DE940094C - Lenkvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge mit einem eine Hilfskraft erzeugenden Kolbentrieb - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 8. MÄRZ 1956

F 10882 II/63 c

(V. St. A.)

Es sind Lenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge mit einem eine Hilfskraft erzeugenden, durch einen von der Lenksäule betätigten Steuerschieber gesteuerten Kolibatitrieb bekannt, bei dem die Lenksäule im Durchmesser derart reduziert ist, daß sie bei Lenkbelastung fcordiert und von einem am oberen Lenksäulenende mit ihr vereinigten Rohr umschlossen ist. Bei bekanntgewordenen Ausführungen werden Ventile zur Steuerung des Hilfskolbentriebes ausschließlich durch das die tordierbare Lenksäule umschließende Rohr betätigt, und die tordierende verhältnismäßig dünne Lenksäule hat lediglich die Aufgabe, bei jeder Lenkung die Lenkschnecke gegenüber dem Rohr nacheilen zu lassen, damit der Kraftzylinder der LenkhilfsvoT-richtung mit der Lenkung einsetzt, ehe die Lenkung durch Muskelkraft erfolgt. Eine derart ausgebildete Lenkung ist nicht feinfühlig, weil die Lenkung¹ ausschließlich durch Kraftbetridb erfolgt. Setzt die Kraftlenkung einmal aus, so' ist die gesamte Lenkvorrichtung in der Wirkung gefährdet. Hinzu kommt, daß bei der bekannten Ausbildung die Hilfskraft so· lange auf die Lenkung einwirkt, als das Lenkrad aus seiner Normalstellung bewegt ist. Daher kommt eine praktische Anwendung -des bekanntgewordenen Vorschlages kaum in Betracht.

Es ist ferner bekannt, die Wirkung des Kolbentriebes durch einen in Längsrichtung gegenüber der Wirkung von Federn nachgebenden oberen Lenksäulenteil auszulösen. Die bekannten Konstruktionen benutzen hierzu Schraubenfedern od. dgl., also Bauteile, die verhältnismäßig empfindlich sind. Erfindungsgemäß erfolgt die Verstellung des Steuerschiebers für den Hilfskolbentrieb durch eine Relativbewegung zwischen tordierender Lenksäule ίο und dem umschließenden Rohr. Hierdurch wird ermöglicht, das Lenken unter normalen Umständen ohne Kraftantrieb auszuführen, ohne daß das Spiel sich ändert oder eine Rückwirkung auf die Handlemkung ausgeübt wird. Gleichzeitig ist ein selbsttätig wirkender Kraftantrieb beim Lenken unter höherer Belastung ermöglicht. Die Straßenrückwirkung wird auf das Lenkrad bei Anwendung der Erfindung in ganz normaler Weise übertragen, ist aber auf einen Höchstwert begrenzt. Weiterhin ist die Lenkung gemäß der Erfindung sehr robust auszubilden sowie von einfacher Bauart und billiger Herstellungsmöglichkeit. Sie kann ohne bedeutende Abänderungen bekannter Lenkvorrichtungen ausgebildet werden. Auch die Montage einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lenkvorrichtung, ist einfach.

Erfindungsgemäß wird die in der Lenkschnecke sitzende, in an sich bekannter Weise die den Kolben steuernde Schiebereinrichtung zentral umschließende Lenksäule von einem am oberen Ende mit ihr vereinigten Rohr umschlossen und ist über einen Teil ihrer Länge im Durchmesser derart reduziert, daß sie bei größerer Lenkbelastung tordiert, so daß das Rohr und die Lenksäule eine Relativbewegung zueinander ausführen, die zur Verstellung des Steuerschiebers für den Hilfskolbentrieb dient.

Das die Lenksäule umschließende Rohr weist am unteren Ende eine Aussparung auf, durch die ein Ansatz der Lenksäule mit so viel Spiel hindurchtritt, daß er bei Erreichung der höchstzulässigen Torsion der Lenksäule an dem Rande der Aussparung anstößt und eine zwangläufige Kupplung des starren . Rohres mit der Lenkschnecke vermittelt.

Die Verbindung der Lenksäule mit dem diese zentral umschließenden Schieber erfolgt dadurch, daß die Lenksäule am unteren Ende einen in Achsrichtung der Lenksäule verlaufenden Querschlitz und das diese umschließende Rohr zwei schräg zur Achse verlaufende Schlitze aufweist, durch die ein zu beiden Seiten des Rohres hervorstehender Bolzen .hindurchtritt. Die hervorstehenden Enden dieses Bolzens greifen in den die Lenksäule mit dem Rohr umschließenden Schieber ein, um ihn bei Relativdrehung der Lenksäule zum Rohr hin und her zu bewegen.

Die Lenkvorrichtung gestattet, das Lenken unter normalen Umständen ohne Kraftantrieb auszuführen, ohne daß das Spiel sich ändert oder eine Rückwirkung auf die Handlenkung ausgeübt wird, während gleichzeitig ein selbsttätig wirkender Kraftantrieb beim Lenken unter höherer Belastung einsetzt. Die Straßenrückwirkung wird auf das Lenkrad in ganz normaler Weise übertragen, ist indessen auf einen Höchstwert begrenzt.

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

In der Zeichnung zeigt .

Fig. ι eine Seitenansicht einer Kraftlenkvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie II-II der

Fig· ι,

Fig. 3 den Längsschnitt nach der Linie HI-III der Fig. 1 und zusätzlich einen Teil des Lenkrades sowie den hydraulischen Kreislauf schematisch,

Fig. 4 den Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. i,

Fig. 5 den Vertikalschnitt nach der Linie V-V der Fig. 2,

Fig. 6 den Querschnitt mit teilweiser Ansicht nach der Linie VI-VI der Fig. 3,

Fig. 7 den Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6 und

Fig.- 8 den Teilschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 3,

Mit 11 ist das Lenkgehäuse einer Lenkvorrichtung gemäß der Erfindung bezeichnet. In dem Gehäuse 11 sitzt eine vertikale Lenkwelle 12. Diese wird von Lagern 13 gehalten. Ein Lenkarm 14 ist am unteren Ende der Lenkwelle 12 aufgesetzt und durch ein normales (nicht dargestelltes) Gestänge mit den lenkbaren Vorderrädern eines Kraftfahrzeuges verbunden. An seinem oberen Ende trägt die Lenkwelle 12 ein Schneckenrad 16, welches mit einer Schnecke 17 am unteren Ende einer Lenksäule 18 im Eingriff steht, die sich in im wesentlichen rechten Winkel zu der Lenkwelle 12 erstreckt. Die Schnecke 17 ist drehbar in dem Gehäuse Ii mittels Wälzlager 19 gelagert. Am oberen Ende der Lenksäule 18 ist ein Lenkrad 21 mittels Nut und Feder befestigt.

Um einen Kraftantrieb für die Lenkvorrichtung vorzusehen, weist das Gehäuse 11 einen Zylinder

22 auf, der im wesentlichen im rechten Winkel zur Lenkwelle 12 und an ihrem unteren Ende angeordnet ist. In dem Zylinder 22 ist ein Kolben 23 hin und her verschiebbar angeordnet. Der Kolben

23 hat in gewissem Abstand Kolbenköpfe 24, die n₀ miteinander durch axial sich erstreckende Schäfte 26 verbunden sind. Zapfen 27 sind in die Kolbenköpfe 24 eingesetzt und erstrecken sich nach innen. Sie legen sich gegen gegenüberliegende Seiten einer Rolle 28, die ihrerseits mittels Lagerung 31 auf dem Ende eines Kurbelärmes 29 angeordnet ist. Der Kurbelarm 29 ist auf die Lenkwelle 12 aufgesetzt, Und zwar zwischen der Verbindung der letzteren mit dem Lenkarm 14 und dem Schneckenrad 16. ■ ■

Zur Vereinfachung der Herstellung und des Zusammensetzens ist der Zylinder 22 an den Enden offen und durch Zylinderköpfe 32 verschlossen, die durch Halteringe 33 festgelegt sind. Ein Austreten von Flüssigkeit wird_ durch Dichtungsringe 34 verhindert, die in Umfangsnuten der Zylinderköpfe 32

vorgesehen sind. Wie sich insbesondere aus Fig. 5 ergibt, sind die Zylinderköpfe 32 mit axialen Durchlässen 36 versehen, die mit Leitungsrohren 37 über vergrößerte Vorsprünge 38 der Zylinderköpfe in Verbindung sind. Wird das eine Ende des Zylinders 22 unter Flüssigkeitsdruck gesetzt, so wird der Kolben 23 axial bewegt und dreht den Kurbelarm 29, hiermit auch die Lenkwelle 12, um eine Hilfskraft auf die letztere auszuüben.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Lenksäule 18 einen Zwischenteil 41 aufweist, der im Durchmesser derart reduziert ist, daß er unter Last eine größere Torsionsfähigkeit besitzt. Diese Torsion wird benutzt, um ein hydraulisches Ventil zu betätigen, das den doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder mit dem Kolben steuert.

Die Lenksäule 18 wird zwischen ihrer Verbindung mit der Schnecke 17 und dem Lenkrad 21 von einem Rohr 42 umschlossen. Das Rohr 42 ist mit dem oberen Ende der Lenksäule 18 mittels eines Bolzens 43 verbunden, um eine gleichzeitige Drehbewegung des oberen Teiles der Lenksäule mit dem Rohr zu sichern. Unmittelbar am unteren Ende des Rohres 42 sind geneigte Schlitze 44 und 46 an gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Fig. 6 und 8 zeigen, daß die Schlitze 44 und 46 an den gegenüberliegenden Enden des Rohres zueinander entgegengesetzt geneigt sind und daß ein jeder Schlitz mit Bezug auf eine Senkrechtebene zur Rohrachse ebenfalls eine Neigung aufweist. Die Lenksäule 18 hat einen Ouerschlitz 47, der sich in axialer Richtung erstreckt und die Schlitze 44 und 46 fluchtend schneidet.

Ein Bolzen 48 erstreckt sich durch die Schlitze 44, 46 und 47. Er reicht bis über die gegenüberliegenden Seiten des Rohres 42 hinaus. Eine relative Drehbewegung zwischen dem unteren Ende der Lenksäule 18 und des Rohres 42 ruft eine in bezug auf die Lenksäule axiale Bewegung des Bolzens 48 infolge der zueinander geneigten Schlitze 44, 46 und 47 hervor. Das Rohr 42 ist verhältnismäßig starr, während der Zwischenteil 41 der Lenksäule 18 infolge seines im Durchmesser reduzierten Querschnitts sich unter Last verdreht.

Der Zwischenteil 41 ist so ausgebildet, daß bei normalen Lenkverhältnissen, wie z. B. beim Geradeausfahren, die Lenksäule nur sehr wenig nachgibt. Greift indessen eine größere Lenklast an, beispielsweise beim Wenden oder Parken oder wenn Straßenwiderstände an den Reifen angreifen, so ist die Torsionswirkung an der Lenksäule erheblich. Diese erhebliche Torsionswirkung der Lenksäule ergibt im Verhältnis zu dem starren Rohr 42 eine axiale Bewegung des Bolzens 48.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß das Lenkgehäuse mit einer großen Bohrung 49 versehen ist. Deren Durchmesser ist ausreichend, um die Schnecke 1/ in eine Stellung einzusetzen, in der sie in das Schneckenrad 16 eingreift. Ein äußerer Lagerring 51 wird in die Bohrung 49 eingesetzt und durch einen Haltering 52 gehalten. Alsdann wird ein Ventilrohr S3 in die Bohrung 49 des Gehäuses eingesetzt. Es wird in axialer Richtung genau eingestellt und durch ein Gewindeteil 54 gehalten, der in ein Gewinde am Lenkgehäuse eingreift. Eine Kontermutter 56 verhindert, daß das Ventilrohr 53 sich axial verstellen kann.

Das Ventilrohr 53 ist mit Dichtungsringen 57 an jedem Ende versehen, um ein Austreten von Flüssigkeit zu vermeiden. Das Ventilrohr trägt im übrigen eine Anzahl öffnungen 59, 60, 61, 62 und 63.

Die Auslässe 59 und 61 stehen mit Leitungen 64 und 66 (schematisch dargestellt) in Verbindung. Diese vereinigen sich^zu einer gemeinsamen Rückflußleitung 6γ. Die Leitung 67 mündet in einen Flüssigkeitsvorratsbehälter 68 mit Filter, der über eine Leitung 69 mit einer Pumpe 71 in Verbindung steht. Die Pumpe 71 kann von irgendeiner an sich bekannten Art sein. Sie kann entweder durch die Maschine oder durch eine getrennte elektrische Kraftquelle angetrieben werden. · Die Druckseite der Pumpe 71 steht über eine Zufluß leitung 72 mit dem mittleren Einlaß 60 des Ventilrohres 53 in Verbindung. Die Durchlässe 62 und 63 des Ventilrohres 53 stehen über die Leitungen 37 mit beiden Enden des Zylinders 22 in Verbindung, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt.

In dem Ventilrohr 53 ist ein Steuerschieber 76 hin und her verschiebbar. Er ist ebenfalls mit Dichtungsringen T] an seinen Enden versehen. Der Steuerschieber 76 weist zwei Umfangsnuten 78 und 79 auf. In Neutrallage des Schiebers, wie in Fig. 3 dargestellt, befindet sich der zylindrische Teil des Schiebers zwischen den Nuten 78 und 79 gegenüber dem Einlaß 60 der Pumpe 71. Er ist indessen etwas schmaler als der Einlaß 60 und gestattet, daß Flüssigkeit unter geringem Druck durch das hydraulische System strömt, die in den Flüssigkeitsvorratsbehälter 68 durch die Auslässe 59 und 61 sowie die Leitungen 64, 66 und 67 zurückgeleitet wird. Ein Rückschlagventil 82 in einer Umgehungsleitung 81 beschränkt den Druck auf einen Höchstwert, wenn die Kraftbetätigungseinrichtung in Wirkung ist.

Das Ende des Steuerschiebers 76 ist mit einer ringförmigen Aussparung 83 versehen, in die die vorstehenden Enden des Bolzens 48 eingreifen. Die Bolzenenden werden durch Unterlegscheiben 84 und einen Haltering 86 gehalten. Der Steuerschieber 76 wird mit dem Bolzen 48 axial bewegt, je nach der relativen Winkelbewegung zwischen dem Zwischenteil 41 der Lenksäule 18 und dem Rohr 42.

Sobald die Belastung der Lenkvorrichtung so hoch wird, daß der im Durchmesser reduzierte Zwischenteil 41 der Lenksäule 18 tordiert, ruft die daraus sich ergebende relative Winkelbewegung zwischen dem Zwischenteil und dem Rohr eine axiale Bewegung des Bolzens 48 in einer oder der anderen Richtung hervor, je nachdem, ob die Lenkbelastung bei einer Rechts- oder Linkswendung auftritt. Wird die axiale Bewegung des Bolzens 48 und des Steuerschiebers 76 so groß, daß der letztere derart ausschlägt, daß die Verbindung zwischen dem Einlaß 60 und einer der Nuten 78 oder 79 hergestellt wird, so wird eine Verbindung von der

Pumpe 71 aus über die Zuflußleitung 72 und den Einlaß 60 in eine der Nuten 78 oder 79 in dem Schieber hergestellt. Von hier aus wird der Durchtritt durch die Durchlässe 62 oder 63 jeweils freigegeben. Auf diese Weise wird Flüssigkeitsdruck auf das eine Ende des hydraulischen Kraftzylinders 22 und den Kolben 23 gegeben. Dieser wird in dem Zylinder axial bewegt. Damit wird der Kurbelarm 29 winklig verstellt, der an der Lenkwelle 12 sitzt. Die angreifende Kraft erhöht die mit der Hand angewandte Lenkkraft. Gleichzeitig steht die gegenüberliegende Seite des hydraulischen Kraftzylinders 22 über die Leitung 37 am gegenüberliegenden Ende des Zylinders und die entsprechenden Durchlässe 62 oder 63 in dem Ventilrohr S3 und von hier aus durch die Ringnuten 78 und 79 in dem Steuerschieber 76 über die Durchlässe 59 oder 61 mit dem Vorratsbehälter 68 in Verbindung. Über die Leitung 69 fließt die Flüssigkeit zur Pumpe 71. Während der durch eine Hilfskraft unterstützten Lenkung, bleibt die mit der Hand ausgeübte Lenkkraft durch die Lenksäule 18 auf dem Schneckenrad, so> daß der Fahrer des Fahrzeuges ein lausreichendes Gefühl für die Lenkung beibehält und die Lenkung des Fahrzeuges sicher in der Hand hat.

Es ist ein besonderes Mittel vorgesehen, um schwere Lenkbelastungen durch Handbetätigung zu überwinden, wenn etwa irgendein Teil der hydraulischen Einrichtung versagen sollte. Aus den Fig. 3 und 7 ist zu erkennen, daß das untere Ende des Rohres 42 zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 87 aufweist. Die Ausnehmungen 87 umgeben diametral gegenüberliegende Vorsprünge 88, die an der Lenksäule 18 neben dem unteren Ende des Rohres 42 vorgesehen sind. Die Ausnehmungen 87 haben eine etwas größere Ausdehnung am Umfang als die entsprechende Umfangsdimension der Vorsprünge 88, so daß zwischen den gegenüberliegenden Enden der Aussparungen und der zugehörigen Vorsprünge ein gewisses Spiel herrscht. Dieses Spiel ist ausreichend, um eine freie relative Drehung zwischen dem inneren Ende des Rohres 42 und dem danebenliegenden Teil der Lenksäule zu gestatten, so· daß durch die relative Torsionsbewegung der hydraulische Kraftantrieb gesteuert werden kann. Versagt aber einmal die hydraulische Einrichtung, so legen sich die Vorsprünge 88 gegen eines der Enden der Ausnehmungen 87, so daß eine Drehung über das verhältnismäßig starre Rohr 42 auf das innerste Ende der Lenksäule 18 übertragen werden kann. Auf diese Weise können schwere Lenkbelastungen mit der Hand -überwunden und gesteuert werden. Das Maß des Angriffs der hydraulischen Krafteinriehtung über den hydraulischen Zylinder 22 ist abhängig von den Lenkerfordernissen. Eine gewisse . Torsionsbewegung des reduzierten Lenksäulenteiles 41 ergibt eine ausreichende Axialbewegung des Schiebers, um einen kleinen Durchgang für den Durchtritt von Druckflüssigkeit auf eines der Kraftzylinderenden zu erzeugen. Wächst die Lenkbelastung, so daß die Torsionsdrehung der Lenksäule entsprechend größer wird, so wird sich der Schieber um einen weiteren Betrag axial bewegen, und die Öffnung von der Pumpe zum Kraftzylinder wächst.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Lenkvorrichtung· für Kraftfahrzeuge mit einem eine Hilfskraft erzeugenden, durch einen von der Lenksäule betätigten Steuerschieber¹ gesteuerten Kolbentrieb, bei der die Lenksäule im Durahmesser derart reduziert ist, daß sie bei Lenkbelastung toordiert und von einem am oberen Lenksäulenende mit ihr vereinigten Rohr umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Steuerschiebers (76) für den Hilfskolbentrieb durch eine Relativbewegung zwischen tendierender Lenksäule (41) und dem umschließenden Rohr (42) bewirkt wird.

2. Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Zwischenteil (41) der Lenksäule (18) umschließende Rohr (42) am unteren Ende eine Aussparung (87) aufweist, durch die ein Ansatz (88) der Lenksäule (18) mit so viel Spiel hindurchtritt, daß er bei Erreichung· der höchstzulässigen Torsion der Lenksäule (41) an den Rand der Aussparung (87) anstößt und eine zwangläufige Kupplung des starren Rohres (42) mit der Lenkschnecke (17) vermittelt.

3. Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenksäule (18) am unteren Ende einen in Achsrichtung der Lenksäule (18) verlaufenden Querschlitz (47) und das diese umschließende Rohr (42) zwei schräg zur Achse verlaufende Schlitze (46) aufweist, durch die ein zu beiden Seiten des Rohres (42) hervorstehender Bolzen (48) hindurchtritt, dessen hervorstehende Enden in den den Zwischenteil (41) mit dem Rohr (42) umschließenden Steuerschieber (76) eingreifen, um ihn bei Relativdrehung der Lenksäule gegenüber dem Rohr (42) hin und her zu bewegen.

4. Lenkvorrichtung· für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (76) in einem seinerseits einstellbar in einem Rohrstutzen des Lenkgehäuses (11) sitzenden und für die Steuerung des Kolbens entsprechende Durchlässe (59 bis 63) aufweisendem Ventilrohr (53) verschiebbar ist.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 636 500; belgische Patentschrift Nr. 497 928; USÄ.-Patentschriften Nr. 2 213 271, 2321377, 368 135, 2 410 049, 2 432 721, 2 464 110.

Hierzu r Blatt Zeichnungen

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