DE1188961B - Durch Servokraft unterstuetzte Lenkeinrichtung, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B62d

Deutsche Kl.: 63 c-47

Nummer: 1188 961

Aktenzeichen: Z 934311/63 c

Anmeldetag: 4. April 1962

Auslegetag: 11. März 1965

Die Erfindung betrifft eine durch Servokraft unterstützte Lenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Servomotor und einer Druckmittelsteuereinrichtung sowie einem zwischen die Druckmittelzuführungs-und Rücklauf leitung bzw. in den Druckmittelkreislauf zwischen Druckmittelförderpumpe und Reservebehälter geschalteten druckmittelbetätigten Überdruckventil.

Es ist bereits eine Hilfskraftlenkeinrichtung bekannt, bei der in die Druckleitung des Druckmittelkreislaufes ein Überdruckventil geschaltet ist, um eine Überlastung der Lenkeinrichtung zu verhindern. Dieses Überdruckventil ist zusammen mit der Druckmittelförderpumpe in einem vom Servomotor getrennt angeordneten Gehäuse untergebracht. Ferner weist diese bekannte Einrichtung zwischen zwei Druckmittelkammern ein Rückschlagventil auf, welches die Aufgabe hat, bei rein manuellen Lenkern den Übertritt des Druckmittels von der einen zur anderen Druckmittelkammer zu ermöglichen, um die Ausbildung eines Vakuums in einer der Kammern zu verhindern.

Es ist weiterhin eine Hilfskraftlenkung bekannt, die eine Ventileinrichtung enthält, durch die der Reaktionsdruck in den Reaktionskammern auf einen Höchstwert begrenzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, die den bekannten Einrichtungen anhaftenden Mängel zu beseitigen und eine Ventileinrichtung mit möglichst geringem Bauaufwand und Raumbedarf zu schaffen. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Überdruckventil innerhalb des Lenkungsgehäuses zwischen der an die Druckmittelförderpumpe angeschlossenen und über die Druckmittelsteuerung zu den Druckzylinderräumen führenden Druckmittelzuführungsbohrung im Gehäuse und der an den Reservebehälter angeschlossenen Rücklaufbohrung geschaltet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung und Ausbildung des Überdruckventils im Lenkungsgehäuse wird sichergestellt, daß eine richtige und genaue Einstellung der Ventileinrichtung bereits vor der Endmontage der Lenkeinrichtung unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Druckquelle und Lenkungsgröße erfolgt und damit Fehler, die zur Überlastung der Hilfskraftlenkeinrichtung führen können, mit Sicherheit vermieden werden.

Ferner ergibt sich durch die Anordnung der Ventileinrichtung gemäß der Erfindung ein wesentlich vereinfachter Aufbau, in dem ein gesondertes Ventilgehäuse und entsprechende Zuleitungen sowie die dafür erforderlichen Befestigungen und Dichtungen eingespart werden.

Durch Servokraft unterstützte Lenkeinrichtung,
insbesondere für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafen

Aktiengesellschaft, Friedrichshafen

Als Erfinder benannt:

Erich Jablonsky, Schwäbisch Gmünd

Es werden für den Anschluß der Ventileinrichtung nur die bereits vorhandenen Öffnungen für die Druckmittelzuführung von der Druckquelle zum Servomotor benutzt.

Die Zugänglichkeit des im Lenkungsgehäuse angeordneten Überdruckventils kann auf einfache Weise durch eine verschließbare Öffnung im Abflußflansch des Gehäuses erreicht werden, durch die die Ventileinrichtung eingesetzt bzw. ausgebaut oder auch auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Ventileinrichtung in das Steuerventilgehäuse eingesetzt und eine als Zylinderraum für den Ventilkolben dienende Bohrung in das Ventilgehäuse eingearbeitet ist. Gemäß der Erfindung ist zusätzlich zum Überdruckventil ein bei stehender Druckmittelförderpumpe und rein manueller Lenkbetätigung einen Druckausgleich zwischen den Zylinderräumen der Hilfskraftlenkeinrichtung herstellendes Kurzschlußventil vorhanden. Vorteilhafterweise sind beide Ventile in den Nebenstrom des Druckmittelkreislaufes eingeschaltet.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Überdruckventil in Verbindung mit einer Hilfskraftlenkeinrichtung in einem in Längsrichtung geführten Schnitt;

Fig. 2 zeigt in einem Ausschnitt aus Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Überdruckventils in vergrößertem Maßstab und

4S F i g. 3 in einem Ausschnitt aus F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem mit dem Überdruckventil kombinierten Kurzschlußventil in vergrößertem Maßstab.
In F i g. 1 ist eine Hilfskraftlenkeinrichtung dagestellt, deren Lenkspindel durch Einschrauben in die Lenkmutter gegenüber dem feststehenden Gehäuse in Axialrichtung eine relative Verstellung auszuführen

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vermag und durch als Grenzkraftfedern dienende Federungsmittel in ihrer Mittel- bzw. Neutrallage gehalten wird (nicht dargestellt). Die Lenkspindel ist hierbei mit 2 und das feststehende Lenkungsgehäuse mit 3 bzw. 4 bezeichnet. Das Lenkgetriebegehäuse setzt sich aus dem Lenkgetriebegehäuse 3 und dem Gehäuse 4 für die Druckmittelsteuerung zusammen. Das Lenkgetriebegehäuse 3 dient gleichzeitig als Druckzylinder für den axial beweglichen Servokolben 9, durch den zwei Zylinderräume 11 und 12 gebildet sind. In das Gewinde des Servokolbens 9 ist das Gegengewinde der Lenkspindel 2 einschraubbar, wobei der Servokolben gleichzeitig als Lenkmutter dient. Zur Kraftübertragung auf die zu lenkenden Räder ist am Servokolben 9 ein Zahnstangenprofil 14 vorhanden, das in ein entsprechendes Gegenprofil 15 eines mit der Lenkwelle 16 verbundenen Zahnsegmentes 17 eingreift. Die Lenkwelle 16 ist mit Hilfe des Lenkstockhebels 18 an das nicht dargestellte Lenkgestänge angeschlossen. Im Steuerventilgehäuse 4 ist konzentrisch zur Lenkspindel 2 und mit dieser axial beweglich verbunden die Druckmittelsteuerbüchse 20 angeordnet. In das Gehäuse 4 bzw. in die Druckmittelsteuerbüchse 20 sind zusammenarbeitende ringförmig ausgebildete Steuernuten 28 und 29 bzw. 30, 31 und 32 eingearbeitet, wobei die Ringnut 28 über einen Kanal 34 an den Zylinderraum 11 angeschlossen ist. Die Ringnut 29 mündet über einen Kanal 35 in den Zylinderraum 12 des Servomotors. Die Ringnut 31 in der Druckmittelsteuerbüchse 20 steht mit der an die Pumpe 37 angeschlossenen Druckmittelzuführung 38 in ständiger Verbindung. Außerdem sind in die Druckmittelsteuerbüchse radial gerichtete Bohrungen 40 und 41 eingearbeitet, die eine Verbindung zwischen den Ringnuten 30 und 32 sowie einem zwischen der Lenkspindel 2 und der Bohrung der Steuerbüchse 20 gebildeten Ringraum 43 herstellen. Die zum Druckmittelreservebehälter 44 führende Druckmittelrücklaufleitung 45 ist dabei an die Ringnut 32 und über die Bohrung 41 an den Ringraum 43 angeschlossen. Im Steuergehäuse 4 für die Hilfskraftlenkeinrichtung ist eine parallel zur Lenkspindelachse verlaufende Bohrung 50 für die Aufnahme des Ventilkolbens 51 des Überdruckventils vorgesehen. Der Ventilkolben 51 besitzt eine axiale Bohrung 53, in die eine Druckfeder 55 eingesetzt ist, die sich einerseits am Gehäuse 4 und andererseits am Ventilkolben 51 abstützt. Die Bohrung 53 steht in Verbindung mit der Druckmittelzuführungsbohrung 38 und einem Druckraum 59' sowie mit radial gerichteten Bohrungen 56, die in eine Ringnut 57 des Ventilkolbens 51 münden. Die Ringnut 57 arbeitet mit einer ringförmigen Nut

58 zusammen, die in einen erweiterten, mit der Druckmittelrücklaufbohrung 45 in Verbindung stehenden Raum 59 übergeht. Der Ventilkolben 51 ist als Stufenkolben ausgebildet und weist zwei unterschiedlich bemessene Stirnkolbenflächen 60 und 61 auf, die ständig vom Druckmittel der Zulaufbohrung 38 beaufschlagt werden. Durch die Abstufung ist eine weitere Kolbenfläche 64 gebildet, die in dem Raum

59 liegt.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist wie nachfolgend beschrieben:

Wird die Lenkspindel 2 beispielsweise im Uhrzeigersinn eingeschlagen und infolge des Lenkwiderstandes von der Straße her die Federspannung der die Steuerbüchse in Neutrallage haltenden, hier nicht dargestellten Grenzkraftfeder überwunden, so führt die Druckmittelsteuerbüchse 20 gegenüber dem feststehenden Gehäuse 4 eine Relativbewegung aus, wodurch die Druckmittelzuführungsleitung 38 bzw. die Ringnut 31 mit der Ringnut 28 in Verbindung tritt und über den Kanal 34 dem Zylinderraum 11 Druckmittel zugeführt wird, während der Zylinderraum 12 über den Kanal 35 die Ringnut 29 und die Ringnut 32 sowie die Bohrungen 41 und die Rücklaufbohrung 45 an den Druckmittelreservebehälter 44 angeschlossen wird. Gleichzeitig werden die Kolbenflächen 60 und 61 vom Druckmittel in der Zuführungsbohrung 38 beaufschlagt. Da die Stirnkolbenfläche 61 des Ventilkolbens 51 jedoch gegenüber der Kolbenfläche 60 größer bemessen ist, wird bei entsprechendem Druck der Ventilkolben 51 gegen die Wirkung der Druckfeder 55 nach links verstellt. Übersteigt der Druck einen bestimmten durch die Feder einstellbaren Wert, so treten die Ringnuten 57 und 58 des Ventilkolbens 51 bzw. des Gehäuses 4 in Verbindung, so daß ein

ao Abströmen einer bestimmten Druckmittelmenge unmittelbar von der Zulaufleitung 38 zur Rücklaufleitung 45 und damit zum Druckmittelreservebehälter 44 erfolgt.

In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Ventileinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar ist hierbei eine gleiche wie in F i g. 1 dargestellte Hilfskraftlenkung verwendet.

Parallel zur Kolbenlängsachse ist in das Steuerventilgehäuse 4 eine den Zylinder für den Ventilkolben 70 des Überdruckventils bildende Bohrung 71 eingearbeitet. Der Ventilkolben 70 ist hier eine Kugel, die unter der Wirkung einer sich am Gehäuse 4 abstützenden Druckfeder 72 gegen ihren Ventilsitz 75 gedrückt wird. Der Ventilsitz 75 ist durch Absetzen der Bohrung im Steuerventilgehäuse 4 gebildet. Zwischen der Druckfeder 72 und der Ventilkugel 70 ist eine Stützscheibe 77 mit durchgehenden Längsnuten 78 angeordnet.

Auch hierbei wird bei Überschreitung eines bestimmten Druckes die Ventilkugel 70 von ihrem Sitz 75 in der Bohrung 71 abgehoben und eine Verbindung der Druckmittelzuführungs- und Druckmittelrücklaufbohrung 38 bzw. 45 hergestellt.

In F i g. 3 ist eine weitere Ventilausführung dargestellt, bei welcher in eine als Zylinder dienende und in das feststehende Gehäuse 4 eingearbeitete Bohrung 81 vorgesehen ist, in welcher der Ventilkolben 82 des Überdruckventils axial verschiebbar eingesetzt ist. Die Bohrung mündet ihrerseits in die Druckmittelzuführungsbohrung 38 und die Druckmittelrücklaufbohrung 45. Der Ventilkolben 82 wird durch eine sich am Steuerventilgehäuse 4 abstützende Druckfeder 85 in seiner Neutrallage, d. h. in einer die Druckmittelzuführungs- und Rücklaufbohrang 38 bzw. 45 gegeneinander abschließenden Stellung gehalten. Der Ventilkolben 82 ist auch hier als Stufenkolben ausgebildet und besitzt zwei unterschiedlich bemessene Stirnkolbenflächen 86 und 88 sowie eine durch die Stufen gebildete Ringkolbenfläche 89, die in einem Ringraum 90 liegt, der mit den Druckmittelrücklaufkanälen der Zylinderräume der Servoeinrichtung und der Druckmittelrücklaufbohrung 45 in Verbindung steht. Der Ventilkolben 82 weist eine axiale Bohrung 92 auf, durch welche die beiden Stirnkolbenflächen 86 und 88 ständig vom Zulaufdruck beaufschlagt werden. Von der Bohrung 92 führen radial gerichtete Bohrungen 94 zu einer Ringnut 95, die bei entsprechender Verschiebung des Ventilkolbens 82

mit dem Ringraum 90 in Verbindung treten können, so daß die Druckmittelzuführung 38 mit der Druckmittelrückführung 45 verbunden wird. In eine weitere radial gerichtete und abgesetzte Bohrung 96 im Ventilkolben 82 ist ein weiteres Ventilglied 97 eingesetzt, das mittels einer Druckfeder 98 an seinem Ventilsitz 99 in Anlage gehalten wird. Die Druckfeder 98 stützt sich dabei an einem Verschlußstopfen 100 im Ventilkolben 82 ab. Die Bohrung 96 mündet in die Druckmittelrückführungsbohrung 45. Aufgabe dieses mit dem Überdruckventil kombinierten Kurzschlußventils ist es, daß sich das in den Zylindern der Hilfskraftlenkeinrichtung befindliche Druckmittel bei stehender Druckmittelpumpe und rein manueller Lenkbetätigung auszugleichen vermag. Der Druckmittelspiegel im Reservebehälter bleibt dabei unverändert. Durch die Kombination der beiden Ventileinrichtungen ist es ermöglicht, das Kurzschlußventil an günstigster Stelle in bezug auf seine Wirkungsweise als auch in bezug auf den erforderlichen Platzbedarf un- ao terzubringen.

Die Wirkungsweise des Überdruckventils nach F i g. 3 stimmt mit der Wirkungsweise gemäß F i g. 1 überein, und es ist deshalb auf eine nochmalige Beschreibung der Wirkungsweise verzichtet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Durch Servokraft unterstützte Lenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Servomotor und einer Druckmittelsteuereinrichtung sowie einem zwischen die Druckmittelzuführungs- und Rücklaufleitung bzw. in den Druckmittelkreislauf zwischen Druckmittelförderpumpe und Reservebehälter geschalteten druckmittelbetätigten Überdruckventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (51, 55; 70, 72; 82, 85) innerhalb des Lenkungsgehäuses (3, 4) zwischen der an die Druckmittelförderpumpe (37) angeschlossenen und über die Druckmittelsteuerung (4,20) zu den Druckzylinderräumen (11 und 12) führenden Druckmittelzuführungsbohrung (38) im Gehäuse (3, 4) und der an den Reservebehälter (44) angeschlossenen Rücklaufbohrung (45) geschaltet ist.

2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (51, 55) in das Steuerventilgehäuse

(4) eingesetzt und eine als Zylinderraum für den Ventilkolben (51) dienende Bohrung (50) in das Ventilgehäuse (4) eingearbeitet ist.

3. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (51; 82) als Stufenkolben ausgebildet und dessen beide Differenzkolbenflächen (60 und 61; 86 und 88) vom Zulauf druck und dessen durch die Abstufung gebildete Kolbenfläche (64; 89) vom Rücklauf druck beaufschlagbar ist und daß die beiden die Stirnkolbenflächen (60 und 61; 86 und 88) aufnehmenden, mit der Druckmittelzuführung (38) verbundenen Druckmittelräume durch eine Bohrung (53; 92) im Ventilkolben in Verbindung stehen.

4. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (51; 70; 82) gegen die Wirkung einer Druckfeder (55; 72; 85) verschiebbar und die Druckfeder in Richtung der kleineren der beiden Stirnkolbenflächen (60 und 61; 86 und 88) wirksam ist.

5. Druckmittelsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Überdruckventil (82) ein einen Druckausgleich zwischen den Zylinderräumen (11 und 12) der Hilfskrafteinrichtung gestattendes Kurzschlußventil (97, 98) vorhanden ist.

6. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilkolben (82) des Überdruckventils eine mit den Druckmittelzu- und dem Druckmittelrücklauf (38 bzw. 45) in Verbindung stehende Bohrung (96) vorhanden ist, die ein federbeeinflußtes und die Bohrungen (96) in Richtung des Rücklaufes des Druckmittels zum Reservebehälter (44) abschließendes Ventilglied (97) enthält.

7. Druckmittelsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil (51; 70; 82) und das Kurzschlußventil (97, 98) in den Nebenstrom des Druckmittelkreislaufes eingeschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1101 980;
USA.-Patentschrift Nr. 2 929 364.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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