DE947047C - Hilfskraft-Lenkeinrichtung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hilfskraft-Lenkeinriahtung·, insbesondere für Kraftfahrzeuge.

Grundsätzlich, wird bei allen bekannten Hilfe kraft-Lenkgetrieben eine geringe Relatiwerschiebung innerhalb des Lenkmechandsmus, die beim anfänglichen Drehen des Lenkrades unter der Ein>wiiikuing des Lenkwiderstandes auftritt, dazu ausgenutzt, ein -hydraulisches· Ventil oder einen elektrischen Schalter zur Steuerung der Druckflüssigkeit oder des elektrischen Stromes zu betätigen, welche dann ihrerseits über einen Hilfskraftmotor das Verschwenken der Räder bewirken. Nach dem • Verschwenken der Räder wird die zuvor erwähnte Relaitiwertsdhiebung wieder rückgängig gemacht, indem das Steuerventil oder der Steuerschalter durch eine Nachlaufschaltung in seine Ruhe- oder Ausgangsstellung zurückkehrt.

Wenn das Lenkgetriebe aus einer gewöhnlichen (Zylinder) Schnecke und einer Getrieberolle besteht, ist es konstruktiv am bequemstem, die Schnecke begrenzt axial verschiebbar gegenüber der Getrieberolle anzuordnen und dann diese Ver-

Schiebung zur Betätigung des Motorsteuerventilis zu verwenden. Hilfskraft-Lenkgetriebe der vorgenannten Art sind in einer großen Anzahl bekannt.

Es ist bereits bekannt, daß Lenkgetriebe mit Globoidschnecken und Lenkrollen den üibliahen zylindrischen Schneckengetrieben mechanisch weit überlegen sind. Bei dem Versuch, für die vorerwähnten Hilfskraft-Lenkgetriebe Globoidschnecken ίο zu verwenden, ergaben sich jedoch beachtliche Schwierigkeiten, da normalerweise bei einer GIo^ boi.dschneckenverzajhnung die Teilkreise der Getrieberolle und der Schnecke einander gleich sind und in einer durch die Achse der Schnecke gehenden Ebene' liegen, so daß keine axiale Verschiebung zwischen der Globoidschnecke und Getrieberolle erzielt werden kann, weil der Eingriff der Schnecke in die Getrieberolle dies unmöglich macht. Die einzige Möglichkeit, eine solche Rel'atiwerschiebung zu erzielen, bestand bisher darin, die Globoidschnecke und ihre Getrieberolle mit größerem axialem Abstand voneinander anzuordnen, so· daß sich ihre Teilkreise nicht mehr berühren. Hierdurch wurde aber die Lenkgenauigkeit in der Normalstellung, d. h. bei Geradeausfahnt, in hohem Maße verschlechtert, und es· muß eine solche Anordnung im Hinblick auf die Fahrsicherheit als großer Nachteil angesehen werden.

Aus den vorerwähnten Gründen wurde bei den bekannten Lenkgietrieiben, welche Globoidschneckengetriebe verwenden, im allgemeinen die Getriebeschnecke axial unibeweglich gegenüber der Getrieberolle angeordnet und die Relatiwearschiebung zur Ventilbetätigung auf andere, wesentlich kompliziertere Weise hervorgerufen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber d_;arin, die Globoidschnecke und ihre Getrieberolle so zu bemessen, daß die Schnecke sich axial gegenüber der Getrieberolle verschieben kann und dabei · trotzdem in der Normalstellung einen vollkommenen kinematischen Eingriff zwischen der Schnecke und der Getrieberolle sicherstellt.

Zum vorerwähnten Zweck wird erfindüngsgemäß der Teilkreis der GetrieiberoLle kleiner ausgebildet als der Teilkreis der Schnecke, wobei die beiden Getriebeteile so angeordnet .sind, daß sich ihre Teilkreise an der Stelle des geringsten Schneökendurchmessers berühren!, wenn sich Schnecke und Getrieberolle in der relativen Mittelstellung befinden. Durch diese Anordnung werden die Lenkgetriebe in hohem Maße vereinfacht, und es wird trotzdem eine vollständige Fahrsicherheit gewährleistet.

Vorzugsweise ist die Sohnecke fest auf eine Lenkspindel aufgesetzt, die in ihren Lagerungen axial verschieblicfa angeordnet ist.

Von besonderem Vorteil ist es auch, wenn eines der relativ verschieblichen Ventiltaile des Steuerventils, welches den· Hilfskraftmotor mit Druckflüssigkeit, beispielsweise öl, versorgt, von einer Hülse gebildet wird, die gegenüber dem anderen, von. einem festen Gehäuseteil gebildeten Ventil teil axial verschieblioh, jedoch gegen Verdrehen gesichert, auf der Lenkspindel gelagert ist.

Die in den vorstehenden beiden Absätzen angegebenen Merkmale sind für sich allein bekannt und haben sich in der Praxis bei üblichen Zylinderschneckengetrieben in hohem Maße bewährt. Die Verwendung dieser zwei vorerwähnten, Merkmale in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Globoidschnecken-Lenkgetriebeauslbildung ist jedoch neu, so daß die beiden Unteransprüche nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch Patentschutz genießen sollen:

Die Erfindung wird _ in der Beschreibung der Zeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt. In dieser zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes an einem Fahrzeug und

Fig. 2, 3 und 4 vergrößerte Ansichten der Schnecke und des Geitriebesektors in verschiedenen Stellungen.

In Fig. ι sind mit 10 die Vorderräder eines Fahrzeuges bezeichnet, die durch die Drehung einer Lenkspindel 12 verstellt weiden, an deren einem Ende eine Getriebeschnecke 14. in eingewölbter Ausführung angeordnet ist. Eine Getrieberolle 16 ist in kämmender Verbindung mit der Getriebe^ schnecke vorgesehen. Sie -ist drehbar auf einem Schwenkzapfen 22 gelagert, der von einem Ende eines Schwinghebels 18 getragen wird, dessen anderes Ende mit einem Lenkstockhebel 20 verbunden ist. Der Schwinghebel 18 ist in einem Gehäuse 19 gelagert. Die Getrieberolle ist um die Achse des Schwinghebels ails Mittelpunkt verschwenkbar angeordnet, die auch den Mittelpunkt des Grundkreises der Getrieberolle bildet. Der Lenkstockhebel 20 ist mit dem Spurhebel 24 der Räder 10 durch eine Lenkgestängeanordnung verbunden, die eine rechte und eine linke Spurstange 26, eine innere Spurstange 28 und einen Zwisohenhebel 30 umfaßt, der mit einem Ende am Fahrzeugrahmen! 32 angelenkt ist. Soweit betrifft die Beschreibung Lenkteile, die für eine übliche, durch Hand betätigte Lenkung eines· Fahrzeuges· unter Verwendung einer gewölbt ausgeführten Schnecke und eine Getrieberolle vorhanden sind. Bei einem solchen bekannten Lenkgetriebe ist die Welle, auf welcher die Getriebeschnecke angeordnet ist, gegen axiale Verschiebung gesichert. Hierbei habeni die Getriebeirolle und die Getriebeschnecke die gleichen Grundkreise.

Dieses normale Lenkgetriebe ist hier mit einem hydraulischen System kombiniert, um einen Hilfskraft-Lenkmechanismuis zu schaffen, bei dem ein Hilfskraftmotor 34 zwischen der inneren Spurstange 28 und dem Fahrzeugrahmen· 32 angeordnet ist. Der Hilfskraftmotor 34 hat einen Kolben. 36, eine Kolbenstange 38, die mit dem Fahrzeugrahmen 32 verbunden ist, und einen Zylinder 40, der an der inneren Spurstange 28 befestigt ist. Der Kolben 36 iao teilt den Zylinder 40 in zwei Kammern-, die fortwährend mit ringförmigen Kanälen 42 bzw. 44 eines Steuerventils 45 über Leitungen 46 und 48 in Verbindung stehen. Ringförmige Kanäle 50, die im Innern des Ventilgehäuses. 52 angeordnet sind, münden. in eine gemeinsame Leitung 54, die an

einen nicht dargestellten Behälter des Strömungsmittels angeschlossen ist. Ein ringförmiger Kanal 56, der im Innern des Gehäuses 52 ausgebildet ist, steht mit einer Eindaßleitung 58 in Verbindung, die an eine nicht dargestellte, unter Druck stehende Zuleitung des Strömungsmittels angeschlossen ist. Die ringförmigen Kanäle 42 und 44 sind an der Außenseite einer Hülse 60 angeordnet, die konzentrisch auf der Lenkspindel 12 liegt und von Kugellagerlaufringen 62 begrenzt wird. Diese Kugellagerlaufringe liegen an einer Unterlegscheibe 64 bzw. Mutter 66 an. Die Unterlegscheibe 64 liegt andererseits an einer Schulter 68 der Lenkspindel. Die Mutter 66 hält diese gesamte Anordnung, die die Teile 60, 62 und 64 umfaßt, in fester Lage im Hinblick auf eine Axialbewegung der Lenkspindsl. Ein röhrenförmiges Glied 70 ist konzentrisch zu der Lenkspindel angeordnet und liegt zwischen letzterer und der Hülse 60. Die Hülse kann nicht mit der Lenkwelle umlaufen, aber sie kann mit der Lenkwelle in axialer Richtung verschoben werden. Die ringförmigen Kanäle 42 und 44 befinden sich zwischen dem Einlaßkanal 56 und den ringförmigen Kanälen 50 und reichen über die Ränder der Kanäle 50 und 56, wenn sich die Hülse 60 in neutraler Stellung befindet. In neutraler Stellung kann das Strömungsmittel, das in den Einlaßkanal 56 tritt, ungehindert in die Kanäle 42 und 44 fließen, von denen das Strömungsmittel in die Kanäle 50 eintritt, die mit dem nicht dargestellten Behälter verbunden sind. Diese Anordnung des Ventils mit fortwährendem Umlauf des Strämungsmittels durch das System beruht auf den niedrigen Drücken überall in dem System und einer nur leichten Pumpenbeaufsohlagung. Eine axiale Verschiebung der Hülse 60 in jede Richtung aus der neutralen Stellung vergrößert die Überlappung zwischen dem Einlaßkanal 56 und einem der Kanäle 42 und 44 und vermindert die Überlappung zwischen dem Einlaßkanal 56 und dem anderen der Kanäle 42 und 44. Diese axiale Bewegung der Hülse steigert gleichzeitig die Überlappung zwischen einem der Kanäle 42 und 44 und einem der Kanäle 50 und vermindert die Überlappung zwischen dem anderen der Kanäle 42 und 44 und dem anderen Kanal 50. Infolgedessen steigt der Druck des Strömungsmittels in einem der Kanäle 42 und 44 und in dem Ende des Zylinders an, das mit diesem einen Kanal in Verbindung steht. Die Überlappung zwischen dem anderen der Kanäle 42 und 44 und einem der Kanäle 50 wird vergrößert, wodurch ein freier Abfluß ,des Strömungsmittels von diesem Ende des Zylinders geschaffen wird, der mit jenem anderen der Kanäle 42 und 44 in Verbindung steht.

Die Hülse 60 wird federnd in ihrer neutralen Stellung durch eine vorgespannte Feder 72 gehalten, die zwischen den angrenzenden Enden: eines koaxial zu ihr angeordneten Kolbens 74 vorgesehen: ist. Die nach außen liegenden Enden des Kolbens 74 stoßen an Ansätze 76 und 78 des Ventilgehäuses und die Kugellagerlaufringe 62. Es sind mehrere Kolben und Federn rund um die Lenkspindel angeordnet; aber nur eine derartige Anordnung ist gezeigt. Die Enden des Ventilgehäuses 52 sind bei 80 und 82 mit Ausnehmungen versehen, um die Lagerlaufringe 62 aufzunehmen, wenn die Hülse 60 und die Spindel in axialer Richtung verschoben werden. Eine Axialbeiwegunig der Lenkspindel muß zuerst die Spannung der Feder 72 überwinden. Dieser Ventilsteuermechanismus ist an sich bekannt.

Ein Hauptpunkt der Erfindung beruht in der Ausführung und Anordnug der gewölbt ausgeführten Schnecke 14 und der Getrieberollle 16 derart, daß eine axiale Verschiebung der Lenkwelle 12 ohne Einfluß zwischen den Getriebeteilen erfolgen kann. Die Lenkspindel 12 ist verschiebbar für eine Axialbewegung auf Umfangsiagern 84 gelagert, die an jeder Seite der Schnecke 14 angeordnet sind. Für Geradeausfahr stellung der Räder 10 befindet sich die Getrieberolle 16 normalerweise in der Höhlung ,oder mittleren Stelle der Getriebeschnecke (Fig. ι und 2). In dieser mittleren Lage der Getrieberolle liegen die Grundkreisradien 86 und 88 der Schnecke und der Gatrieberolle in der gleichen Ebene. Die Grundkreise der Getriebeteile 14 und 16 sind ungleich, und ihre Grundkreise 90 und 92 berühren sich in der Senkung oder mittleren Stelle der Getriebeschnecke. Wenn sich die Getriebeteile in der Stellung gemäß Fig. 2 berühren, tritt ein Druck zwischen den Getriebezähnen hauptsächlich längs der Grundkreise der Getfcriebeteile auf. In dieser Stellung des Getriebes ist daher ein enger Eingriff zwischen den Getriebezähnen vorhanden. Wenn jedoch die Getrieberolle in einer Richtung aus dieser mittleren Stellung verschwenkt wird, wird der Zahneingriff lose, wodurch Spiel entsteht. Dieses Spiel erlaubt eine axiale Verschiebung der Schnecke ohne Beeinflussung zwischen den Getriebeteilen.

Da die Getriebeschnecke geschnitten worden ist (Fig. 3), um mit einer Getrieberolle zu kämmen, die einen Grundkreis hat, der größer als der Grundkreisradius 88 der Getrieberolle 16 ist, verschiebt eine Verschwenkung der Getrieberolle 16 um den Mittelpunkt C₁ aus der mittleren Stellung den Berübrungsdruck aus der Stelle längs der Grundkreise der Getriebeteile zu einem Punkt an der Getriebeschnecke zwisahen dem Grundkreis und dem Kopfkreis. Während einer Lenkung, d. h. auf eine Drehung der Lenkspindel 12 hin, wird der Widerstand, der durch eine Verstellung der Räder 10 auftritt, als eine Kraft auf den Schwinghebel 18 übertragen, die auf die Getriebeschnecke derart zurückwirkt, daß der Mittelpunkt des Grundkreises der Getriebeschnecke aus dieser Fläche und dadurch auch die Hülse 60 aus ihrer neutralen Stellung verschoben wird (Fig. 4). Diese axiale Verschiebung der Schnecke wird durch eine Betrachtung der Fig. 2, 3 und 4 deutlich. In den Fig. 2 und 3 liegt die Schnecke im wesentlichen zentral zwischen den Lagern 84, wie durch die Abstände A und B zwischen der Getriebeschnecke und den Lagern 84 gezeigt ist. In Fig. 4 ist der Abstand B vergrößert, da die Schnecke und die Spindel infolge des Wider-Standes nach links verschoben worden sind, der

gegen, eine Verschwenkung der Getrieberolle um den Mittelpunkt C₂ auftritt.

Der Druck des Strömungsmittel« wirkt nun in den Hilfskraftootor 34 in der Weise, daß der Schwinghebel in einer Richtung gedreht wird, in der der Mittelpunkt C₂ in die Fläche, die C₁ enthält (Fig. 3), zurückgeführt und dabei die Hülse 60 in ihre neutrale Stellung zurückgeschoben wird.

Die Wirkungsweise des Lenkmechanismus ist folgendermaßen: Es wird ein Zustand angenommen, bei dem keine Lenkung erfolgt, und die Räder 10 siah in der Stellung für Geradeausiahrt befinden. Die Teile des Systems befinden sich zu dieser Zeit in der Stellung, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. Ein unter Druck stehendes Strömungsmittel, das sich in dem Einlaßkanal 56 befindet, wird in gleicher Weise auf die Kanäle 42 und 44 aufgeteilt, die mit entgegengesetzten Enden, des Zylinders 40 in Verbindung stehen. Von. den. Kanälen 42 und 44 fließt das Strömungsmittel in die Kanäle 50 und von da in die gemeinsame Rückführung-54. Das System befindet sich zu dieser Zeit in einem ausgeglichenen Zustand.

Nun werden die Bedingungen einer Lenkung nach rechts angenommen, was einer Verstellung der Räder 10 im Uhrzeigersinn um die Achsen ihrer Lenkzapfen gleichkommt. Zu diesem Zweck wird die Lenkspindel 12 in Richtung des Pfeiles gedreht. Wenn der Widerstand zur Verstellung der Räder größer ist als der Widerstand, der gegen die axiale Verschiebung der Lenkwelle auftritt (was immer der Fall unter normalen Lenkbedingungen ist), wird die Spindel nach links verschoben (Fig. 4). Dadurch steigt die Überlappung zwischen. dem Einlaßkanal 56 und dem Kanal 44. Der letztere Kanal steht mit dem unteren Ende des Zylinders 40 über die Leitung 48 in Verbindung. Der Druck in dem unteren Ende des Zylinders steigt dadurch an. Das obere Ende des Zylinders steht mit dem Kanal 42 durch die Leitung.46 in Verbindung. Die Überlappung des Kanals 42 über den Kanal 50 ist an der linken Seite angewachsen, wodurch ein verhältnismäßig freier Abfluß aus dem oberen Ende des Zylinders zu der Leitung 54 ermöglicht wird. Der Unterschied zwischen den Drücken in den Enden des Zylinders 40 und die Auswirkung auf die beiden Seiten des Kolbens 36 verstellt den Lenkstockhebel 20 über die innere Spurstange 28 in einer Richtung entgegen· dem Uhrzeigersinn. Dadurah werden· die Getriebesohnecke und die Spindel so nach rechts zurückgeführt, wie in Fig. 3 gezeigt, um dadurch die genannten Folgerungen auszulösen. Die Hülse 60, welche nach links geschoben worden war, wird in die Stellung- gemäß Fig. 1" zurückgeführt. . '

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Hilfskraft-Lenkeinriohtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welcher bei Betätigung der Lenkung eine auf der Lenkspindel befestigte Getriebeschnecke unter der Einwirkung des Lenkwiderständes, eine begrenzte relative axiale Verschiebung zwischen der Getriebeschneoke und der damit ilm Eingriff stehenden Getrieberolle hervorruft und die Verschwenkung der Getrieberolle auf den zu steuernden Radsatz übertragen wird und die relative axiale Verschiebung dazu dient, einen zur Lenkung der Räder vorgesehenen Hilfskraftmotor in der gewünschten Richtung anzutreiben, wobei die Getriebeschnecke mit der Getrieberolle globoidverzahnt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilkreis (92) der Getrieberolle'(i6) kleiner ist als der Teilkreis (90) der Getriebeschnecke (14) und die beiden im Eingriff stehenden Getriebeteile (ϊ4, 16) so angeordnet sind, daß sich ihre Teilkreise berühren, wenn die Getrieberolle sich in der relativen ,Mittelstellung befindet und mit der' Getriebeschnecke im Bereich ihres geringsten Durchmessers im Eingriff steht.
2. 2. Hilfskraft-Lenkeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine fest mit der Getriebesahnecke (14) verbundene Lenkspindel (12) in ihren Lagerungen· (84) axial verschieblich gelagert ist.

   3: Hilfskraft-Lenkeinrichtung nach ■ Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der relativ verschieblichen Ventilteile eines Steuerventils für den Hilfskraftmotor (34) von einer Hülse (60) gebildet wird, die gegenüber dem go anderen, von einem festen Gehäuseteil (52) gebildeten Ventilteil axial verschieblich, jedoch gegen Verdrehen gesichert auf der Lenkspindel (12) gelagert ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 877-560; ■
   USA.-Patenischriften Nr. 2 627 187, 2 213 271.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©509 658/433 2.56 (609 575 8. 56)