DE19735979B4

DE19735979B4 - Hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE19735979B4
Application number: DE1997135979
Authority: DE
Inventors: Johannes Baur
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-08-19
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: DE19735979A1

Abstract

Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Zylinder (9) angeordneten beweglichen Kolben (8), der eine Kolbenstange (10) aufweist, die in einer im Zylindergehäuse vorgesehenen Führung (7) gelagert ist, wobei der Kolben (8) mindestens eine achsparallele durchgehende Bohrung (1) aufweist, in der ein von einer Feder (6) beaufschlagter Stößel (11) angeordnet ist, der mit der Führung (7) für die Kolbenstange (10) oder mit dem Zylindergehäuse zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) zwei im Abstand voneinander angeordnete Bohrungen (1) aufweist, daß jeder Stößel (11) an einem Ende mit einem die Bohrung (1) abdichtenden Kopfteil (2) und mit einer die Bohrung (1) abdichtenden auf dem Stößel (11) gleitenden Buchse (5) versehen ist und daß die Buchse (5) durch die Feder (6) vorgespannt ist, deren anderes Ende sich an einem mit dem Stößel (11) verbundenen Anschlag (3) abstützt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Zylinder angeordneten beweglichen Kolben, der eine Kolbenstange aufweist, die in einer im Zylindergehäuse vorgesehenen Führung verschiebbar gelagert ist.
Bei Hilfskraftlenkungen, und insbesondere bei Zahnstangenhydrolenkungen, stellt sich am Endanschlag ungewollt der maximale Öldruck ein, wodurch eine erhöhte Pumpentätigkeit bis zum Abregeldruck ausgelöst wird. Da die eigentliche Lenkbewegung abgeschlossen ist, handelt es sich dabei um eine unnötige Leistungssteigerung der Pumpe, welche nicht unerhebliche Pumpengeräusche bedingt, zu einer Ölerhitzung führt, die die Ölpumpe beschädigen kann, die gelegentlich Kavitationen in der Pumpe hervorruft und die ein Abfallen der Motordrehzahl bedingt, die je nach Nachregelungsfähigkeit des Motors, welche mit erheblichen zusätzlichen Kosten verbunden ist, bis zum Motorstillstand führen kann, sowie einen erhöhten Energieverbrauch erfordert.

Durch die DE 30 13 381 A1 ist eine Arbeitskolben-Zylinder-Einheit für eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkungen offenbart, deren Arbeitskolben ungleich große Kolbenflächen aufweist, von denen für eine Bewegung in die eine Richtung nur die kleinere Kolbenfläche mit Druckmittel zu beaufschlagen ist, während für eine Bewegung in die andere Richtung beide Kolbenflächen mit Druckmittel zu beaufschlagen sind, wobei in dem Arbeitskolben ein Rücklaufanschluss angeordnet ist und daß in dem Arbeitskolben zwei durch Stößel betätigbare Abschaltventile angeordnet sind, durch die kurz vor dem jeweiligen Endanschlag des Arbeitskolbens an einer Stirnwand des Zylindergehäuses jeweils ein unter Hochdruck stehender Arbeitsraum mit dem Rücklaufanschluss verbindbar ist.

Weiterhin ist eine hydrostatische Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit hydraulischer Endabschaltung ganz allgemein aus der DE 25 16 771 A1 bekannt. Hierbei ist eine Handpumpe vorgesehen, eine vom Fahrzeugmotor aus antreibbare Hochdruckölpumpe, ein in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkhandrades in beiden Richtungen verstellbares Steuerventil, zwei den Lenkeinschlag bewirkende und miteinander mechanisch gekoppelte Stellmotoren, wobei das Drucköl je einem Druckraum der beiden Stellmotoren über die Handpumpe und den beiden anderen Druckräumen unmittelbar von der Hochdruckölpumpe aus zugeleitet wird. Die Arbeitskolben der Stellmotoren enthalten jeweils ein Zwillingsrückschlagventil, wobei der eine Ventilkörper jedes Zwillingsrückschlagventils durch den als Endanschlag wirkenden Boden betätigbar ist, derart, daß der jeweils von der Hochdruckölpumpe direkt beaufschlagte Druckraum des einen Stellmotors über den zugehörigen entlasteten Druckraum mit dem Behälter verwindbar ist.

Diese Hilfskraftlenkung ist hervorragend für schwere selbstfahrende Arbeitsmaschinen geeignet, für deren Stellmotoren ein großes hydraulisches Arbeitsvolumen erforderlich ist, d. h. daß diese Art der hydraulischen Endabschaltung nur mit Hilfe von großen Zylindern zu verwirklichen, nicht jedoch bei Zahnstangenhydrolenkungen oder anderen Hilfskraftlenkungen mit sehr kleinen Kolben verwendbar ist.

Auch für eine Vielzahl von Kugelmutterlenkungen wird eine hydraulische Endabschaltung vorgesehen; aus Kostengründen tendiert jedoch der Lenkungsmarkt dazu, auch für größere Personenkraftwagen Zahnstangenhydrolenkungen einzusetzen, für die es derzeit jedoch nur eine hydraulische Endabschaltung mit Hilfe von Gehäusenuten gibt, die jedoch nur in Fahrzeuge mit hoher Achsrückstellung eingebaut werden können, da am Endabschlag kein Rücklenkdruck zur Verfügung steht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Prinzip der hydraulischen Endabschaltung mit Kolbenventil im Zusammenhang mit einer Zahnstangenhydrolenkung oder einer Kugelmutterhydrolenkung, d. h., Hilfskraftlenkungen mit einer mechanischen Verbindung von einem Lenkhandrad zu den zu lenkenden Fahrzeugrädern, zu verwirklichen, so daß auch bei Einsatz von kleinen Hilfskraftlenkungs-Kolben eine wirksame Endabschaltung auf einfache Art und Weise gewährleistet ist.

Ausgehend von einer Hilfskraftlenkung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Hilfskraftlenkung bietet den Vorteil, daß ausgehend vom Endanschlag das Einleiten einer Lenkbewegung mit hydraulischer Unterstützung möglich ist, daß aufgrund der außen liegenden Ventilbauteile der vorhandene Bauraum ausreicht, so daß die verwendete Feder Hubtoleranzen bis zu 2 mm auffangen kann und demzufolge keine Auswahlmontage erforderlich ist, daß eine Nachrüstung von vorhandenen Lenkungen durch einfachen Kolbenaustausch möglich ist, daß eine Kostenreduzierung dadurch erzielt wird, daß die vor allem bei Kleinwagen technisch aufwendige Motornachregelung entfällt, daß zugleich ein geringerer Energieverbrauch erzielt wird, da bei Personenkraftwagen ohne Nachregelung die Leerlaufdrehzahl niedriger eingestellt werden kann und daß die Hilfskraftlenkung mit der derzeitigen Fertigungstechnologie herstellbar ist, so daß keine zusätzlichen wesentlichen Investitionen nötig sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigen:
1 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel und
2 einen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel durch den Zylinder und den Kolben für eine erfindungsgemäß ausgerüstete Zahnstangenhydrolenkung.
In den Figuren, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, bezeichnet 8 einen in einem Zylinder 9 hin- und herbewegbaren Kolben, dessen Kolbenstange 10 in einer Kolbenstangenführung 7 gelagert ist.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei versetzt zueinander angeordnete Bohrungen 1 vorgesehen, wobei in 1 nur eine der Bohrungen eingezeichnet ist. Die Bohrung 1 wird von einem Stößel 11 durchsetzt, der an seinem einen Ende mit einem Kopfteil 2 versehen ist, welches in der in 1 gezeichneten Stellung ein Ende der Bohrung 1 verschließt. Das andere Ende des Stößels 11 ist mit einem Anschlag 3 versehen, der z. B. durch einen Sprengring 4 am Stößel 11 gehalten wird. Auf dem Anschlag 3 stützt sich eine Feder 6 ab, die in eine Buchse 5 eingreift, welche im Abstand zum Kopfteil 2 am Stößel 11 angeordnet ist und die derart ausgestaltet ist, daß sie das andere Ende der Bohrung 1 in der in 1 gezeichneten Stellung abdichtet, da sie in dieser Stellung von der Feder 6 vorgespannt wird.
Bewegt sich nun bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 der Kolben 8 der Hilfskraftlenkung in Richtung des Pfeiles f nach rechts, d. h. in den Endanschlag, so stützt sich der Anschlag 3 auf der Führung 7 für die Kolbenstange 10 oder einem entsprechenden Teil des Zylindergehäuses 9 ab, so daß das Kopfteil 2 die zugehörige Öffnung der Bohrung 1 frei gibt und das Lenkungsöl in die Bohrung 1 eindringen kann. Der Druck des Lenkungsöles schiebt nun die Buchse 5 gegen die Wirkung der Feder 6 zurück, so daß die gesamte Bohrung geöffnet ist und der gewünschte Druckausgleich stattfinden kann. Beim Zurücklenken wird die Buchse 5 wieder in Richtung der Öffnung 1 unter der Einwirkung der Feder 6 verschoben und dichtet diese ab, wodurch der Lenkungsdruckaufbau und das Weglenken mit voller hydraulischer Unterstützung ermöglicht wird.
Die zweite im Ausführungsbeispiel nach 1 nicht dargestellte Bohrung wird ebenfalls von einem Stößel durchsetzt, der jedoch spiegelbildlich eingesetzt wird, so daß der Kolben 8 sowohl für das Linkslenken als auch für das Rechtslenken mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten hydraulischen Endabschaltung versehen ist.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Kolben 8 nur eine einzige Bohrung 1 vorgesehen, die ebenfalls von einem Stößel 11 durchsetzt wird, der jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel spiegelsymmetrisch aufgebaut ist, d. h. daß er zwei Buchsen 5 aufweist, welche beide jeweils durch eine Feder 6 vorgespannt sind. Der Verschiebeweg der Buchsen 5 in Richtung Kolbenmitte ist hierbei jeweils durch eine Halterung 12 begrenzt; der Stößel stützt sich in 2 auf der rechten Seite ebenfalls an der Kolbenstangenführung 7 bzw. einem entsprechend ausgestalteten Teil des Zylindergehäuses ab; am linken Ende im Ausfüh rungsbeispiel nach 2 ist ein Anschlag 3 vorgesehen, der durch einen Sprengring 4 gehalten wird.
Der Stößel nach 2 mit den beiden Buchsen 5 und den beiden Federn 6 übernimmt hierbei die Funktion der hydraulischen Endabschaltung sowohl für die linke als auch für rechte Endstellung; ein Verschieben des Kolbens 8 in der Zeichnung gemäß 2 nach rechts bedingt ein Abheben der linken Buchse 5 und ermöglicht das Eindringen des Drucköls in die Bohrung 1, wodurch die rechte Buchse 5 entgegen der Wirkung der zugehörigen Feder 6 die Bohrung frei gibt; in gleicher Weise funktioniert der Stößel 11 mit den beiden Buchsen bei einer Verschiebung des Kolbens 8 nach links in 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist also nur eine Bohrung im Kolben 8 erforderlich.

1: Bohrung
2: Kopfteil
3: Anschlag
4: Sprengring
5: Buchse
6: Feder
7: Kolbenstangenführung
8: Kolben
9: Zylinder
10: Kolbenstange
11: Stößel
12: Halterung

Claims

Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Zylinder (9) angeordneten beweglichen Kolben (8), der eine Kolbenstange (10) aufweist, die in einer im Zylindergehäuse vorgesehenen Führung (7) gelagert ist, wobei der Kolben (8) mindestens eine achsparallele durchgehende Bohrung (1) aufweist, in der ein von einer Feder (6) beaufschlagter Stößel (11) angeordnet ist, der mit der Führung (7) für die Kolbenstange (10) oder mit dem Zylindergehäuse zusammenwirkt, dadurch gekennzei chnet, daß der Kolben (8) zwei im Abstand voneinander angeordnete Bohrungen (1) aufweist, daß jeder Stößel (11) an einem Ende mit einem die Bohrung (1) abdichtenden Kopfteil (2) und mit einer die Bohrung (1) abdichtenden auf dem Stößel (11) gleitenden Buchse (5) versehen ist und daß die Buchse (5) durch die Feder (6) vorgespannt ist, deren anderes Ende sich an einem mit dem Stößel (11) verbundenen Anschlag (3) abstützt.
Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (11) mit zwei im Abstand voneinander und spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Buchsen (5) versehen ist, deren einander zugewandte Seiten an je einer Halterung (12) anliegen, die ihre Verschiebung in Richtung Kolbenmitte begrenzt und daß jede Buchse (5) durch eine Feder (6) vorgespannt ist, deren anderes Ende sich an einem mit dem Stößel (11) verbundenen Anschlag (3) abstützt.