DE2060029C3 - Servolenkung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Servolenkungen dieser Art sind bekannt

Die Übertragung der Drehbewegungen der Lenkmutter auf den Steuerschieber des Ventils erfolgt bei diesen Servolenkungen über ein Steuerlineal. Dabei besteht die Gefahr, daß die Lenkschnecke und das mit dieser gekuppelte Lenkhandrad infolge ihrer Schraubverbindung mit der Lenkmutter in Drehbewegungen versetzt werden, wenn von der Fahrbahn her Stöße in die Lenkwelle eingeleitet werden. Diese Stöße zwingen dem Arbeitskoiben und damit der Lenkmutter Axialbewegungen auf, die zu Drehbewegungen der Lenkschnecke führen.

Bei einer bekannten Servolenkung anderer Art (DE-PS 10 60 272) ist das Steuerventil in den Arbeitskolben integriert und die Lenkmutter als Steuerschieber ausgebildet, der gegenüber dem mit den korrespondierenden Ventilanschlüssen versehenen Arbeitskolben gegen die Wirkung üblicher Ventilzentrierfedern axialverschiebbar gelagert ist. In einer Ausgestaltung dieser bekannten Servolenkung kann durch eine Schraubführung zwischen Arbeitskolben und Lenkmutter dieser zur Vergrößerung der Steuerwege des Ventils eine Drehbewegung erteilt werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be

steht darin, bei einer Servolenkung der eingangs genannten Art von der Fahrbahn her über die Lenkwelle in das Lenkgetriebe eingeleitete Stöße zu dämpfen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lenkmutter in Richtung der Kolbenlängsachse verschiebbar im Arbeitskolben gelagert und durch Druckfedern in einer Mittelstellung gegen den Arbeitskolben federnd abgestützt ist Der Arbeitskolben kann dabei geringe axiale Relativbewegungen gegenüber der ίο Lenkmutter ausführen, so daß sich die Stöße nicht auf das mit der Lenkschnecke gekuppelte Lenkhandrad auswirken. Da die Lenkmutter in bekannter Weise mit einem Steuerlineal die Betätigung des Steuerschieberventils für die Steuerung des Arbeitsdruckes in den Arbeitsdruckräumen beiderseits des Arbeitskolbens aus löst ergibt sich infolge der erfindungsgemäßen Beweglichkeit des Arbeitskolbens gegenüber der Lenkmutter eine größere Zeitspanne für den Aufbau des dem jeweiligen Fahrbahnstoß entgegenwirkenden Gegendruckes am Arbeitskolben.

Bei der erfindungsgemäßen Servolenkung ist erwünscht, daß in der axialen Neutralstellung zwischen Arbeitskoiben und Lenkmutter die aus der Lagervorspannung resultierende Reibung in der Axiallagerung der Lenkmutter klein bleibt Bei der durch Stoß bewirkten Axialbewegung des Arbeitskolbens gegenüber der Lenkmutter muß jedoch das entgegen der Stoßrichtung liegende, im wesentlichen unbelastete Axiallager der Lenkmutter unter Federvorspannung stehen, damit Gfcin Käftig nicht aus der Sollage tritt Ferner ist es erforderlich, daß die Federkräfte der jeweils stoßbelasteten Druckfedern über dem relativen Verschiebeweg des Arbeitskolbens steil ansteigen, damit die Lenkung nicht schwammig wird. Erfindungsgemäß sind diese Erfordernisse erreicht durch wenigstens zwei die lenkmutter bei Auftreten eines in der einen Richtung der Kolbenlängsachse gerichteten Stoßes gegen den Arbeitskolben abstützende Druckfedern mit unterschiedlichen Federkonstanten, von denen in der stoßfreien Ruhestellung der Lenkmutter gegenüber dem Arbeitskolben die Druckfeder mit der höheren Federkonstante im wesentlichen nicht vorgespannt ist und wenigstens eine Druckfeder mit einer niedrigeren Federkonstante unter Vorspannung steht Bei dieser Anordnung liefern die schwächeren Druckfedern mit der flacheren Kennung die Lagervorspannung, so daß die stärkeren Druckfedern in der Neutralstellung praktisch nicht vorgespannt sind. Dadurch bleibt die Lagerreibung gering. Durch die so flache Kennung der schwächeren Druckfeder kann auch bei der unter Stoß erfolgenden Auslenkung des Arbeitskolbens das nicht unter Stoßbelastung stehende Axiallager der Lenkmutter noch unter Vorspannung gehalten werden.

Eine raumsparende Unterbringung der federnden Mittel ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erzielt, daß die Lenkmutter im Arbeitskolben durch je ein Axiallager an ihren Stirnseiten gelagert ist dessen einer Laufring gegenüber dem ihm zugeordneten Lenkungsteil mittels mindestens einer Druckfeder axial federnd abgestützt ist

Wenn die erfindungsgemäße Servolenkung beispielsweise im einzelnen ausgeführt sein kann, ist im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebegehäuse und

F i g. 2 die schaubildliche Darstellung der Federkräfte bei der Anordnung der F i g. 1.

In einem als Druckmittelzylinder ausgebildeten Lenkgetriebegehäuse 10 ist ein Arbeitskolben 11 verschiebbar geführt, in dem eine mit einer Lenkschnekke 12 über einen Kugelumlauf 13 schraubbeweglich verbundene Lenkmutter 14 drehbar gelagert ist Die Lenkschnecke 12 ist an ihrem äußeren Ende mit einem Kupplungszapfen 15 versehen, mit dem das Lenkhandrad gekuppelt werden kann. Der Arbeitskolben 11 ist mit einem Zahnstangenprofil 16 versehen, in das ein Zahnsegment 17 einer mit dem Lenkgestänge gekoppelten Lenkwelle 18 eingreift Die Lenkmutter 14 ist mit einem Steuerlineal 19 versehen, das einen Steuerschieber 20 betätigt, unter dessen Vermittlung der Arbeitsdruck in beiderseits des Arbeitskolbens 11 liegenden Arbeitsdruckräumen 21 und 22 gesteuert wird. An einem Ende ist die Lenkmutter 14 mittels eines Schrägkugellagers 23 und am anderen Ende über ein Axialrolienlager 24 im Arbeitskolben 11 gelagert

Ein zur Lenkmutter 14 äußerer, in einer zentrisclren Lagerbohrung 25 verschiebbar zentrierter Laufring 26 des Lagers 23 stützt sich axial gegen ein Tellerfeder-Paar 27 ab, das mit einer in die Lagerbohrung 25 als Widerlager eingeschraubten Einstellhülse 28 zusammenarbeitet Der mittlere Abschnitt der Lagerbohrung 25 wird von einer zur Kolbcnlängsachse 29 sich senkrecht erstreckenden Ausnehmung 30 des Arbeitskolbens 11 für-die Montage der Lenkmutter 14 durchsetzt Am inneren Ende der Lagerbohning 25 dient eine radiale Schulter 31 des Arbeitskolbens 11 als Widerlager für ein Tellerfeder-Paar 32, an dem eine in der Lagerbohrung 25 verschiebbar zentrierte Laufscheibe 33 des Lagers 24 abgestützt ist Die Einstellhülse 28 ist derart eingestellt, daß der Arbeitskolben 11 in der gezeichneten Neutralstellung gegenüber der Lenkmutter 14 in beiden Richtungen der Kolbenlängsachse 29 ein bestimmtes axiales Spiel 34 aufweist

Die Tellerfeder-Paare 27 und 32 bestehen jeweils aus einer inneren dicken Tellerfeder 35 bzw. 36 mit einer höheren Federkonstante und einer äußeren dünnen Tellerfeder 37 bzw. 38 mit einer niedrigeren Federkonstante.

In F i g. 2 ist auf der Abszissenachse 40 beiderseits der mit 39 angedeuteten Neutralstellung zwischen Arbeitskolben 11 und Lenkmutter 14 das Spiel 34 in vergrößertem Maßstab aufgetragen. Die Ordinatenachse 41 stellt die veränderliche Federkraft dar.

Die flachen Kurven 42 und 43 geben den Verlauf der Federkraft für die dünnen Telferfedern 37 und 38 wieder. Wie der Fig.2 zu entnehmen ist, sind diese Tellerfedern in der Neutralstellung 39 mit der Kraft 44 vorgespannt während aus den Kurven 45 und 46 für den Kraftverlauf der dicken Tellerfedern 35 und 36 zu entnehmen ist, daß letztere in der Stellung 39 des Arbeitskolbens 11 im wesentlichen spannungsfrei sind.

Die Kurve 47 bzw. 48 gibt die jeweilig'· unterstülzende Wirkung der Tellerfeder 37 bzw. 38 bei der Stoßverschiebung des Arbeitskolbens gegenüber der Lenkmutter an.

Aus cW algebraischen Summierung der Kurven 43,46 und 47 bzw. der Kurven 42, 45 und 48 ergibt sich der Verlauf der Kurven 49 und 50 für die erforderliche äußere Kraft zur Relatiwerschiebung zwischen Arbeitskolben und Lenkmutter.

Die Ordinatenwerte 51 und 52 der Kurven 47 und 48 zeigen an, daß die jeweils nichtstoßbelastete Tellerfeder 37 bzw. 38 noch unter einer Restspannung steht wenn der Arbeitskolben 11 und die Lenkmutter 14 um das Spiel 34 gegeneinander ausgelenkt sind, so daß der zugehörige Lagerkäfig nicht aus seiner Sollage treten kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Servolenkung für Fahrzeuge, bei der eine mit einer Lenkschnecke schraubbeweglich verbundene Lenkmutter in dem mit einer Lenkwelle in Antriebsverbindung stehenden Arbeitskolben drehbeweglich gelagert und ein auf Drehbewegungen der Lenkmutter ansprechendes Steuerventil für den Arbeitsdruck außerhalb des Arbeitskolbens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Lenkmutter (14) in Richtung der Kolbenlängsachse (29) verschiebbar im Arbeitskolben (11) gelagert und durch Druckfedern (Tellerfeder-Paare 27 und 32) in einer Mittelstellung gegen den Arbeitskolben (U) federnd abgestützt ist

2. Servolenkung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei die Lenkmutter (14) bei Auftreten eines in der einen Richtung der Kolbenlängsac^si (29) gerichteten Stoßes gegen den Arbeitskoiben (H) abstützende Druckfedern (Teüerfeder-Paar 27 bzw. 32) mit unterschiedlichen Federkonstanten, von denen in der stoßfreien Ruhestellung der Lenkmutter (14) gegenüber dem Arbeitskolben (11) die Druckfeder (Tellerfeder 35 bzw. 36) mit der höhet-in Federkonstante im wesentlichen nicht vorgespannt ist und wenigstens eine Druckfeder (Tellerfeder 37 bzw. 38) mit einer niedrigeren Federkonstante unter Vorspannung steht

3. Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, d?J3 die Lenkmutter (14) im Arbeitskolben durch je ein Axiallager an ihren Stirnseiten gelagert iät, &-sen einer Laufring gegenüber dem ihm zugeordneten Lenkungsteil mittels mindestens einer Druckfeder (Telierfedern 35, 37 bzw. Tellerfedern 36, 38) axial federnd abgestützt ist