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Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein
Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Lenkspindel, die bei Überschreiten eines
bestimmten Drehmomentes entgegen Rückstellfederwirkung axial verschiebbar ist und
bei der Axialverschiebung über ein Steuerventil auf einen Servomotor mit einem durch
ein Hydraulikmedium beaufschlagbaren Kolben einwirkt, der zwei Druckräume des Servomotorzylinders
voneinander trennt, in dessen einen das mit dem Kolben in Verbindung stehende Ende
der Lenkspindel hineinragt, so daß sie bei Aufbau eines Druckes des Hydraulikmediums
in diesem Druckraum in axialer Richtung druckbeaufschlagt wird, und mit einem mit
der Lenkspindel verbundenen Bauteil, das eine Fläche aufweist, die zum Ausgleich
der durch die Beaufschlagung der Lenkspindelquerschnittsfläche erzeugten Kräfte
mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird, nach Zusatzpatent 1 113 644._ Durch geeignete
Dimensionierung der druckbeaufschlagten Flächen des mit der Lenkspindel verbundenen
Bauteils läßt sich bei dem Lenkgetriebe nach dem Hauptpatent eine Kompensation der
für die Ermittlung der wirksamen Kolbenflächen von der spindelseitigen Kolbenfläche
teilweise abzuziehenden Lenkspindelquerschnittsfläche erzielen, so daß durch Lenkradausschläge
hervorgerufene, nach beiden möglichen Richtungen gleich große axiale Verschiebungen
der Lenkspindel zu gleichen, die Lenkung unterstützenden Hilfskräften führen.
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Aufgabe der Erfindung ist eine solche weitere Ausgestaltung und Verbesserung
des Lenkgetriebes nach dem Hauptpatent, daß auf besonders einfache Weise ein Ausgleich
und eine Aufeinanderabstimmung der am Lenkrad fühlbaren Reaktionskräfte des Hydraulikmediums
erreicht wird.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das mit
der Lenkspindel verbundene, die druckbeaufschlagte Ausgleichsfläche aufweisende
Bauteil die servomotorseitige Wand einer geschlossenen, mit der Pumpendruckleitung
ständig in Verbindung stehenden, an sich bekannten Ausgleichskammer bildet und daß
dem Bauteil servomotorseitig eine mit dem Ventilgehäuse verbundene Schulter zugeordnet
ist, an der sich das Bauteil bei Axialverschiebung der Lenkspindel in Richtung Servomotor
anlegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei dem Lenkgetriebe nach der Erfindung
lediglich eine einzige geeignet dimensionierte Ausgleichskammer vorgesehen zu sein
braucht. In besonders vorteilhafter Weise ist die druckbeaufschlagte Ausgleichsfläche
des Bauteils zur Erreichung einer am Lenkrad fühlbaren Reaktionskraft größer als
die entgegenwirkende Lenkspindelquerschnittsfläche bemessen.
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Als äußerst zweckmäßig hat sich das weitere Merkmal des erfindungsgemäßen
Lenkgetriebes herausgestellt, daß nur eine einzige Lenkspindelrückstellfeder vorgesehen
ist, wie an sich bekannt die in der Ausgleichskammer angeordnet ist und auf die
Stirnflächen der Kammer einwirkt, wie ebenfalls bekannt ist. Sehr vorteilhaft ist
das Merkmal, daß die unter Vorspannung stehende Rückstellfeder mit ihrem einen Ende
an einer Ringscheibe anliegt, wie an sich bekannt, die sich in mittlerer Ausgleichslage
der Lenkspindel gleichzeitig an einer Ringfläche eines relativ zur Lenkspindel axial
unverschiebbar gelagerten Steuerschiebers und an einer ringförmigen Schulter des
Ventilgehäuses abstützt, und mit ihrem anderen Ende an dem die druckbeaufschlagte
Ausgleichsfläche aufweisenden Bauteil, das von einem sich in mittlerer Ausgleichslage
sowohl an der in bezug auf das Ventilgehäuse festliegenden Schulter als auch an
einer in bezug auf die Lenkspindel axial fixierten Schulter abstützenden Ringkolben
gebildet ist, der einerseits auf dem Steuerschieber dicht gleitend und anderseits
in einer Bohrung des Ventilgehäuses dicht gleitend angeordnet ist.
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Die Größe der Ausgleichsfläche des Ringkolbens wird in vorteilhafter
Weise gemäß der Erfindung gleich der Summe von Spindelstirnfläche plus der zweifachen,
in der Ausgleichskammer vorgesehenen Steuerschieber-Ringfläche gewählt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebe nach der Erfindung
und F i g. 2 einen Querschnitt durch das Steuerventil des in F i g. 1 dargestellten
Lenkgetriebes entsprechend der Linie II-11 der F i g. 1.
Die in
F i g. 1 dargestellte Blocklenkung weist ein Lenkungsgehäuse 1 auf, in dem eine
mit einem Zahnsektor versehene Lenkwelle 2 gelagert ist; die Verzahnung der Lenkwelle
2 steht mit der Verzahnung eines Servomotorkolbens 3 im Eingriff. Im Inneren des
Kolbens 3 ist eine Bohrung mit Innengewinde vorgesehen, in das das Gewinde der Lenkspindel
4 eingreift. Die Lenkspindel 4 durchsetzt einen Zwischenflansch 5, der das Steuerventil
6 von dem einen der beiden Druckräume 7 und 7' des Lenkungsgehäuses trennt. An das
Gehäuse des Steuerventils 6 schließt sich ein Flansch 8 an, der den Abschluß der
Blocklenkung bildet und der Aufnahme eines Schutzrohres 9 dient, in dem die Lenkspindel
4 auf nicht näher dargestellte Weise nahe dem Lenkhandrad gelagert ist. Die Lenkspindel
4 weist im Bereich des Zwischenflansches 5 einen Bund 10 auf, in dem eine Dichtung
11 angeordnet ist, die den Übertritt von Drucköl von dem Druckraum 7 zum Steuerventil
6 verhindert.
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Zwischen dem Bund 10 und zwei auf ein Gewinde der Lenkspindel
4 aufgeschraubten Muttern 12 und 13 ist ein Steuerschieber 14 angeordnet, der mit
Hilfe von zwei stirnseitigen Axiallagern 15 und 16 gegen Drehbewegungen gesichert
ist. Um die Lenkspindel in einer bestimmten axialen Mittellage zu halten, ist eine
vorgespannte Rückstellfeder 17
zwischen einer Scheibe 18 und einem Ringkolben
19 angeordnet. Unter der Federwirkung stützt sich die Ringscheibe 18 in mittlerer
Ausgleichslage der Lenkspindel sowohl an einer Schulter 20 des Ventilgehäuses als
auch an einer Ringfläche 21 des Steuerschiebers 14 ab. Der Ringkolben 19 liegt in
gleicher Weise an einer in bezug auf die Lenkspindel 4 axial fixierten Lagerscheibe
des Axiallagers 15 und an einer Stirnfläche des in bezug auf das Ventilgehäuse
festliegenden Zwischenflansches 5 an. Auf diese Weise wird eine Ausgleichskammer
22 begrenzt, die gleichzeitig der Aufnahme der Rückstellfeder 17 dient. Die Ausgleichsfläche
des Ringkolbens 19 ist gleich der Summe der wirksamen Spindelstirnfläche plus der
zweifachen, in der Ausgleichskammer vorgesehenen Steuerschieber-Ringfläche 21.
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Aus der in F i g. 2 dargestellten Schnittansicht ergibt sich, daß
in der veranschaulichten Lenkspindelmittelstellung das Hydraulikmedium von der nicht
gezeigten Pumpe zu einer Einlaßbohrung 23 und von da durch die Ventilspalte zu Auslaßbohrungen
24 und 25 zum nicht dargestellten Sammelbehälter geführt wird. Der Druckraum 7 steht
über Bohrungen 26, 27 und 28 und der Druckraum 7' über Bohrungen 29, 30 und 31 mit
dem Pumpenzulauf in Verbindung.
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Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe arbeitet wie folgt: Ist bei Drehung
der Lenkspindel 4 und damit Verstellung der nicht dargestellten gelenkten Fahrzeugräder
ein Widerstand zu überwinden, bewegt sich die Lenkspindel 4 je nach Drehrichtung
nach rechts oder nach links. Es sei angenommen, daß sich die Lenkspindel
4 und damit auch der Steuerschieber 14 nach rechts bewegen. In diesem Fall
schließen zunächst die Steuerkanten 32 und 33 und dann entsprechend abgestuft die
Steuerkanten 34 und 35. Das Hydraulikmedium strömt von der Einlaßbohrung
23 und dem Ringkanal 37 herkommend über die Bohrungen 26, 27 und 28 in den
Druckraum 7. Der nicht von dem Druck beaufschlagte Druckraum 7' steht dabei über
die Bohrungen 31, 30 und 29 mit dem Rücklauf in Verbindung. Die Ausgleichskammer
22 ist über eine Bohrung 36 mit dem unter Druck stehenden Ringkanal 37 verbunden.
Der im Druckraum 7 herrschende Druck wirkt auch auf die Flächen des im Kolbeninneren
befindlichen Raumes 38, der mit dem Druckraum 7 über eine Bohrung 39 der Lenkspindel
4 verbunden ist.
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Da der im Druckraum 7 herrschende Druck auch auf die Lenkspindelstirnfläche
einwirkt, wird diese in axialer Richtung druckbeaufschlagt. Der gleiche Druck wirkt
jedoch auch auf die Ausgleichsfläche des Ringkolbens 19 der Ausgleichskammer 22.
Da die Ausgleichsfläche des Ringkolbens 19 gleich der Summe von Spindelstirnfläche
plus der zweifachen Ringfläche 21 ist, verbleibt als für die Reaktionskraft auf
die Lenkspindel maßgebende wirksame Fläche eine Fläche, die der Ringfläche 21 entspricht.
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Wird die Lenkspindel 4 mit dem Steuerschieber 14 nach links bewegt,
so wird der Druckraum 7' druckbeaufschlagt. Der Druckraum 7 bleibt drucklos und
steht mit dem Rücklauf in Verbindung. Auch in diesem Fall steht der Ausgleichsraum
22 über die Bohrung 36 mit dem Ringkanal 37 in Verbindung, so daß er mit dem gleichen
Druck wie der Druckraum 7' beaufschlagt wird. Da nunmehr jedoch der Ringkolben
19 an der Stirnfläche des Zwischenflansches 5 anliegt und der Bewegung des
Steuerschiebers 14 nach links nicht folgt, bleibt der auf die Ausgleichsfläche des
Ringkolbens 19 wirkende Druck ohne Einfluß auf die Lenkspindel. Die auf die Lenkspindel
4 wirkende Reaktionskraft entsteht in diesem Fall durch die unmittelbare Beaufschlagung
der Da sowohl bei Rechts- als auch bei Linksverschiebung der Lenkspindel 4 und damit
des Steuerschiebers 14 eine gleich große Fläche als Reaktions- bzw. Rückstellfläche
zur Wirkung kommt, sind auch die am Lenkhandrad fühlbaren Kräfte bei Rechts- und
Linkslenkung gleich groß.