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Servolenkung mit einem drehbaren hydratllisohen Steuerventil, insbesondere
für Automobile.
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Die Erfindung betrifft eine Servolenkung mit einem drehbaren hydraulischen
Steuerventil, insbesondere für Automobile.
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Servolenkungen dieser Art- umfassen bc-kanntlich ein drehbares Steuerventil
sowie einen zylindrischen Körper, in dem ein Kolben gleitend angeordnet ist, der
mit einer Zahnstange zur Drehung des LenkstocMlebels versehen und sowohl hydraulisch
unter dem Einfluß des genannten Steuerventils als auch mechanisch mittels eines
aus Lenkschraube und -mutter bestehenden Lenkgetriebes axial verschiebbar ist. Es
ist ferner bekannt, die Lenkschraube des Lenkgetriebas fest mit dem äusseren Rotor
des drehbaren Steuerventils zu verbinden.
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Wenn eine derartige Servolenkung im Einsatz ist, verursacht die zwischen
dem Zahnsegment des Lenkstockhebels und der genannten Zahnstange bestehende Kammserbindung
die Ubertragung von transversalen Kräften auf den Arbeitskolben des Lenkgetriebes.
Diese transversalen Kräfte übertragen sich über Lenkmutter und Lenkschraube auf
das drehbare Steuerventil und verursachen mitunter, daß dieses fehlerhaft arbeitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen,-
dçh. die Übertragung von Kräften zu vermeiden, die senkrecht zur Achse des Steuerventils
wirken.
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Diese Aufgabe wsrd erfindungsgemäß durch die irn kennzeichnenden Teil
des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in sb e -sondere
darin, eaß das drehbare Steuerventil in jeder Phase des Lenkvo rgangs vorschriftsmäßig
arbeitet.
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Im folgenden sei die Erfüidung anhand des in den Zeichntmgen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Servolenkung
dar; Fig. 2 zeigt - in vergrößertem Maßstab - ein Detail der in Fig. 1 dargestellten
Querschnittszeichnung; die Fig. 3a und 3b zeigen als Axialschnitt bzw. in Frontalansicht,
einen Teil der Kupplung der erfindungsgemäßen Servolenkung; die Fig. 4aF 4b und
4c zeigen im Axialschnitt, in Seitenansicht bzw. in Frontalansicht einen anderen
Teil der Kupplung; die Fig. 5a und Sb zeigen als Axialschnitt bzw. in Frontalansicht
einen weiteren Teil der erfindungsgemäßen Kupplung.
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Gemäß Fig 1 besitzt die erfindungsgemäße Servolenkung einen zylindrischen
Körper 1, innerhalb dessen ein Arbeitskolben 2 gleitend gelagert ist. Dieser Arbeitskolben
2 ist mit einer seitlichen Zahnstange 3 versehen, der mit dem Zahnsegment 4 der
mit dem Lenkstockhebel verbundenen Kraftwelle 5 im Eingriff steht Diese Kraftwelle
5 überträgt die Lenkbewegung zu dem Lenkgestänge. Wenn keine hydraulische Unterstützung
vorhanden ist, wird der Arbeitskolben 2 mittels eines aus einer Lenkschnecke 6 und
einer Mutter 7 bestehenden Kugelumlauf-Lenkgetriebes axial bewegt. Zur hydraulischen
Unterstützung ist ein drehbares Steuerventil 9 vorgesehen. Dieses dient dazu,
Drucköl
in Abhängigkeit von der durch den Pfeil A angedeuteten Drehrichtung über Leitungen
10 und 11 alternativ in die Kammern 1a bzw. 1b zu leiten. Das Steuerventil 9 besitzt
einen äusseren Rotor 12 und einen inneren Rotor 13, der über 14 mit der Lenksäule
verbunden ist. Das Steuerventil 9 besitzt ferner ringförmige Nuten 12a, radiale
Bohrungen 12b, 13a und axiale Bohrungen 13b, die durch Kugeln 13c abgeschlossen
sind. Der innere Rotor 13 ist ausserdem über einen Torsionsstab 15 mit der Lenkschnecke
6 verbunden. Als Verbindungselement dient ein Querstift 15a. Erfindungsgemäß ist
die Verbindung zwischen dem äusseren Rotor 12 und der Lenkschnecke 6 keine starre
Verbindung, sie verläuft vielmehr über eine Kupplung 16. Diese Kupplung ist eine
sogenannte "Oldham"-Kupplung. Diese Kupplung 16 dient dazu, leichte radiale Verschiebungen
der Lenkschnecke 6 aufzunehmen, ohne daß die Kräfte auf das Steuerventil übertragen
werden, die senkrecht zu dessen Drehachse verlaufen. In der Praxis ist die Verbindung
zwischen der Lenkschnecke 6 und dem äusseren Rotor 12 des Steuerventils so beschaffen,
daß eine gegenseitige Verdrehung unmöglich ist, leichte radiale Verschiebungen eines
Teils in Bezug auf das andere jedoch stattfinden können. Der Aufbau der Kupplung
16 ist aus den Figuren 2, 3a, 3b, 4a, 4b, 4c, 5a und 5b leicht erkennbar. Die Kupplung
16 besteht aus einem Teil 16a, das mit dem Ende 6a der Lenkschnecke 6 (Fig. 3a)
verbunden ist, einem ringförmigen Mittelstück 16b (Fig. 4a) und einem weiteren Teil
16c (Fig. 5a), das mit dem äusseren Rotor 12 des Steuerventils 9 verbunden ist.
Der Teil 16a bildet in Achsenrichtung zwei Vorsprünge 6b. Diese sind Bestandteil
einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Gegenkraft für die Lenkbewegung und seien
hier nicht näher erläutert. Ausserdem besitzt der Teil 16a der Kupplung (Fig. 3a
und 3b) zwei Rippen oder Vorsprünge 17, die diametral einander gegenüberliegen und
gleichen Abstand von der Rotationsachse besitzen. Das Mittelstück 16b (Fig. 4a,
4b und 4c) der Kupplung 16, das ringförmig ausgebildet ist, besitzt auf einer Seite
zwei entsprechende Nuten 18, die sich diametral gegenüberliegen. Auf der anderen
Seite sind zwei weitere Nuten 19 vorgesehen, die ebenfalls diametral einander gegenüberliegen
und um einen Winkel von 900 gegenüber den Nuten 18 versetzt
sind.
Die Anordnung ist so getroffen, daß die Rippen oder Vorsprünge 17 sich bei dei;i
Zusanameiiljau in die Nuten 18 einfügen, während sich in die Nuten 19 entsprechende
Vorsprünge 20 einfügen, die in diametral einander gegenüberliegenden Positionen
im Bereich 16c (Fig. 5a und 5b) der Kupplung 16 angebracht sind.
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Nach dem Zusammenbau hat die Kupplung 16 im wesentlichen die in Fig.
2 dargestellte Form. Sie verbindet die Teile 6a und 12 derart n1iteinanderS daß
ihre gegenseitige Verdrehung verhindert, eine leichte radiale Verschiebung jedoch
möglich ist. Innerhalb der Kupplung 16 ist ein ringförmiges Dichtungselement 21
(Fig. 2) vorgesehen.
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Im folgenden sei die Wirkungsweise der durch die Erfindung verbesserten
Servolenkung kurz erläutert.
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Wenn das Lenkrad bewegt wird, überträgt sich die Rotationsbewegung
der Lenksäule über den Torsionsstab 15 auf die Lenkschnecke 6 und von dieser über
die Kupplung 16 auf das Steuerventil 9. Der besondere Aufbau dieser Kupplung gewährleistet,
daß der äussere Rotor 12 der Drehbewegung der Lenkschnecke 6 genau folgt, jedoch
leichte radiale Verschiebungen zwischen den genannten Teilen zuläßt. Aus diesem
Grunde werden die auf die Lenkschnecke 6 einwirkenden Transversalkräfte nicht auf
den äusseren Rotor 12 und damit das Steuerventil 9 rückübertragen.
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Deshalb ist dieses von solchen Belastungen frei, die senkrecht zu
seiner Drehachse wirken. In der Praxis wirken infolge der transversalen Kraftkomponenten,
die in der Berührungszone zwischen den Zähnen der Zahnstange 3 und dem Zahnsegment
4 auftreten, stets transversale Kräfte auf die Lenkschnecke 6. Man erkennt jedoch,
daß die einwandfreie Funktion des Steuerventils 9 durch die Zwischenschaltung der
Kupplung 16, die im wesentlichen nach Art einer "Oldham'-Kupplung ausgebildet ist,
gewährleistet ist; das Steuerventil 9 wird von den transversalen Kräften, die unterhalb
von ihm angeordnet sind, praktisch nicht mehr beeinflußt.
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Die übrigen Bauteile der Servolenkung sind in bekannter Weise ausgebilde-t.
Auch ihre Wirkungsrfeise ist bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt.
Selbstverständlich kacn der Gegenstand der Erfindung in vielfacher Weise modifiziert
und variiert werden, ohne daß diese Abwandlungen ausserhalb des Schutzumfangs der
Erfindung liegen.