DE2213988A1

DE2213988A1 - Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2213988A1
Application number: DE19722213988
Authority: DE
Inventors: James J. Livonia Mich. Duffy (V.StA.)
Original assignee: Ford-Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1971-04-05
Filing date: 1972-03-22
Publication date: 1972-10-19
Also published as: GB1312598A; JPS5550820B1; CA960588A; US3733967A

Description

MEIN ZEICHEN: _ητΛ77. ,-,co

my REF.: GFK-259ο

Anwaltsakte; GFK-259Q

FORD-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 5 KÖLN-DEUTZ, OTTOPLATZ 2

¹¹ Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge "

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem mit dem Lenksegment antreibend verbundenen Servokolben als Lenkhilfe, dessen Differentiale Druckbeaufschlagung durch ein aus einem Ventilkörper und einem in diesem durch die Lenkwelle achsial verschiebbaren Ventilschieber bestehendes Lenkventil steuerbar ist, wobei die Lenkwelle über einen Torsionsstab mit der mit dem Servokolben antreibend verbundenen Schneckenwelle verbunden ist.

Für die vorbekannten Lenkgetriebe dieser Art ist davon auszugehen, daß die das Drehmoment zum Einschlagen der Lenkräder des Fahrzeuges aufbringende Lenkwelle eine Lagerung besitzt, die unabhängig ist von derjenigen der Schneckenwelle. Die Schneckenwelle ist konzentrisch innerhalb des Servokolbens durch die Kugeln der Kugelumlauf lenkung gelagert, über welche sie mit dem Servokolben antreibend verbunden ist. Die Lagergenauigkeit ist dabei abhängig von der Konzentrizität der Laufbahnen für die Kugeln am Umfang der Schneckenwelle und in der Bohrungswandung des Servokolbens und

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selbstverständlich auch von der Konzentrizität des Servokolbens und des diesen aufnehmenden Servozylinders. \Ienn diese verschiedenen Konzentrizitäten nicht genau übereinstimmen und wenn die Achsen von Schneckenwelle und Lenkwelle nicht genau fluchten, dann kann¹ daraus eine empfindliche Störung im Betrieb des Lenkventils resultieren. So kann es insbesondere dazu kommen, daß dessen über eine geeignete Mitnehmereinrichtung beim Einschlagen der Lenkräder des Fahrzeuges durch die Lenkwelle beweglicher Ventilschieber in dem Ventilkörper verklemmt. Weiterhin kann es dazu kommen, daß der in seiner Relatiwerschiebung zu dem Ventilkörper für die differenfciale Druckbeaufschlagung des Servokolbens maßgebende Ventilschieber seine exakte Steuerfunktion für die entsprechende Lenkung des Drucköls zu den be iden Druckkammern des Servokolbens verliert, indem er nicht unter Kontrolle bringbare Streubewegungen ausführt.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge der vorgenannten Art zu schaffen, ' das unter Einkalkulierung gewisser Fertigungsungenauigkeiten eine exakte Arbeitsweise des Lenkventils sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Gelenkverbindung zwischen dem Ventilkörper des Lenkventils und der Schneckenwelle, welche derart gestaltet ist, daß sie die durch den Drehstab bei dem Einschlagen der Lenkräder hervorgerufene Winkelverschiebung zwischen der Lenkwelle und der Schneckenwelle kompensiert. Eine solche Gelenkverbindung kann im Rahmen der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes dadurch bereitgestellt werden, daß Ventilkörper Und Schneckenwelle über hülsenförmige Verlängerungen teleskopartig ineinander eingefügt sind, die über eine eine WinkelverSchiebung erlaubende, jedoch eine achsiale Relatiwerschiebung verhindernde Stiftverbindung miteinander verbunden sind.

Wird eine solche Gelenkverbindung zwischen dem Ventilkörper und der Schneckenwelle vorgesehen, dann wird dadurch eine weitgehende Unabhängigkeit geschaffen von eventuellen Ungenauigkeiten in der Flucht zwischen den Achsen von Schneckenwelle und Lenkwelle, und zwar in der Richtung, daß eine exakte Arbeitsweise des Lenkventils

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ORIGINAL INSPECTED

sichergestellt wird. ^ ·

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes ist in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt. Es zoigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Lenkgetriebe, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Lenkgetriebe nach der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößertem Haßstab einen Längsschnitt durch das Lenkventil des Lenkgetriebes gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Lenkventil nach der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Betätigungsring des Lenkventils gemäß Fig. 3, und

Fig. 6 eine Stirnansicht des Betätigungsringes nach der Linie 6-6 der Fig. 5.

In den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1o das Lenkgehäuse, welches innerhalb einer zylindrischen Bohrung 12 einen Servokolben 14 achsial verschieblich führt. An der linken Stirnfläche dieses Servokolbens ist eine Druckkammer 18 ausgebildet, in dem die Bohrung 12 endseitig durch einen Gehäusedeckel 16 verschlossen ist. An der rechten Seite des Servokolbens 14 ist gleichartig eine Druckkammer ausgebildet, die teilweise in die achsiale Bohrung eines an das Lenkgehäuse 1o angeflanschten Ventilgehäuses 22 übergeht. Die beiden Druckkammern 18 und 2o sind durch einen Dichtungsring 24 an dem Servokolben 14 gegeneinander abgetrennt.

Innerhalb einer Gehäuseerweiterung 26 ist eine Segmentwelle 28 angeordnet, deren Lenksegment 3o mit einer an dem Servokolben ausgeformten Zahnstange 32 kämmt. Die Segmentwelle 28 ist in einer Bohrung 34 des Lenkgehäuses 1o gelagert. Ein Abschnitt 36 der . Segmentwelle ist als Vielkeilwelle ausgebildet zur Anschlußmöglichkeit an das Lenksystem der Lenkräder. Das andere Ende der Segmentwelle 23 ist in einer Bohrung 38 eines angeflanschten Gehäusedqckels 4o gelagert. Hit diesem anderen Ende der Segementwelle 28 wirkt eine Stellschraube 42 zusammen, welche den Eingriff zwischen den Zähnen des Lenksegmentes 3o und der Zahnstange 32

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einstellen läßt.

Eine zentrale Bohrung 44 des Servokolbens 14 weist schraubenförmige Führungsbahnen für Kugeln 46 auf, die andererseits in schraubenförmigen Führungsbahnen 48 am Umfang einer Schneckenwelle 5o geführt sind, welche in die Bohrung des Servokolbens hineinragt« Wird die Schneckenwelle 5o gedreht, dann werden dadurch die Kugeln 46 in einen Umlauf um deren Achse versetzt und gleichzeitig werden auf den Servokolben in achsialer Richtung wirkende Kräfte ausgeübt. Wenn die Kugeln 46 das Ende ihrer Führungsbahn erreicht haben, dann werden sie über einen Rücklaufkanal 52 wieder an den Anfang ihrer Führungsbahn zurückgeführt. Die Schneckenwelle 5o ist also über eine Kugelumlauflenkung mit dem Servokolben 14 antreibend verbunden.

Die zentrale Bohrung 44 des Servokolbens 14 ist an ihrem linken Ende durch ein Verschlußglied 52' verschlossen. Die Schneckenwelle 5o ist an ihrem rechten Ende mit einer zentralen Bohrung versehen, innerhalb welcher ein Torsionsstab 54 angeordnet ist. Dieses rechte Ende der Schneckenwelle 5o erfährt eine Führung durch die Bohrung 56 eines Druck- bzw. Schubringes 58, der an einer Schulter 6o des Ventilgehäuses 22 anliegt. Gegen diese Anschlagschulter wird der Druck- bzw. Schubring 58 durch eine Gegenmutter 62 angedrückt. In die Bohrung der Schneckenwelle faßt das linke Ende einer Lenkwelle 64 ein, die bei 68 eine Zentrierung bezüglich der Schneckenwelle erfährt. Der Torsionsstab' 54 ist über einen Stift 7o mit der Lenkwelle 64 und über einen Stift 72 mit der Schneckenwelle 5o verbunden. Beim Drehen den Lenkwelle 64 wird damit über den Torsionsstab 54 ein Drehmoment auf die Schneckenwelle 5o übertragen.

In der zentralen Bohrung 66 des Ventilgehäuses 22 ist ein Ventilkörper 74 drehbar angeordnet. Dieser besitzt mit Abstand voneinander angeordnete, radial ausgerichtete Druckölkanäle 76, 78 und 8o, die sich in Kanälen 82, 84 und 86 des Ventilgehäuses 22 fortsetzen. Der bei einem Einschlagen der Lenkräder des Fahrzeuges nach' rechts unter Druckbeaufschlagung stehende Kanal 82 hat über einen Verbindungskanal 88 Verbindung mit der linken Druckkammer 18 des Servokolbens 14, während der bei einem Einschlagen der Lenkräder nach links unter Druckbeaufschlagung stehende Kanal 86 direkt an

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an die Druckkammer 2o angeschlossen ist. Der Kanal 84 dient der Zuführung des Drucköls, d.h. dies»ser Kanal ist an die übliche Druckölpumpe angeschlossen. Der Ventilkörper 74 hat an seinem rechten Ende Verbindung mit einem Auslasskanal 9o.

Das rechte Ende der Lenkwelle 64 ist über ein Rollenlager 92 in einer Verlängerung des Ventilgehäuses 22 gelagert. Rechts von dem Rollenlager 92 ist eine Dichtungsmanschette 94 zwischen der Lenkwelle 64 und dem Ventilgehäuse 22 angeordnet. Zu beiden Seiten der Kanäle 76, 78 und 8o sind Dichtungsringe 96, 98, 1oo und 1o2 angeordnet. In einer zentralen Bohrung 1o6 des Ventilkörpers 74 ist ein Ventilschieber 1o4 achsial verschieblich. An diesem sind umfangseitig Steuerbünde 1o8, 11o, 112 und 114 ausgeformt, die mit komplementären Steuerbünden des Ventilkörpers 74 zusammenwirken.

Der Ventilschieber 1o4 nimmt in einer radialen Bohrung 116 eine Mitnehmerkugel 118 auf. Diese Mitnehmerkugel 118 (Fig. 3 bis Fig. 6)besitzt eine Führung in einer sich achsial erstreckenden Nut 12o der Lenkwelle 64 und andererseits in einer schraubenförmigen Nut 122 eines Betätigungsringes 124. Der Betätigungsring ist in der Bohrung 126 einer hülsenförmigen Verlängerung des Ventilkörpers 74 aufgenommen und liegt an einer Schulter 128 desselben an. Eine in fluchtende Radialbohrungen des Betätigungsringes 124 und des Ventilkörpers 74 eingefügte Kugel 123 hält die beiden Teile 124 und 74 zusammen.

In die hülsenförmige Verlängerung des Ventilkörpers 74 faßt die Schneckenwelle 5o mit einer an ihr ausgebildeten hülsenförmigen Verlängerung teleskopartig ein. Die beiden Verlängerungen an dem Ventilkörper und an der Schneckenwelle sind über einen genuteten Stift 128' miteinander verbunden, welcher eine geringfügige Winkelverschiebung des Ventilkörpers 74 relativ zu der Schneckenwelle erlaubt, welcher jedoch gleichzeitig die beiden Teile 74 und 5o gegen eine achsiale RelatiwerSchiebung sichert.

An dem Ventilschieber 1o4 sind Auslasskanäle 13o und 132 ausgeformt, Diese verbinden die Kanäle 8o und 76 über die zentrale Bohrung des

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Ventilschiebers mit dem Auslaßkanal go des'Ventilgehäuses. Eine sich an einer S_chulter der Lenkwelle 64 abstützende Ventilfeder 134 drückt den Ventilschieber 1o4 in seine Wirkverbindung mit der Mitnehmerkugel 118, sodaß dadurch ein eventuelles Spiel zwischen, dem Ventilschieber 1o4 und dem Betätigungsring 124 ausgeschaltet wird. Radiale Druck- bzw. Schublager 136 und 134· fixieren die Schneckenwelle 5o in achsialer Richtung.

Wird zum Einschlagen der Lenkräder des Fahrzeuges auf die Lenkwelle 64 ein Drehmoment ausgeübt, dann erfährt der Torsionsstab 54 eine Durchbiegung, weil die Kugelumlauflenkung, über welche die Schneckenwelle 5o mit dem Servokolben 14 antreibend verbunden ist, einen Widerstand aufbringt. Durch die Durchbiegung des Torsionsstabes 54 wird die Mitnehmerkugel 118 gegen in ihren Führungen und 122 in Bewegung gesetzt, was eine achsiale Verschiebung des Ventilschiebers 1o4 auslöst. Wird von einer Verschiebung des Ventilschiebers 1o4 beispielsweise nach links ausgegangen, dann wird dadurch der üurchtrittsquerschnitt zwischen den Kanälen 78 und 86 vergßssert, während andererseits der Durchtrittsquerschnitt zwischen den Kanälen 8o und 13o verkleinert wird. Gleichzeitig wird der Durchtrittsquerschnitt zwischen den Kanälen 78 und 82 verkleinert und der Durchtrittsquerschnitt zwischen den Kanälen 76 und 132 vergrößert. Der Druck in der Druckkammer 2o erfährt also eine Erhöhung, während der Druck in der Druckkammer 18 eine Erniedrigung erfährt. Wegen dieser differenzierten Druckbeaufschlagung des Servokolbens 14 wird dieser folglich nach links in der zylindrischen Bohrung 12 des Lenkgehäuses 1o verschoben, sodaß das hier betrachtete Einschlagen der Lenkräder des Fahrzeuges nach links durch die Wirkung des Servokolbens 14 unterstützt wird.

Sollte es bei der Montage des Lenkgetriebes beispielsweise aufgrund ungenauer Fertigungstoleranzen dazu gekommen sein, daß die Achse der Schneckenwelle 5o nicht genau fluchtet mit der Achse der Lenkwelle 64, dann hat dies zur Folge, daß der Ventilkörper 74 eine geringe Auslenkung bezüglich der Schneckenwelle 5o erfährt, wenn die Lenkwelle 64 gedreht wird. In diesem Falle w±kt dann die Führung 68 des linken Endes der Lenkwelle 64 in der Bohrung der Schneckenwelle 5o als die Spitze eines Drehkegels, wenn die Lenkwelle 64 gedreht wird. Wegen der Verbindung zwischen dem Ventil-

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körper 74 und der Schneckenwelle 5o über den Stift 128¹ wird jedoch in diesem Falle der Ventilkörper 74 in einer parallelen Anordnung zu der LenkWelle 64 gehalten, sodaß es zu keiner Streubewegung des Venteilschiebers kommen kann, wenn die Lenkwelle gedreht wird. Es wird weiterhin verhindert, daß es zu einem Verklemmen der Mitnehmerkugel 118 und des Betätigungsringes 124 kommt, weil die Stiftverbindung 128« den Ventilkörper 74, den Venteilschieber 1o4 und die Nutführung der Lenkwelle 64 ständig genau ausgerichtet hält.

In Fig. 4 ist noch dargestellt, daß die Nut 12o in einem von drei radialen, sich achsial erstrechenden Fortsätzen 137 der Lenkwelle 64 ausgebildet ist. In den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Fortsätzen 137 der Lenkwelle 64 faßt ein Zahn am rechten Ende der Schneckenwelle 5o ein, sodaß über diese Maßnahme eine übermäßige Durchbiegung des Torsionsstabes 54 beim Drehen der L;nkwelle 64 verhindert wird.

Der Ventilkörper 74 ist schließlich noch an seinem rechten Ende bei I4o in der zentralen Bohrung des Ventilgehäuses 22 geführt und zentriert, und zwar an einer Stelle, die nahe dem Lager 92 zur Lagerung der Lenkwelle 64 in dem Ventilgehäuse liegt. Dadurch wird eine genaue Zentrierung des Ventilkörpers besiglich der Lenkwelle erzielt, und zwar unabhängig von der Genauigkeit, mit welcher die Achse der Lenkwelle in der Bohrung des Ventilgehäuses 22 zentriert ist.

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Claims

1.) Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem mit dem Lenksegment antreibend verbundenem Servokolben als Lenkhilfο, dessen differeniiale Druckbeaufschlagung durch ein aus einem Ventilkörper und einem in diesem durch die Lenkwelle achsial verschiebbaren Ventilschieber bestehendes Lenkventil steuerbar ist, wobei die Lonkwelle über einen Torsionsstab mit der mit dem Servokolben antreibend verbundenen Schneckenwelle verbunden ist, gekennzeic Ii η e t durch, eine Gelenkverbiiiduiig(i2C') zwischen dem Ventilkörper (74) und der Schneckenwelle(5o) zur Kompensation der durch den Drehstab (54) bei der Drohung der Lonkwelle (64) hervorgerufenen Winkelsverschiebung zwischen dieser und dor Schneckenwelle (5o).

2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß Ventilkörper (74) und Schneckenwelle (5o) über hülsenförmige Verlängerungen teleskopartig ineinander eingefügt sind, die über eine eine Winkelverschiebung erlaubende, jedoch eine achsiale Relativverschiebung verhindernde Stiftverbindung (128·) miteinander verbunden sind.

3. Lenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper (74) mit Spiel in die achsiale Bohrung dos Ventilgehäuses (22) eingefügt ist und an seinem Umfang eine Kurzschließung der verschiedenen Druckölkanäle des Ltnkventils verhindernde Dichtungsringe (96), (93, 1oo, 1o2) angeordnet sind.

4. Lenkgetriebe nach einem'oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge kenn zeichnet , daß der Ventilkröper (74) an seinen beiden linden mit Führungen bezüglich der Lenkwelle (64) und "bezüglich dos Ventilgehäuses (22) versehen ist, v/ob ei seine, eine endseitige Führung (I4o) am Ventilgehäuse (22) nahe dos.

die Lenkwellc (64) in diesem drehbar lagernden Lagers (92) angeordnet ist.

^rj. Lenkgetriebe nach einem oder mehreren dor Ansprüche· 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet , daß mit dem Ventilkörper

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(74) ein Betätigungsring (124) drehfest verbundenist, der über eine in einer achsialen Nut (12o) der Lenkwelle (64) und in einer schraubenförmigen Nut (122) seiner Bohrung geführte Mitnehmerkugel (118) mit dem Ventilschieber (1o4) verbunden ist.

6. Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (128¹) zur Verbindung des Ventilkörpers (74) mit der Schneckenwelle (5o) ein achsialgenuteter Spannstift oder eine Spannhülse ist.

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