DE937093C

DE937093C - Servolenkung mit Druckfluessigkeitsumlauf fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE937093C
Application number: DEG14423A
Authority: DE
Inventors: Robert Matthews Gold; Clovis Ward Lincoln
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1953-06-01
Filing date: 1954-05-15
Publication date: 1955-12-29
Also published as: FR67268E; GB747309A; FR1105921A

Description

AUSGEGEBEN AM 29. DEZEMBER 1955

G 14423 III'63 c

Die Erfindung bezieht sieb auf eine Servolenkung mit Druckflüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge, die einen· Servomotor mit einem Zylinder und einem mit dem Fahrzeugrahmen verbundenen Kolben, ferner ein Steuerventil mit einem Ventilglied und einem Ventilgehäuse enthält, die zwischen zwei Teilen des die Lenkkraft übertragenden Lenkgestänges eingeschaltet sind, wobei der Zylinder des Servomotors- mit dem Ventilgehäuse starr verbunden ist und auf der dem Ventil abgewandten Seite ein Loch hat, während das Ventilgehäuse im Innern zwei Leitungen enthält, von denen die eine mit dem Loch im Zylinder, die andere mit dem dem Ventil benachbarten Ende des Zylinders verbunden ist.

Bei bekannten Einrichtungen ist die mit dem dem Ventil abgewandten Ende des Zylinders verbundene Leitung in einem halbrohrförmigen Gehäuse des Servomotorzylinders vorgesehen, wodurch dieser größeren Platz erfordert und höheres Gewicht erhält. Außerdem ist die Herstellung teuer. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der Durchflußquersobnitt dieser Verbindung verhältnismäßig klein .wird, sofern man erträgliche Ausmaße des Servomotorzylinders erhalten will.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß ein den Zylinder mit Abstand konzentrisch umgebendes rohrartiges Ge'bäuse vorgesehen wird, das eine Verbindung zwischen der einen, im Innern des Ventilgehäuses liegenden Lei-

tung und einer Mehrzahl von Löchern in dem dem Ventil abgewandten Ende des Zylinders bildet.

Da das Gehäuse infolge seiner zylindrischen Gestalt eine hohe Widerstandsfähigkeit hat, kann, esaus dünnem Metallrohr gebildet werden. Es ergibt sich ein verhältnismäßig großer ungedrosselter Strömungsquerschnitt der Verbindung, ohne das die Außenmaße der Servoeinrichtung wesentlich vergrößert werden müssen. Durch die erfmdüngsgemäße Bauart wird bei kleinstem Raumbedarf und geringem Gewicht eine gute Wirkung erreicht, da irgendwelche Verzögerungen zwischen dem Einleiten der Lenkbewegung und dem Einsetzen der Hilfskraft vermieden werden. In gleicher Weise erfolgt das Abschalten der Hilfskraft bei Rücksteuerung, der Lenkung in Geradeausfahrt-Stellung unmittelbar nach der Einleitung der entsprechenden Lenkbeweguaig. Die Lenkung wird hierdurch feinfühlig und vermeidet Gefahren, die bei einer Drosseiung der Verbindungsleitung eintreten könnten. In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι eine teilweise Ansicht eines Lenksystems, das eine Hilfskrafteinrichtung nach der Erfindung enthält, wobei gewisse Teile weggebrochen sind, Fig. 2 eine Endansicht auf das in Fig. 1 gezeigte

System in vergrößertem Maßstabe, Fig. 3 eine schematische Darstellung des Lenksystems,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Systems, Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Hilfskrafteinrichtung,

Fig. 6 einen Schnitt nach. Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 5, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 der Fig. S, Fig. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 10 einen Schnitt nach Linie 10-10 der Fig. 7, Fig. 11 eine Ansicht einer Hilfskrafteinrichtung, die in ein anderes Lenksystem eingegliedert ist und Fig. 12 eine Draufsicht auf Fig. n. Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Lenkung enthälteinen Winkelhebel· 10, der am Fahrzeugrahmen schwenkbar gelagert ist und an den ein Paar Zugstangen 12 angelenkt sind. Die Zugstangen· 12 sind mit Lenkarmen 14 einer lenkbaren Fahrzeugachse verbunden. Der andere Arm 38 des Winkelhebels 10 hat einen kugelförmigen Kopf, der in einen entsprechenden Sockel 36 eingreift. Der Sockel ist mit dem Gehäuse 98 eines Ventils 20 verbunden, das zusammen mit einem Kraftzylinder 18 eine Hilfskrafteinrichtung 16 bildet. Der Zylinder 18 enthält einen Kolben 22 (Fig. 5) mit einer am Fahrzeugrahmen 26 unter Zwischenschaltung von zwei Gummipuffern 56 befestigten Kolbenstange 24. Die Gummipuffer 56 sitzen beiderseits eines Bügels 58 des Fahrzeugrahmens 26. Das Ventil 20 hat eine Steuerbüchse 100 (Fig. 5) zur Steuerung des· Druckflüssigkeitsstroms zum Zylinder. Sie sitzt auf einem Schaft 44, in dessen durchbrochenem Ende, durch eine Mutter gesichert, ein Schaft 42 einer Kugelpfanne 40 gelagert ist. In der Kugelpfanne 40 ist ein Kugelkopf am Ende eines- Zuggliedes 28 gelagert, das mit dem Lenkstockhebel 30 verbunden ist, der aus dem Lenkgetriebegehäuse 32 ragt. Das Lenkgetriebegehäuse enthält ein Zahnsegment und ,eine Mutter, die mit dem Gewinde am Ende der Lenkspindeli 34 zusammenwirkt.

Das Ventil 20 hat zwei Leitungskupplungen 48, 50 zum Anschluß von Leitungen 52 und 54, die zur ,Druck- bzw. Saugseite einer Pumpe führen, die· von der Kurbelwelle des Antriebsmotors des Fahrzeugs angetrieben wird.

Der Zylinder 18 (Fig. 5) enthält drei konzentrisch zueinander liegende rohrförmige Gehäuse 60, 62 und 64, von denen jedes an eine Abschlußkappe 66 des Ventils und an eine Zylinderabschlußkappe 68 angeschweißt ist. Die rohrförmigen Gehäuse haben Abstand voneinander und bilden so ringförmige Leitungen 70 und 72·. Das zu innerst liegende rohrförmige Gehäuse 64 hat mehrere öffnungen 74, durch die die innenliegende Leitung 70 mit dem Zylinder verbunden ist.

Die Zylinderabschlußkappe 68 bildet ein Lager für die Kolbenstange 24, die in einer Büchse 76 gleitet. Außerhalb dieser Büchse tritt die Kolbenstange durch eine Niederdruckdichtung 78, die durch eine ringförmige Druckscheibe 80, eine Gegenscheibe 84 und ein Schloß stück 82 in ihrer Lage gehalten wird. Zwischen der Niederdruckdichtung und der Büchse j6 ist ein Ringraum 86 vorgesehen, der mit einer Ringnut 88 der Abschlußkappe 68 einen Flüssigkeitssammeliraum bildet, der durch einen Kanal 90 mit der äußeren ringförmigen Leitung 72 verbunden ist.

Der Kolben 22 trägt ein Paar Dichtungsringe 92 und ist mit der Kolbenstange durch einen mit einer Mutter versehenen Bolzen 94 verbunden, der in der in Fig. 5 gezeigten Lage des Kolbens in eine Ausnehmung 96 der Ventilabschlußkappe 66 eintritt.

Das Ventil 20 hat ein die Steuerbüchse 100 enthaltendes Gehäuse 98, das im Mittelteil eine Bohrung zur Aufnahme eines Teils des Schaftes 44 mit kleinerem Durchmesser aufweist.

Ein Paar Muttern 102,104 mit Ringflanschen 166 ist auf das in eine Ausnehmung 113 der Ventilabsehlutßkappe 66 ragende Ende des Schaftes· 44 aufgeschraubt. Die Mutter 104 ist von einer Druckscheibe 106 umgebern, die durch eine in der Ausnehmung 113 liegende Feder 144 leicht gegen die Steuerbüchse 100 gedruckt wird. Die Druckscheibe 106 liegt in einem erweiterten Teil der Ausnehmung 113, die dort eine Schulter 112· bildet. Die Steuerbüchse 100 ist fest zwischen der Mutter 104 und einer Schulter 114 des- Schaftes. 44 auf der anderen Seite der Steuerbüchse gehalten. Dieser Teil des Schaftes liegt in einer Ausnehmung des- angeschlossenen Sockels 36. Eine in dieser Ausnehmung liegende Feder 142 drückt eine Druckscheibe 108 gegen die Steuerbüohse. Die Druckscheibe 108 liegt in einem erweiterten Teil der Ausnehmung, die eine Schulter 110 bildet. Eine Anschlagscheibe 164 sitzt innerhalb der Ausnehmung auf dem Schaft 44.

Die Steuerbüchse hat in der Mitte einen Steuerbund 116 und an beiden Enden Steuerbunde 118 und 120, die größeren Durchmesser als der mittlere

Steuerbund haben. Hierdurch wird eine zentrierende Wirkung auf die Steuerbüchse ausgeübt.

Das Ventilgehäuse 98 hat eine Bohrung zur Aufnahme der Steuerbüchse 100 und. ein Paar in der Mitte liegende Ringkammern 122 und 124 sowie ein Paar Ringkammern 126 und 128 an den Enden. Die Kammern 122 und 124 sind Einlaßkammern und stehen mit einer Einlaßöffnung 130 (Fig. 10) in Verbindung, die über die Anschlußkuppliung 48 an die Zuführungsleitung 52 angeschlossen ist. Die Kammern 126 und 128 sind Auslaßkammern und münden in einen Längskanal 132 (Fig. 9), der über die Anschlußkupplung 50· an die Auslaßleitung 54 angeschlossen ist. Ein zweiter Längskanal 134 (Fig. 5, 6 bis 8 erstreckt «ich zwischen den Kammern 122 und 126, um einen Kanali 136 in der Ventilabsehlußkappe 66 anzuschließen, der mit der Ringleitung 70 in Verbindung steht.

Ein dritter Längskanal 138 im Gehäuse 98 erstreckt sich zwischen den Kammern. 124 und 128 (Fig. 10), um eine Leitung 140 in der Ventilabschlußkappe 66 anzuschließen, die in die Ausnehmung 69 einmündet.

Die Federn 142 und 144 haken normalerweise die S teuer büchse 100 in ihrer normalen oder neutralen Lage, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Die Grenzen der Bewegung der Steuerbüchse sind durch den Abstand zwischen den Druckscheiben io8, 106 von den Schultern 110 bzw. 112 bestimmt. Der Kolben 22 hat seine Normallage in der Mitte des Zylinders 64.

Die von der nicht dargestellten Pumpe kommende Flüssigkeit tritt durch die Öffnung 130 in das Ventil 20 ein und gabelt sich in zwei Ströme, die je auf eine Seite des mittleren Steuerbundes 116 gelangen. Die auf die linke Seite des mittleren Steuerbundes gelangte Flüssigkeit (Fig. 5 und 9) hat Zugang zur rechten Seite des Zylinders (Fig. 5), und zwar über die Kanäle 134, 136, die Ringleitung 70 und die Öffnungen 74. Die auf die rechte Seite des mittleren Steuerbundes gelangte Flüssigkeit hat Zugang zur linken Seite des Zylinders (Fig. 10), und zwar über die Kanäle 138, 140 und Ausnehmung 96. Überschüssige Flüssigkeit kehrt über die Leitung 132, die mit den Kammern 126 und 128 in Verbindung steht, in den Pumpenbehälter zurück (Fig. 9).

Da das System mit einem gewissen Flüssigkeitsdruck arbeiten muß, der bei hohen Lenkwiderständen etwa 50 kg/cm² beträgt, muß die Niederdruckdichtung 78 vor diesem hohen Druck geschützt werden.

Die Ringleitung 72 ist durch, einen Kanal 146 (Fig. 10) mit einer Ausnehmung 148 der Ventilabschlußkappe 66 verbunden, in die die Mutter 102 eintritt. Die Ausnehmung 148 ist durch einen Kanal 150 mit der Ausnehmung 69 verbunden. In dem Kanal· 150 ist ein federbelastetes Absperrventil· 152 (Fig. 5) vorgesehen, das einen Abstrom von Flüssigkeit aus der Ausnehmung 96 verhindert. Entwickelt sich zwischen der Dichtung 78 und dem Ventil 152 ein ausreichender Druck, so hebt sich dieses Ventil ab und die Flüssigkeit tritt in den Zylinder und wird ohne Verlust weiter im System benutzt.

Die gesamte zentrierende Kraft der Federn 142 und 144, die durch den Druck der eintretenden Flüssigkeit auf die Innenflächen der Steuerbunde an den Enden unterstützt wird, ist durch die Vor^u spannung dieser Federn bestimmt und entspricht üblicherweise einer Kraft am Handrad der Lenkspindel zwischen etwa 0,9 und 1,8 kg. Auf diese Weise erfolgt keine Verstellung der Steuerbüchse und damit keine Lenkung durch Kraft, wenn der Lenkwiderstand kleiner als die gesamte zentrierende Kraft ist. Das Fahrzeug wird dann von Hand durch das Zugglied 28 und den angeschlossenen Sockel 36 gesteuert.

Bei Betätigung zum Rechtseinschlag der Lenkung durch Drehen der Lenkspindel im Uhrzeigersinn wird, wenn der Lenkwideistand größer als die zentrierende Kraft ist, die Steuerbüchse durch die Vorwärtsbewegung des Zuggliedes 28 nach links verstellt (Fig. 10). Durch Abschluß der Kammer 128 durch den Steuerbund 120 am Ende und der Kammer 122 durch den mittleren S teuer bund 116 wird die durch die Einlaßöffnung 130 eintretende Flüssigkeit auf die vordere Seite des Zylinders 18 durch die Kanäle 138-, 140 geleitet. Der Zylinder wird dadurch nach vorn bewegt und dreht den Winkelhebel 10 um seinen Zapfen im Uhrzeigersinn. Die Zugstangen 12 werden nach links gezogen und die. Lenkräder nach rechts verschwenkt.

Wird die Lenkspindel 34 entgegen dem Uhrzeiger gedreht, um Linkseinschlag zu bewirken, so keihrt _9g sich die Wirkung entsprechend um.

Um Zerstörungen an den Teilen des Lenksystems· zu verhindern, wenn der Lenkwiderstand anormal hoch ist, wenn z. B. eines der Lenkräder gegen einen höhen Prellstein stößt, ist ein nicht dargestelltes Hilfsventil in der Einlassleitung vorgesehen.

In den Fig. 11 und 12 ist eine andere, eine Hilfskrafteinrichtung enthaltende Lenkung dargestellt. Das Ventil der Hilfskrafteinrichtung ist hier zwischen dem Lenkstockhebel' und den Zustangen vorgesehen, die Hilfskrafteinrichtung ist aber quer im Fahrzeug angeordnet. Der Schaft des Steuerventils ist unmittelbar mit dem Lenkstockhebel 30 verbunden, und das Ventilgehäuse und der Zylinder sind durch Befestigungen 156 unmittelbar an die Zugstangen 154 angelenkt. Die den Leitungen 52 und 54 entsprechenden Leitungen 158 und 160 sind Flüssigkeitsauslaß- und -einlaßleitungen. Die Kolbenstange 24 ist an dem Fahrzeugrahmen 162 verankert, so daß der Zylinder den beweglichen Teil der Hilfskrafteinrichtung darstellt.

Bei beiden Ausführungsfarmen wird bei Steuerung von Hand ein leichtes Spiel in beiden Richtungen infolge des Leerlaufweges bestehen, der durch den Abstand der Druckscheiben 106 und 108 von den Schultern 112 bzw. 110 bedingt ist. Wenn während der Lenkung von Hand ungewöhnliche Lenkwiderstände auftreten, verhindert die Anschlagscheibe 164 und der Flansch 166 wirksam ein Verwerfen der Druckscheiben.

Das Ventilgehäuse stellt das Rückstellglied der Hilfskrafteinrichtung dar, das sich in Richtung der Bewegung der Steuerhülse bewegt und jederzeit die Steuerhül'se abzufangen und die beiden Teile in eine Mittellage zu bringen bestrebt ist, wodurch, die Hilfskrafteinrichtung energielos gemacht wird.

Wenn auch der Ausdruck Flüssigkeit benutzt wurde und die Verwendung einer nicht zusammendrückbaren Flüssigkeit im Drucksystem zu bevorzugen ist, ist die Erfindung auch für Hilfskrafteinrichtungen anwendbar, die mit Druckluft arbeiten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Servolenkung mit Druckflüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge, die einen Servomotor mit einem Zylinder und einem mit dem Fahrzeug-

ao rahmen verbundenen Kolben, ferner ein Steuerventil mit einem Ventilglied und einem Ventilgehäuse enthält, die zwischen, zwei Teilen des die Lenkkraft, übertragenden Lenkgestänges eingeschaltet sind, wobei der Zylinder des Servomotors mit dem Ventilgehäuse starr verbunden ist und auf der dem Ventil abgewandten Seite ein Loch hat, während das Ventilgehäuse im Innern zwei Leitungen enthält, von denen die eine mit dem Loch im Zylinder, die andere mit dem dem Ventil benachbarten Ende des- Zylindern verbunden ist, gekennzeichnet durch ein den Zylinder (64) mit Abstand konzentrisch umgebendes rohrartiges Gehäuse (62), das eine Verbindung zwischen der einen innenliegenden Leitung (134, 136) und einer Mehrzahl von Löchern (74) in dem dem Ventil abgewandten Ende des Zylinders (64) bildet.
2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (62) von einem zweiten rohrförmigen Gehäuse (60) konzentrisch mit Abstand umgeben ist, und der Raum (72) zwischen den beiden rohrförmigen Gehäusen (60, 62) mit dem dem Ventil (100) zugewandten Ende (96) des Zylinders (64) durch ein einseitig öffnendes Ventil (152) und mit einer an der dem Ventil (100) abgewandten Seite des Zylinders (64) liegenden Flüssigkeitssammelkammer (86) zwischen einem Lager (76), einer Kolbenstange (24) und einer Flüssigkeitsabdiclitung (78) für diese Kolbenstange verbunden ist.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nt. 570107;
USA.-Patentsehriften Nr. 2 487 618, 2 392 985, 062 296.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 509 608 12.55