DE939735C

DE939735C - Lenkgetriebe fuer Motorfahrzeuge

Info

Publication number: DE939735C
Application number: DEK18100A
Authority: DE
Inventors: Reginald Stuart Medlock; Charles Emery Fleming Stable
Original assignee: George Kent Ltd
Current assignee: Elster Metering Holdings Ltd
Priority date: 1952-05-16
Filing date: 1953-05-17
Publication date: 1956-03-01
Also published as: FR1080086A; BE522714A; GB735641A; CH326041A

Description

AUSGEGEBEN AM 1. MÄRZ 1956

K18100II/O3C

Die Erfindung bezieht sich auf Lenkgetriebe für Motorfahrzeuge, welche aus einer von Hand zu betätigenden Lenkvorrichtung, einer das Endglied der Lenkvorrichtung mit dem zu steuernden Teil kuppelnden Übertragungsvorrichtung und einem Hilfskraftantrieb mit einer Ventileinrichtung bestehen, die beim Lenken von Hand selbsttätig durch ein Organ betätigt wird, welches einen begrenzten toten Gang hat und durch die der Kraftantrieb ohne zusätzliches Gestänge auf das Lenkgetriebe wirken kann.

Bei einem bekannten kraftbetriebenen Lenkgetriebe arbeitet das Endglied der Lenkvorrichtung auf eine Anzahl von als Tellerventile ausgebildeten Steuerventilen, die im Kolben einer Krafteinheit angebracht sind, dessen Zylinder in der Übertragungsvorrichtung des Lenkgetriebes liegt, mit der der Kolben verbunden ist.

Bei einer anderen bekannten Konstruktion ist der Kolben des Kraftantriebes an der Steuersäule angebracht, und die Zufuhr des Druckmediums zu dem Kolben wird durch ein besonderes Gleitventil gesteuert, welches ebenfalls an der Steuersäule angebracht ist.

Die Erfindung hat sich, ausgehend von dem bekannten Lenkgetriebe mit Zahnstange und Ritzel, die Aufgabe gestellt, ein kraftbetäfigtes Lenkgetriebe zu schaffen, das einfach im Aufbau, stör-

unanfällig ist und in seinen Ausmaßen die Abmessungen eines normalen handbetätigten Lenkgetriebes nicht wesentlich übersteigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventileinrichtung durch die Enden einer Zahnstange der an sich bekannten Lenkgetriebegattung mit Zahnstange und Ritzel sowie in an sich bekannter Weise durch Kolben gebildet ist, in welchen die Zahnstangenenden mit einer begrenzten Gleitbewegungsmöglichkeit gelagert sind, wobei die Kolben mit den z.u steuernden Teilen verbunden sind und die zusammenwirkenden Oberflächen der Zahnstangenenden und der Kolbenbohrungen Regeldurchgänge aufweisen, wodurch der !5 Druck der Druckflüssigkeit gegen die Kolben durch

die Relativbewegung gesteuert wird. *

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im einzelnen beschrieben.

Fig. ι ist eine schematische Draufsicht auf die ^ao Vorderachse eines Motorfahrzeugs mit ■ der zugehörigen Lenkeinrichtung;

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Lenkgetriebe;

Fig. 2Ä gibt in vergrößertem Maßstab den Kraftantrieb mit seinen Steuermitteln wieder;

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch das Gehäuse der Lenkeinrichtung, der durch die Längsachse des die Zahnstange betätigenden Ritzels gelegt ist;

Fig. 4 und .5 sind Schalt- und Leitungspläne für den Kraftantrieb in zwei verschiedenen. Ausführungsformen.

In der Darstellung eines erfindungsgemäßen Ritzeizahnstangengetriebes nach Fig. 1 ist 1 ein rohrförmiges Gehäuse, in dem eine Zahnstange untergebracht ist, die mit einem Ritzel auf der Lenksäule 2 im Eingriff steht. Die Enden der Zahnstange.treten in dem normalen Getriebe über· das Gehäuse 1 heraus und sind durch Lenker 3, 3' mit den Lenkarmen 4,4' der zu lenkenden Räder 5,5' gekoppelt. Diese Art Getriebe ist allgemein bekannt; die Erfindung betrifft eine Anordnung, durch die diese Art Getriebe mit Kraft betrieben werden kann.

In Fig. 2, 2 A und 3 sind die Zahnstange und ihr Ritzel bei 6 und 7 angedeutet. Für den Erfindungszweck ist aber die Zahnstange von der Übertragungsstange getrennt gehalten, so daß sie dieser gegenüber eine begrenzte Bewegung, erhalten kann. Diese Bewegung wird benutzt, um Ventile zu betätigen, die die Zuleitung einer Druckflüssigkeit zu einem in dem Gestänge eingebauten Flüssigkeitsmotor regeln.

Wie weiter aus Fig. 2, .2 A und 3 hervorgeht, hat die Zahnstange 6 an ihren äußeren Enden zylindrische Köpfe 8, 9; diese sind in Bohrungen gleitfähig gelagert, die in Kolben 10, 11 ausgebildet sind, und die Kolben selbst können in Zylindern 12, 13 gleiten, die durch die Enden des Gehäuses 1 gebildet werden., Die beiden Kolben 10, 11 sind durch eine Verbindungsstange 14 miteinander verbunden; von den. Kolben gehen Schubstangen 15, t:6 aus, deren äußere Enden durch Kugelgelenke 17, 18 mit den Lenkern 3, 3' verbunden sind.

Die Enden des Gehäuses sind durch kolbenartige Stopfen 19, 20 abgeschlossen, in denen die Schubstangen 15, 16 gleitfähig gelagert sind. Diese Stopfen werden in ihrer Stellung durch Schraubringe 19', 20' gehalten und bilden mit den Außenflächen der Kolben 10, 11 die Arbeitskammern 21, 22 eines flüssigkeitsbetriebenen Kraftantriebes, der auf diese Weise in das Übertragungsgestänge von der Zahnstange 6 zu den Straßenrädern 5, 5' eingebaut ist. Dieses Gestänge umfaßt die Kolben 10, τι, die Verbindungsstange 14, die Schubstangen 15, 16 und die Lenker 3, 3'.

Wie aus den Fig. 2 und 2 A hervorgeht, die den Mechanismus in Ruhestellung zeigen, ist zwischen den Köpfen 8 und 9 an der Zahnstange 6 und den Enden der Bohrungen in den Kolben 10, 11 je ein Spielraum vorgesehen, der mit C bezeichnet ist. Dieser Spielraum gestattet eine begrenzte freie Be^ wegung zwischen der Zahnstange 6 und der Kraftübertragung, genauer gesagt, dem Kolben in der Kraftübertragung. Diese begrenzte Bewegung wird benutzt, um einen Regelventilmechanismus zu betätigen, der die · Flüssigkeitszufuhr zum Motor steuert. Mit anderen Worten: Die Bewegung der Zahnstange 6 als Folge ihrer Betätigung durch die Drehung der Lenksäule 2 von Hand leitet eine Kraftäußerung des Motors zur Kraftübertragung ein.

In der dargestellten Konstruktion sind die beiden Arbeitskammern 21, 22 so eingerichtet, daß sie durch Einlaßkanäle I dauernd mit der Hochdruckseite von zwei Leitsystemen einer Druckflüssigkeit in Verbindung stehen, deren Niederdruckseite durch einen Auslaß O an die Kammer 23 zwischen den Kolben 10, 11 angeschlossen ist. So bilden die beiden Kolben 10, 11 und ihre Verbindungsstange 14 einen doppelt wirkenden Druckflüssigkeitsmotor.

Der durch die Bewegung der Zahnstange 6 betätigte Ventilmechanismus steuert die Verbindung der beiden Arbeitskammern 21, 22 mit der Auslaßkammer 23; die in den Fig. 2, 2 A und 3 gezeigte Ventilanordnung gehört dem Schieber- oder Gleitkolbentyp an. So sind die beiden Steuerköpfe 8, 9 an der Zahnstange 6 mit Überströmkanälen 24, 25 ausgestattet, in die Steuerdurchlässe 26,27 münden, die sich nach außen zu der Oberfläche der Köpfe erstrecken, die in der Bohrung der Kolben 10, 11 gleiten; diese Kanäle 24, 25 sind dauernd zur Auslaßkammer 23 hin offen. Die mit den S teuerköpfai zusammenwirkenden Oberflächen der Kolbenbohrungen sind mit Überströmkanälen 28, 29 ausgestattet, in die Steuerdurchlässe 30, 31 münden, die ihrerseits wieder mit den Steuerdurchlässen 26, 27 in den Köpfen 8, 9 zusammenwirken, Die Kanäle 28, 29 in den Kolben sind dauernd nach den Arbeitskammern 21, 22 hin offen.

Wenn der Mechanismus im Gleichgewicht ist, so sind die Steuerdurchlaßpaare 26, 30 und 2,J, 31 gleich weit offen. Die Druckflüssigkeit, die den beiden Arbeitskammern 21, 22 zugeführt wird, kann also gleichmäßig in die Niederdruckkammer 23 übertreten. Daher ist der auf die beiden Kolben 10, wirkende Drück gleich, aber entgegengesetzt, so daß die Kolben und folglich auch das Übertragungs-

glied 14, von dem sie ein Teil sind, auf seiner Stelle gehalten werden. Wenn aber durch eine Drehung der Lenksäule 2 von Hand die Zahnstange 6 durch das Ritzel 7 in der einen oder anderen Richtung bewegt wird, so kommen die Durchlässe 26 oder 2.J in dem einen der Köpfe 8, 9 vollständiger zur Deckung mit den Überströmkanälen 30 oder 31 in dem zugehörigen Kolben, während die Durchlässe in dem anderen Kopf entsprechend außer Deckung mit den Uberströmkanälen im zugehörigen Kolben kommen. Hierdurch wird der Druck auf einen der Kolben 10, 11 erhöht, während der auf den anderen Kolben wirkende Druck verringert wird: als Folge davon bewegen sich die Kolben gemeinsam und üben auf die Übertragungselemente eine Kraft aus. Die Kolben bringen bei ihrer Bewegung (falls sich die Zahnstange nicht weiterbewegt) die Durchlässe in ihre normale Stellung zurück und führen so· eine Nachführwirkung herbei.

Die Größe der freien Relativbewegung der Zahnstange 6 gegenüber den Übertragungselementen (entsprechend dem Spielraum C) ist nur. begrenzt; denn sie braucht nur hinzureichen, um die Betätigung des Ventilmechanismus einzuleiten: eine Ver-Schiebung um etwa 0,05 bis 0,125 mm reicht schon aus, um zwischen den beiden Kolben eine Druckdifferenz hervorzurufen. Falls die Kraftzufuhr einmal unterbrochen sein sollte, würde nach Überwindung des Spiels C die Zahnstange 6 an den einen oder anderen Kolben anstoßen und nun wie in einem normalen handbetätigten Getriebe arbeiten, indem die Zahnstange nunmehr als unmittelbares Schubglied Kraft zwischen dem einen oder anderen Kopf 8 oder 9 und dem einen oder anderen Kolben 10 oder 11 übertragen würde. Die Größe dieser freien Bewegung würde dem toten Gang vergleichbar sein, wie er in jedem normalen Getriebe vorkommt.

Die Steuerdurchlässe 26, 30 und 27, 31 in der Anordnung nach Fig. 2 sind in Wirklichkeit ringförmige Nuten in den Steuerköpfen 8, 9 und in den Bohrungen der Kolben 10, 11. Diese Nuten haben Öffnungen, die von ihnen zu den Überströmkanälen führen. Die Verwendung dieses Ventiltyps ist vorteilhaft insofern, als damit der Aufbau eines Enddruckes vermieden wird, der die Regelwirkung, wenn sie einmal eingeleitet ist, außer Kontrolle geraten lassen könnte. Es ist klar, daß der Kraftantrieb in beiden Richtungen wirkt. Hierfür werden zur Steuerung des Kraftantriebes nur zwei Ventileinrichtungen benötigt. Diese sind in der besonderen Ausbildung als Kolbenschieber besonders geeignet für den erfindungsgemäßen Getriebetyp.
Es ist wünschenswert, entgegen der Bewegung der Köpfe 8, 9 eine federnde Belastung auf die Zahnstange 6 aufzubringen, um das Steuern mit Gefühl ausführen zu können. Zu diesem Zweck können die Endflächen der Köpfe 8, 9 auf elastische Puffer 32 auf treffen, die unter der Wirkung von Federn 33 stehen; diese Federn leisten der begrenzten freien Bewegung der Zahnstange etwas Widerstand und geben so das gewünschte Gefühl bei der Betätigung. Die Steuerköpfe können dabei in den Enden der Stangen 15, 16 gleiten, in denen gleichzeitig die Federn 33 untergebracht sind.

In dem Schalt- und Leitungsplan der Fig. 4 ist für die Förderung der Druckflüssigkeit eine Einzelpumpe 57 verwendet. Von ihrer Auslaßseite aus führen zwei Rohrleitungen 58, 59 zu den Arbeitskammern 21, 22; beide Leitungen sind mit Drossel- stellen 60 versehen. Die Saugseite der Pumpe 57 ist an einen Behälter 61 angeschlossen, der über eine Leitung 62 mit der Niederdruckkammer 23 in Verbindung steht; damit sind die beiden Strömungskreise für die Druckflüssigkeit vervollständigt.

In der Anordnung nach Fig. 5 sind zwei Pumpen (oder eine Duplexpumpe) 63 benutzt, um die beiden Arbeitskammern 21, 22 zu speisen; sie werden ebenfalls aus einem Behälter 61 gespeist. In diesem Falle erfolgt die Druckregelung dadurch, daß mit den Speiseleitungen 58, 59 für die Arbeitskammern Rückleitungen 64, 65 verbunden sind, in die Druckregelventile 66, 67 eingebaut sind. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anwendung an Getrieben mit Ritzel und Zahnstange wie in Fig. 1 bis 3, wobei die Arbeits- oder Druckkammern und die Auslaß- oder Niederdruckkammer durch die Bezugsnummern 21, 22 bzw. 23 angedeutet sind.

Als eine Sicherheitsmaßregel würde man das Moment, das man mit dem Kraftantrieb ausüben kann, auf den Höchstwert begrenzen, der bei Handsteuerung in einem Getriebe ohne Kraftantrieb normalerweise erforderlich ist. Wenn dann der Kraftantrieb einmal versagt, so kann der Fahrzeugführer die höchste Wirkung, die sich mit dem Kraftbetrieb erreichen läßt, ebenfalls gewinnen.

Claims

Patentansprüche:

i. Lenkgetriebe für Motorfahrzeuge, welches aus einer von Hand zu betätigenden Lenkvorrichtung, einer das Endglied der Lenkvorrichtung mit dem zu steuernden Teil kuppelnden Übertragungsvorrichtung und einem Hilfskraftantrieb mit einer Ventileinrichtung besteht, die beim Lenken von Hand selbsttätig durch ein Organ betätigt wird, welches einen begrenzten toten Gang hat und durch die der Kraftantrieb ohne zusätzliches Gestänge auf das Lenkgetriebe wirken kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung durch die Enden einer Zahnstange (6) der an sich bekannten Lenkgetriebegattung mit Zahnstange und Ritzel sowie in an sich bekannter Weise durch Kolben (10, 11) gebildet ist, in welchen die Zahnstangenenden (8) mit einer begrenzten Gleitbewegungsmöglichkeit gelagert sind, wobei die Kolben mit den zu steuernden Teilen verbunden sind und die zusammenwirkenden Oberflächen der Zahnstangenenden und der Kolbenbohrungen Regeldurchgänge (26, 30 bzw. 27, 31) aufweisen, wodurch der Druck der Druckflüssigkeit gegen die Kolben durch die Relativbewegung gesteuert wird.
2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den zu steuernden Teilen gekuppelten Kolben (10,11) in Zylindern

(12,13) gelagert sind, welche sich an den Enden des Gehäuses (i) für die Zahnstange (6) befinden, wobei die Kolben durch eine Verbindung (14) miteinander gekuppelt sind.
3. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Zylinder durch Leitungen (58, 59) mit einer Seite eines Umlaufdruckflüssigkeitssystems verbunden sind, während der Zwischenraum (23) in dem Gehäuse zwischen den Kolben (10, ir) durch eine Leitung (62)_/mit der anderen Seite desselben verbunden ist.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 822 485;
französische Patentschrift Nr. 999 240;
USA.-Patentschriften Nr. 2 362 930, 2 368 135, 376 804,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

I 509 661 2.56