WO1990004533A1

WO1990004533A1 - Hydraulische hilfskraftlenkung

Info

Publication number: WO1990004533A1
Application number: PCT/EP1989/001235
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Rieger
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1989-10-17
Publication date: 1990-05-03
Also published as: EP0439538A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung mit einer aus einem Primärteil (1) und einem Sekundärteil (2) bestehenden Lenkspindel. Der Primärteil (1) hat ein gabelförmiges Ende mit Zapfen (4 und 5), die in quer zur Lenkspindelachse (A) im Sekundärteil (2) gelagerte, in entgegengesetzte Richtungen bewegbare Steuerkolben (6 und 7) eingreifen. Das Primärteil (1) und das Sekundärteil (2) sind über einen Drehstab (12) innerhalb eines vorgegebenen Steuerweges elastisch miteinander verbunden. Das Primärteil (1) ist über ein Nadellager (19) im Innenring (17) eines Wälzlagers (16) abgestützt. Nach der Erfindung ist das Primärteil (1) über zusätzliche Axialnadellager (21 und 22) abgestützt. Diese Axialnadellager (21 und 22) lassen sich über ein an einem Sicherungselement (23) des Primärteils (1) abgestütztes Federelement (Tellerfeder 24) axial vorspannen, so daß man ein definiertes Anlenkwiderstandsmoment erhält. Die Nadeln der Axialnadellager (21 und 22) können je nach Vorspannungsgrad mehr oder weniger schräg gestellt werden. Auf diese Weise lassen sich Überreaktionen der Lenkbewegung beim Ansteuern der Steuereinrichtung (6, 7) vermeiden. Die Axialnadellager (21 und 22) nehmen außerdem Quer- und Längskräfte des Primärteils (1) auf, die bisher den Drehstab (12) belasteten.

Description

Hydraulische Hilfskraftlenkung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

^" Solche Hilfskraftlenkungen eignen sich für den Einbau in moderne Pkw. Eine beispielsweise aus der DE-PS 24 36 630 bekannte Ausführung hat eine aus einem Primär- und einem Sekundärteil bestehende Lenkspindel.- Das mit einem Lenkhandrad verbundene Primärteil hat ein gabelförmiges Ende, das in zwei Steuerkolben einer im Kopf des Sekundärteils untergebrachten Steuereinrichtung (Drehkolbenventil) eingreift. Das Primär- und das Sekundärteil der Lenkspindel sind innerhalb des Aussteuerweges durch einen Drehstab elastisch miteinander verbunden. Das gleichzeitig als Abtriebsglied wirkende Sekundärteil ist einstückig mit einer Gewindespindel hergestellt, die in einen Arbeitskolben eingreift. Als Abtriebsglied kann man aber auch ein in eine Zahnstange eingreifendes Ritzel vorsehen. Beim Einleiten einer Lenkbewegung zum Ansteuern eines hydraulischen Druckes durch das Primärteil verstellen sich die Steuerkolben mit dem Sekundärteil drehend in entgegengesetzten Richtungen. Das Primärteil stützt sich in der Nähe seines gabelförmigen Endes über ein Nadellager am Innenring eines in den Kopf eingesetzten Wälzlagers ab. Damit das Nadellager eine ausreichende Abstützbasis an dem Innenring findet, ist dieser als Buchse ausgeführt.

Beim Einbau der beschriebenen Lenkung, insbesondere in schwere Frontantriebs-Pkw mit hoher Motorleistung, ergeben sich folgende Probleme: Derartige Fahrzeuge haben oft eine unkonventionelle Fahrwerkabstimmung, d. h., die

Radlenkeraufhängung und die Befestigung der Stabilisatoren erfolgt aus Gründen des Fahrkomforts verhältnismäßig weich. Hinzu kommt die Verwendung von breiten. Reifen und aus Konstruktionsgründen das Fehlen des normalerweise das Fahrzeug in BremsSituationen selbst stabilisierenden negativen Lenkrollradius. Aus den vorgenannten Gründen zeigen diese Fahrzeuge einen nicht zufriedenstellenden Geradeauslauf. Die weiche Fahrwerksabstimmung ist dabei verantwortlich für ein "stumpfes Ansprechverhalten" der Lenkung. Darunter versteht man eine zunächst verzögerte Lenkreaktion, die dann bei den bekannten Lenkventilen nach dem Ansteuern des Druckes in eine Überreaktion des Fahrzeugs übergeht. Diese Überreaktion erklärt sich daraus, daß der Fahrer zunächst noch keine Richtungsänderung wahrnimmt und deshalb das Lenkhandrad um einen größeren Lenkwinkel verdreht als eigentlich notwendig wäre. Die Steuerkanten des Lenkventils steuern also einen zu großen Öldruck an, so daß die Räder geringfügig weiter als beabsichtigt einschlagen. Dieses geringfügige überdrehen wird durch die Leichtgängigkeit beim Anlenken begünstigt. Der Fahrer nimmt daraufhin seinen Lenkausschlag wieder geringfügig zurück. Man bezeichnet ein solches Lenkverhalten auch als schwammig oder ungenau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung, die mit dem eingangs erläuterten Drehkolbenventil arbeitet, auf den Einsatz in schweren Fronttrieblern besser abzustimmen, so daß sich das Ansprechverhalten verbessert.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen enthalten die Ansprüche 2 und 3.

- Nach der Erfindung sitzen zwischen dem Primärteil der Lenkspindel und dem Innenring des Wälzlagers beidseitig Axialnadellager. Die Axialnadellager stehen unter der

Vorspannung eines Federelements _r z. B. einer Tellerfeder, die an einem in die Lenkspindel eingesetzten Sicherungsring ^' abgestützt ist. Die Vorspannung des Federelements ist in Grenzen variabel, so daß ein bestimmtes

Anlenkwiderstandsmoment einstellbar ist. Nach einem weiteren Merkmal läßt sich der Anlenkwiderstand durch eine Schräglage der Nadeln einstellen. Schließlich kann man den Anlenkwiderstand auch durch die Anzahl der Nadeln beeinflussen. Durch diese gewollte Reibungserhöhung beim Ansteuern der Ventilanordnung (Anlenken) können die beschriebene •Überreaktionen weitgehend abgebaut werden. Die geringe Zunahme des Anlenkmoments wirkt gewissermaßen bremsend auf die Anlenkbewegung. Die reibungserhöhende Anordnung mit zwei Axialnadellagern hat noch einen weiteren Vorteil: Der die beiden Lenkspindelteile (Primär- und Sekundärteil) verbindende Drehstab muß im Normalfall nicht nur die Torsionsspannung beim Anlenken aufnehmen, sondern dieser dient auch noch der axialen Befestigung der Lenkspindel. Deshalb hat man die Drehstabdicke bisher auf eine sich überlagernde Zug-/Druck-Wechselbeanspruchung abgestimmt. Der Drehstab mußte also für seine eigentliche Aufgabe - Aufnahme nur der Torsio sSpannung der zueinander relativ verdrehten Lenkspindelteile - zu dick dimensioniert werden. Nachdem der Primärteil der Lenkspindel jetzt in^' den erfindungsgemäß angeordneten Axialnadellagern abgestützt ist, läßt sich der Drehstab speziell für seine ihm zugedachte Aufgabe bemessen. Für den Drehstab ergibt sich daraus eine größere Abstimmungsbreite.

Die Axiallagerung vermeidet schließlich auch den sogenannten Ventil-Selbstlenkeffekt bei Querkräften auf die Lenkspindel.

Aus der EP-PS 02 16 781 ist es zwar bereits bekannt, eine mit nur einem Axialnadellager arbeitende Reibvorrichtung auf einer Lenkspindel vorzusehen, der Einbau beschränkt sich hier jedoch auf eine mechanische

Zahnstangenlenkung, bei der die zuvor geschilderte Problematik keine Rolle spielt. Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Teillängsschnitt durch eine

Zahnstangen-Hilfskraftlenkung.

Eine Lenkspindel besteht aus einem mit einem Lenkhandrad verbundenen Primärteil 1 und einem als Abtriebsglied wirksamen Sekundärteil 2. Das Sekundärteil 2 steht über ein Ritzel 3 mit einer nicht dargestellten Zahnstange in Eingriff. Das untere gabelförmige Ende des Primärteils 1 trägt Zapfen 4 und 5, die in Bohrungen von Steuerkolben 6 bzw. 7 hineinragen. Diese Steuerkolben 6 und 7 liegen quer zur Lenkspindelachse A in einem Kopf 8 des Sekundärteils 2. In einem rohrförmigen Abschnitt 10 des Kopfes 8 sind mehrere Ringnuten 11 für die Zu- und

Rückleitung des Drucköls eingearbeitet. Ein Drehstab 12 verbindet den Primärteil 1 mit dem Sekundärteil 2. Beim Einleiten einer Drehbewegung am Primärteil 1 werden die Steuerkolben 6 und 7 mit dem Kopf 8 drehend gegeneinander verstellt. Dabei verdreht sich der Drehstab 12 innerhalb eines bestimmten Steuerwegs elastisch. Die beiden Lenkspindelteile (Primärteil 1 und Sekundärteil 2) führen also eine Relativbewegung zueinander aus, während der sich die Steuerkolben 6 und 7 mehr oder weniger gegeneinander verschieben. Durch diese Verschiebung läßt sich in bekannter Weise ein Öldruck ansteuern, der einem Servozylinder (nicht dargestellt) zugeleitet wird. Dieser Servozylinder kann z. B. unmittelbar mit dem Zahnstangengehäuse fluchten und seine hydraulische Verstellkraft auf die Zahnstange übertragen. Sollte die Servokraft ausfallen, so kommen am

Primärteil 1 befindliche Wangen 13 und 14, nach erschöpftem Steuerweg, im Innern des rohrförmigen Abschnitts 10 an nicht sichtbaren Anschlägen zur Anlage. Die Übertragung der

Lenkkraft erfolgt dann rein mechanisch. In einem Gehäuse 15 sitzt ein Wälzlager 16 mit einem Innenring 17 und einem Außenring 18. Der Innenring 17 ist in den rohrförmigen Abschnitt 10 eingepreßt und hat eine lange , Auflagebasis, so daß er das Primärteil 1 radial über ein 5 Nadellager 19 abstützen kann. Das Wälzlager 16 nimmt außerdem noch Axial- und Radialkräfte des Sekundärteils 2 auf. Weiterhin ist ein Nadellager 20 für die Abstützung von

Axialkräften am Kopf 8^" vorgesehen.

10 Nach der Erfindung sitzen beidseitig des Innenrings 17 Axialnadellager 21 und 22. Hierbei bildet ein auf dem Primärteil 1 festes Sicherungselement 23 einen Anschlag für ein Federelement, z. B. eine Tellerfeder 24, die über eine Stützscheibe 25 auf beide Nadellager 21 und 22 eine

15 Vorspannung ausübt. Die Höhe der Vorspannkraft läßt sich durch die Auswahl der Tellerfeder 24 und die Dicke der Stützscheibe 25 beeinflussen. Außerdem kann man den Anlenkwiderstand über eine Schräglage der Nadeln und deren Anzahl einstellen. Auf diese Weise läßt sich der

20 Lenkwiderstand bei Verwendung gleicher Grundbauteile auf verschiedene Fahrzeuge abstimmen. Der benötigte Bauraum für die Steuereinrichtung vergrößert sich durch den Lagereinbau und die Vorspanneinrichtung nicht. Durch die Erfindung tritt keine Veränderung der Durchziehkraft der Lenkung ein,' und

25 die Lenkungsrückstellqualität bleibt unbeeinflußt. Auch erfährt der hydraulische Steuerteil keinerlei nachteilige Funktionseinwirkungen.

30 Bezu szeichen

Claims

A n s p r ü c h e

_ 1. Hydraulische Hilfskraftlenkung, insbesondere für

5 Kraftfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:

Eine geteilte Lenkspindel besteht aus einem Primärteil mit einem gabelförmigen unteren Ende und aus einem Sekundärteil mit einem Abtriebsglied; in einem Kopf des Sekundärteils sind zwei quer zur

10 Lenkspindel angeordnete Steuerkolben untergebracht; das gabelförmige Ende des Primärteils greift mit Verdrehspiel in die Steuerkolben ein; ein Drehstab verbindet das Primär- mit dem Sekundärteil;

15 - das Primärteil stützt sich radial über ein Nadellager in einem in dem Kopf gehaltenen Innenring eines Wälzlagers ab, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: - Zwischen dem Primärteil (1) und dem Innenring (17) des

20 Wälzlagers (16) sitzen beidseitig Axialnadellager (21 und 22) und die Axialnadellager (21 und 22) stehen unter der Vorspannung eines Federelements (Tellerfeder 24) , das sich an einem in den Primärteil (1) eingesetzten

25 Sicherungselement (23) abstützt.

2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anlenkwiderstand durch eine Schräglage der Nadeln der

30 Axiallagernadel (21 und 22) einstellbar ist.

3. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Anlenkwiderstand durch die Anzahl der Nadeln der

35 Axialnadellager (21 und 22) einstellbar ist.