweckmäßig ist die bekannte Anordnung, bei der die Achse
der Kolbenstange des Stellmotors in einer zur Lenkstockwelle senkrechten und durch
die Achse der Lenkspindel gehenden Ebene liegt. Hierzu gehören die Anordnungen des
Stellmotors senkrecht über der Lenksäule oder konzentrisch um die Lenkspindel herum,
die ebenfalls bereits ausgeführt wurden. Dabei kann der Stellmotor mit der Lenksäule
zu einem einheitlichen Gebilde vereinigt sein.
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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeuglenkung mit einer hydraulischen
Lenkhilfe der beschriebenen Art, bei der der aus Arbeitszylinder und Arbeitskolben
bestehende hydraulische Stellmotor der Lenkhilfe so an der Lenksäule des Fahrzeugs
angebracht ist, daß die Achse der Kolbenstange des Stellmotors in einer zur Lenkstockwelle
senkrechten und durch die Achse der Lenkspindel gehenden Ebene liegt und der parallel
zur Achse der Lenkspindel bewegliche Arbeitskolben über entsprechende Übertragungsmittel
die Lenkstockwelle dreht.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Übertragungsmittel beiderseits
der Schnecke sowie des Schneckenradsegments, diese zwischen sich einschließend,
an der Lenkstockwelle angreifen. Durch die Erfindung ergibt sich eine besonders
vorteilhafte Gestaltung der Übertragungsmittel zwischen der Kolbenstange des Stellmotors
und der Lenkstockwelle. Wenn die Übertragungsmittel nämlich in die Lenkstockwelle
beiderseits des Schneckenradsegments angreifen, können die Übertragungsmittel organisch
mit dem Schneckenradsegment vereinigt werden. Demgegenüber greifen die Übertragungsmittel
bei sämtlichen bekannten Anordnungen nur einseitig neben dem Schneckenradsegment
an, was in konstruktiver und mechanischer Hinsicht ungünstig ist. Zu der Erfindung
gehören noch einige zweckmäßige Ausführungsformen des der Erfindung zugrunde liegender
Gedankens.
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Eine besonders günstige konstruktive Ausfüh rungsform der Erfindung
ergibt sich, wenn man ar der Kolbenstange des Stellmotors zwei Pleuelstangen anlenkt,
die die Lenkstockwelle beiderseits der Schnecke der Lenkspindel und des Schneckenradsegments
angreifen.
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Eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens ergibt sich z.
B. dort, wo der hydraulische Stellmotor in einer seitlichen Erweiterung der Lenksäule,
und zwar an der der Lenkstockwelle gegenüberliegenden Seite, also vorzugsweise auf
der Oberseite der Lenksäule, untergebracht ist. Bei dieser Anordnung des Stellmotors
kann der Kolben des Stellmotors in bekannter Weise starr mit einer sich in Bewegungsrichtung
des Kolbens erstreckenden Zahnstange verbunden werden, die in ein auf der Lenkstockwelle
befestigtes Zahnradsegment eingreift. Dieses Zahnradsegment wird neben dem Schneckenradsegment
auf der Lenkstockwelle verkeilt.
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Erfindungsgemäß wird der Zahnstange ein U-förmiges Profil gegeben,
wobei an jedem der beiden Schenkelenden eine Zahnreihe vorgesehen ist und die beiden
Zahnreihen in zwei Zahnradsegmente eingreifen, die beiderseits der Schnecke der
Lenkspindel und des Schneckenradsegments auf der Lenkstockwelle befestigt sind.
Die beiden Kraftübertragungsarten sind mit beiden Zylinderanordnungen in beliebiger
Kombination verwendbar.
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In der Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kann man auch die
übrigen Organe der hydraulischen Lenkhilfe, insbesondere den Krafterzeuger, die
Antriebs- und Schaltmittel, in an sich bekannter Weise mit der Lenksäule des Fahrzeugs
baulich vereinigen. Auf diese Weise läßt sich praktisch die gesamte hydraulische
Lenkhilfe innerhalb der Lenksäule unterbringen, so daß für die hydraulische Einrichtung
praktisch kein zusätzlicher Raum im Kraftfahrzeug benötigt wird. Auch für diese
Gestaltung des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung mögen die in der Zeichnung
dargestellten, bereits obenerwähnten Ausführungsbeispiele dienen. In der Zeichnung
ist Fig. i ein schematischer Längsschnitt durch eine Lenksäule mit konzentrisch
um die Lenkspindel herum angeordnetem Stellmotor, Fig. z eine von links gesehene
Seitenansicht der in Fig. i dargestellten Einrichtung mit dem Teilschnitt entsprechend
der Schnittlinie II-II, Fig. 3 eine Lenksäule mit dem in einer seitlichen Erweiterung
über der Lenksäule angeordneten Stellmotor, Fig. q. eine von links gesehene Seitenansicht
der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung mit dem Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie
IV-IV, Fig. 5 eine Lenksäule, in der konzentrisch um die Lenkspindel außer dem Stellmotor
auch noch der Krafterzeuger und die Schaltmittel angebracht sind.
In
Fig. I ist mit 9 das Lenkhandrad bezeichnet, das in der üblichen Weise in dem Kraftfahrzeug
angebracht ist. Das Lenkhandrad 9 ist über eine Lenkspindel 8 mit der Schnecke ;
verbunden. Die Schnecke 7 greift in das Schneckenradsegment I0 ein, das auf der
Lenkstockwelle II verkeilt ist. Durch eine Drehurng des Lenkhandrades 9 und damit
der Lenkspindel 8 und der Schnecke 7 Wird "@lmit eine Drehung des Schneckenradsegments
io. der Lenkstockwelle II und eine Schwenkbewegung les Lenkstockes I8 herbeigeführt.
Der Lenkstock I8 bewegt dann die nicht dargestellte Lenkstange. Diese Anordnung
entspricht der normalen und üblichen Lenkung in einem Kraftfahrzeug.
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An ihrem unteren Ende weit die Lenksäule eine konzentrische Erweiterung
auf, deren Innenraum I den Arbeitszylinder des Stellmotors darstellt. In dem Arbeitszylinder
I ist ein Kolben 2 in Längsrichtuilg der Lenkspindel 8 beweglich. Der Kolben2 ist
auf einer Kolbenstange 4 befestigt, die hahl ausgebildet ist und bei einer Versehiebung
des Kolbens 2 auf der Lenkspindel 8 gleitet. Der Arbeitszylinder r ist an seinen
beiden Enden durch Dichtungen abgeschlossen.
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Der Arbeitszylinder I weist zwei Durchtritts-Öffnungen für die Druckflussigkeit
auf, die so angeordnt sind, daß sich je eine Durchtrittsöffnung zu jeder Seite des
Kolbens befindet. Druck und Druckrichtung der Druckflüssigkeit werden in der üblichenWeise
über nicht dargestellte -Mittel durch die Drehung des Lenkhandrades cl geregelt.
Diese Mittel zur Erzeugung und Steuerung der Druck-@üssigkeit können beliebiger
Art sein und gehören nicht zum Gegenstand der Erfindung.
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An dem dem Lenkhandrad 9 abgewandten Ende der hohlen Kolbenstange
4 ist ein Kreuzkopf 3 befestigt. An dem Kreuzkopf sind zwei Pleuelstangen ; angelenkt,
deren andere Enden auf Zapfen 6 (Fig. 2) gelagert sind. Diese Zapfen 6 sind über
Hebel 6" mit der Lenkstockwelle II starr verbunden. Eine Verschiebung des Arbeitskolbens
2 verursacht eine entsprechende Verschiebung der Pleuelstangen ;. die somit über
die Zapfen 6 und die Hebel 6a die Lenkstockwelle II mit dem Lenkstock 1 drehen.
Die Hebel 6" sind mit dem Schneckenradsegment I0 z. B. durch Bolzen I9 befestigt.
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Bei der Ausführungsforen nach Fig. 3 und 4 hat die Lenksäule an ihrer
Oberseite eine nur einseitigc Erweiterung, die den Arbeitszylinder 1 des Stellmotors
bildet. In dem Arbeitszylinder 1-2 ist der Arbeitskolben 12a parallel zur Achse
der Lenkspindel 13 beweglich. Der Stellmotor liegt bei dieser Anordnung über der
Lenkspindel 13. Diese Anordnung des Stellmotors ergibt eine gegenüber dem ersten
Ausführungsbeispiel unterschiedliche Möglichkeit zur Übertragung der Kolbenbewegung
auf die Lenkstockwelle 14.
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Die Übertragung erfolgt hier durch eine Zahnstange I5 , die eine Verlängerung
der Kolbenstange bildet und mit dieser starr verbunden ist. Die Zahnstange 15 hat
einen U-förmigen Querschnitt (Fig.4) und weist an den beiden Schenkelenden je eine
Zahnreihe 16 auf. Auf der Lenkstockwelle I4 sind zwei Zahnradsegmente 17 verkeilt,
in die je eine Zahnreihe 16 der Zahnstange 1,3 eingreift. Die beiden Zahnradsegmente
17 sind beiderseits der Schnecke 7 und des Schneckenradsegments I0 angeordnet. Die
Zahnradsegmente 17 sind mit dem Schneckenradsegment I0 durch Bolzen I9a od. ä. Mittel
fest verbunden.
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Eine Verschiebung des Arbeitskolbens 12a hat eine Verschiebung der
Zahnstange 15 mit den Zahnreihen 16 zur Folge. Letztere bewirken über die Zahnradsegmente
17 die gewünschte Drehung der Lenkstockwelle I4.
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Schließlich zeigt Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei
dem nicht nur der Stellmotor der Lenkhilfe, sondern auch die übrigen Organe der
hydraulischen Einrichtung innerhalb der Lenksäule angeordnet sind.
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Ähnlich wie bei dein Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 wird die
Lenkspindel 27 konzentrisch von dem Arbeitszylinder 39 und dem Arbeitskolben 2o
des Stellmotors umschlossen. Der Kolben 20 ist starr mit der hohl ausgebildeten
Kolbenstange 21 verbunden, die frei in axialer Richtung auf der Lenkspindel -27
verschiebbar ist.
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An der Kolbenstange 21 ist eine Zahnstange 22 befestigt, die die erlängerung
der Kolbenstange bildet und sich in deren Richtung erstreckt. Die Zahnstange 22
ist ähnlich wie die Zahlistange i5 in Fig. 3 ausgebildet und weist zwei Zahnreihen
auf, die mit entsprechenden Zahnradsegmenten 23 iln Eingriff stehen. Die Zahuradseginelite
23 sind auf der Lenkstoclzwelle 21 verkeilt, und zwar so, dah sie das Schnechenradsegment
25 zwischen sich einschließen. -Mit dem Schneckenradsegment 23 steht die Schnecke
26, die mit der Lenkspindel 27 starr verbunden ist, ini Eingriff.
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Der Stellmotor 20. 39 «wird in bekannter Weise durch eine Hochdruckpumpe
28 betätigt, die ebenfalls konzentrisch um die Lenkspindel 27 herum angeordnet ist.
Die Hochdruckpumpe 28 ist mit dem Arbeitszylinder 39 des Stellmotors durch je eine
Hochdruckleitung 29 und 3o beiderseits des Arbeitskolbens 20 verbunden. -Mit der
Hochdruckpumpe -28 steht ferner über eine \achfülleitung 31 ein Zachfüllbehälter
32 in Verbindung. der das Druckmittel an die Hochdruckpumpe abgibt.
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Die Hochdruckpumpe 28 «wird von einem durch Druckluft bewegten Motor
33 angetrieben, der ebenfalls in der Lenksäule 38 konzentrisch um die Lenkspindel
27 angeordnet ist.
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An Stelle eines Druckluftmotors 33 kann man auch einen Elektromotor
vorsehen, der etwa in der gleichen Weise «wie der in Fig. 5 dargestellte Druckluftmotor
innerhalb der Lenksäule 38 eingebaut werden kann und von der Batterie des Kraftfahrzeugs
gespeist «wird.
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In der Lenksäule sind fernerhin noch die Schaltmittel zur Steuerung
des Druckluftmotors 33 vorgesehen. Es sind dies die Luftschaltventile 3.1 und 35,
die durch eine Schaltstange 37 betätigt «-erden. Durch die Lenkspindel 27 wird die
Schaltstange 37 in axialer Richtung verschoben und öffnet dabei
je
nach der Bewegungsrichtung entweder das Luftschaltventil 34 oder das Luftschaltventil
35 und gibt damit den Weg von der Druckluftzuleitung 36 zu dem Druckluftmotor 33
frei. Die Drehrichtung des Druckluftmotors 33 und damit der Hochdruckpumpe 28 und
damit wieder die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 2o hängen davon ab, welches
der beiden Ventile 34 bzw. 35 der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch die Bewegung der
Lenkspindel 27 öffnet.