DE2836894C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Fahr­ zeuge, nach den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angege­ benen Merkmalen.

Durch das DE-GM 71 06 377 ist ein hydraulisches Lenk­ getriebe bekannt, bei dem eine Lenkspindel eine Ge­ windespindel betätigt, die in eine in dem Arbeitskolben eines Lenkmotors sitzende Lenkmutter eingreift. Eine Zahn­ stangenverzahnung des Arbeitskolbens greift in ein auf einer Lenkhebelwelle angeordnetes Lenksegment ein. Die Ventilschieber zweier Steuerventile, die den Strom des Druckfluids zum Arbeitszylinder steuern, werden durch von der Lenkmutter abstehende Zapfen von den auf die Lenkmutter einwirkenden resultierenden Lenkkräften betä­ tigt. Die zur Wirkung gelangenden Ventilbetätigungskräf­ te hängen dabei stark von den Reibungsverhältnissen der Lagerung der Lenkmutter ab.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Ventil­ betätigung und damit die aufgebrachte Hilfskraft durch ein­ deutig bestimmte Kräfte erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale bei einer Einrichtung nach dessen Oberbegriff vorge­ sehen.

Die zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorge­ schlagenen Mittel sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Hilfskraft­ lenkung,

Fig. 2 den Schnitt längs der Linie A-B-C-D von Fig. 1 und

Fig. 3 den Schnitt längs der Linie E-F von Fig. 1.

Die Hilfskraftlenkung hat ein Gehäuse 10, in dessen Ober­ seite eine Gewindespindel 12 gelagert ist, die an einem Ende 14 für eine Verbindung mit dem unteren Ende einer nicht gezeigten Lenkspindel vorgesehen ist. Parallel zur Spin­ delachse 10 ist die Achse (mittlere Teilungslinie) 16 einer Zahnstange 20 angeordnet, an welcher ein Zahnsegment 22 und ein Lenksegment 24 angreifen. An dem Zahnsegment 22 ist starr ein Schneckenradsegment 26 befestigt, das mit der Ge­ windespindel 12 kämmt, während das Lenksegment 24 an einer Lenkhebelwelle 28 befestigt ist, welche an ihrem äußeren Ende 30 einen gestrichelt gezeichneten Lenkhebel 32 trägt, der im Betrieb mit dem Steuergestänge verbunden ist.

Das Zahnsegment 22 ist auf einer Achse 34 gelagert, die von einem Schlitten 36 getragen wird, der im Gehäuse 10 auf einer zur Gewindespindelachse 18 parallelen Ebene geführt ist. Der Teilkreisradius des Zahnsegmentes 22 ist kleiner als der Teilradius des Schneckenradsegmentes 26. Bei einer Lenkeingangskraft Null liegt die Achse 34 im wesentlichen koaxial zu der Lenkhebelwelle 28. Wenn die Steuerung betätigt wird, ergeben jedoch die unterschiedlichen Teilkreisradien eine seitliche Verschiebung der Achse 34 und dadurch eine Längsverschiebung des Schlittens 36. Um zu ge­ währleisten, daß die Achse 34 parallel zur Lenkhebelwelle 28 bleibt, ist eine Kulisse vorgesehen, die aus einem Flansch 38, einem flachen Kopf 40 an dem Ende der Achse 34 sowie einer abnehmbaren Platte 42 und einer Fläche 44 an dem Lenksegment 24 bestehen, wobei der Kopf 40 durch die abnehm­ bare Platte 42 im Gleiteingriff mit der Fläche 44 gehalten wird.

Die Zahnstange 20 sitzt im Mittelabschnitt eines hydrau­ lischen Arbeitszylinders 46. Auf jedes Ende 48, 50 der Zahnstange 20 wirkt ein frei verschiebbarer Kolben 52 bzw. 54 ein. Die Zuführung von Druckfluid zu Kammern 56 und 58 in den Enden des Zylinders 46 wird durch Steuerventile 60, 62 gesteuert, die durch die Verschiebung des Schlittens 36 betätigt werden. Die Steuerventile 60, 62 sind in im Gehäuse ausgebildeten Hülsen aufgenommen. Vorzugsweise werden üblichen Bremsventilen entsprechende Ventile ver­ wendet. An Betätigungselementen 64, 66 der Steuerventile 60, 62 greifen Ansätze 68, 70 des Schlittens 36 an. Eine Ver­ schiebung der Betätigungselemente 64, 66 trennt zuerst bei diesen Ventilen eine Auslaßöffnung 72, 74, die mit dem Arbeitszylinder 46 verbunden ist, von einem Druckmittel­ auslaß ab und verbindet dann diese Öffnung mit einer Druck­ mittelzuführung 76. Die Steuerventile 60, 62 erfordern eine äußerst geringe Bewegung für ihre Betätigung, so daß der tote Gang im Ventiltrieb und in dem Lenkgetriebe auf ein Minimum verringert sind.

Wenn im Betrieb keine oder nur eine geringe Steuerkraft angelegt wird, halten Vorspannungsfedern 78, 80 in den Steuerventilen 60, 62 die Achse 34 koaxial zur Lenkhebel­ welle 28. Die Steuerventile 60, 62 werden nicht betätigt.

Die Steuerung erfolgt nur durch die Handkraft. Eine Steigerung der Eingangskraft drückt die Vorspannungsfeder 78 oder 80 des Steuerventils 60 oder 62 zusammen, wodurch dann die Auslaß­ verbindung unterbrochen wird. Wird die Kraft weiter ver­ größert, öffnet das Steuerventil zur Durckverbindung hin, so daß Druckfluid, beispielsweise von einem Speicher, zu einem Ende des Arbeitszylinders gelangen kann, während dessen anderes Ende zum Auslaß hin noch offen ist. Der Druck wirkt auch auf eine Reaktionsfläche des Steuerventils, welches in der Richtung wirkt, in welcher einem weiteren Öffnen entgegengewirkt wird. Wenn die Servokraft ausfällt, wirkt der Schlitten 36 als starrer mechanischer Anschlag, so daß eine Lenkung ohne Hilfskraftunterstützung möglich ist.

Die Steuerventile 60, 62 sind in einem Winkel zur Gewinde­ spindelachse 18 angeordnet, so daß sie eine Komponente er­ zeugen, die der Trennung des Schneckenradsegments 26 von der Gewindespindel 12 sowie einer Trennung des Zahnsegmentes 22 von der Zahnstange 20 entgegenwirkt.

Bei der Servosteuerung möchte man üblicherweise eine nicht lineare Beziehung zwischen der Eingabe und der Ausgabe der hydraulischen Hilfskraft haben, so daß zuerst eine vergleichs­ weise größere Handkraft für das Steuern erforderlich ist, während bei dem höheren Arbeitsdruck, der für ein Befahren enger Kurven erforderlich ist, die Hilfskraft stärker als die Eingangskraft ansteigt. Dies kann durch Einrich­ tungen in Form kleiner druckbelasteter Reaktionskolben 84 und 86 erreicht werden, die auf den Schlitten 36 wirken und die nur bis zu einem vorgegebenen Grenzdruck wirk­ am sind, wonach sie durch Anschläge 88 und 90 gehalten werden und dann nur noch eine konstante, nicht mehr steigende Fe­ derkraft auf den Schlitten 36 übertragen. Auf diese Kolben 84, 86 wird jeweils ein Fluiddruck von der Druck­ seite des Steuerventils 60 oder 62 eingewirkt. Um eine stärkere, dem Spiel bzw. toten Gang entgegengerichtete Wir­ kung bei niedrigeren Drucken zu erzeugen, können diese Kol­ ben in steileren Winkeln zu dem Schlitten 36 eingestellt wer­ den.

Das Spiel zwischen der Zahnstange 20 und dem Lenksegment kann ebenfalls dadurch aufgenommen werden, daß kleine Kol­ ben-Zylinder-Einrichtungen 92, 94 im Gehäuse 10 vorge­ sehen werden, die auf den Rücken der Zahnstange 20 ein­ wirken, wobei Druckfluid äußeren Enden von Zylindern 96, 98 aus den Kammern 56, 58 des hydraulischen Arbeitszylinders zugeführt wird. Eine solche Fluiddruckbetätigung wird durch kurzhubige Federn, beispielsweise Tellerfedern od. dgl., für den Einsatz während der Handbetätigung ergänzt. Jeder Kolben trägt eine Kugel 100, welche auf die Zahnstange drückt und in einer teilzylindrischen Nut sitzt, die sich in Längsrichtung der Zahnstange erstreckt.

Claims (7)

1. Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge, mit einer in einem Gehäuse aufgenommenen, durch eine Lenkspindel betätigba­ ren Gewindespindel und mit zwei Steuerventilen, über die die beiden Arbeitsräume an den beiden Enden einer Zahnstange mit Druckmittel beaufschlagt werden, die mit einem auf einer Lenkhebelwelle sitzenden Lenksegment in Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (12) in ein Schneckenradsegment (26) eingreift, welches starr mit einem neben dem Lenksegment (24) ebenfalls in die Zahnstange eingreifenden Zahnsegment (22) verbunden ist und einen anderen Teilkreisradius aufweist, als das Schneckenradsegment (26), wobei Schneckenradsegment (26) und Zahnsegment (22) auf einer Achse (34) schwenk­ bar gelagert sind, welche von einem im Gehäuse (10) pa­ rallel zur Gewindespindelachse verschiebbar angeordneten Schlitten (36) getragen und in einer Kulisse (40, 42, 44) an der einen Stirnfläche der Lenkhebelwelle (28) ge­ führt ist und wobei der Schlitten (36) die beiden Schie­ ber der Steuerventile (60, 62) betätigt und durch Fe­ dern derartig zentriert ist, daß bei fehlendem Lenkein­ gangsmoment die Mittelachsen der Achse (34) sowie der Lenkhebelwelle (28) koaxial zueinander liegen.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitten (36) zwischen den beiden Steuerventilen (60, 62) angeordnet ist und deren Schieber über an diesen axial vorstehende Betätigungselemente (64, 66) mittels an seinen Endbereichen vorgesehener Ansätzen (68, 70) betätigt.

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische Bewegung des Schlittens (36) durch starre mechanische Anschläge be­ grenzt ist.

4. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem der bei­ den Steuerventile (60, 62) ein hydraulischer Reaktions­ kolben (84, 86) über eine Feder auf den Schlitten (36) einwirkt.

5. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eines jeden Reaktionskolbens (84, 86) durch einen Anschlag (88, 90) für die Vorgabe variabler Gesamtreaktionskräfte begrenzt ist.

6. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere durch den Arbeitsdruck beaufschlagte Druckstücke (92, 94) die Zahn­ stange (20) in an sich bekannter Weise an ihrem Rücken abstützen.

7. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes der Druckstücke (92, 94) mittels einer in einer Rille im Rücken der Zahnstange (20) lau­ fenden Kugel (100) die Zahnstange beaufschlagt.