DE4036743A1

DE4036743A1 - Vorrichtung zum ansteuern einer hydraulischen servolenkung

Info

Publication number: DE4036743A1
Application number: DE4036743A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Beer
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1990-11-17
Filing date: 1990-11-17
Publication date: 1992-05-21
Also published as: EP0511324A1; WO1992008637A1; US5287764A; JPH05502835A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ansteuern einer hydraulischen Servolenkung für Kraftfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:
Eine mit dem Lenkrad drehfest verbundene Lenkwelle ist mit einem Ritzel versehen und in einer Hülse gelagert,
das Ritzel kämmt mit einer mit den zu lenkenden Rädern ver bundenen Zahnstange,
die Hülse ist schwenkbar um eine Parallelachse zur Lenkwelle in einem Lenkgetriebegehäuse gelagert, weist eine Ausnehmung auf, um den Eingriff des Ritzels in die Zahnstange zu ermög lichen, und an ihr ist senkrecht zur Lenkwelle ein stift artiger Fortsatz befestigt, der den Ventilschieber eines als Linearschieberventil ausgebildeten Lenkventils betätigt,
eine Feder, die die Zahnstange gegen das Ritzel drückt, sta bilisiert gleichzeitig die Lagerung der Hülse im Lenkgetrie begehäuse.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der Europäischen Patent anmeldung 02 91 155 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung befindet sich die Lagerung der Hülse auf der der Zahnstange abgewandten Seite der Lenkwelle im Gehäuse. Das Lager wird von einem kalottenförmigen Ansatz am Fortsatz und einer ku gelschalenförmigen Ausnehmung im Lenkgetriebegehäuse gebil det. Als nachteilig ist es bei dieser Vorrichtung anzusehen, daß im Lager hohe Reibungskräfte wegen des großen Wirkradius der Reibkraft durch die Anpressung der Feder auftreten. Die starke Feder ist jedoch notwendig, um Spielfreiheit zwischen Zahnstange und Ritzel zu gewährleisten. Weiterhin ist das System tendenziell instabil, da die Kraft der Feder, die die Zahnstange in Kontakt mit dem Ritzel hält, ein Abrollen der Lenkwelle auf der Zahnstange fördert, wodurch das Lenkventil betätigt wird. Dies bedeutet ein Sicherheitsrisiko, da das Fahrzeug in einem solchen Fall ungewollt gelenkt würde.

Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, die bekannte Lenkungsansteuervorrichtung so zu verbessern, daß sie in der Neutralstellung stabil ist und dennoch fast ohne Reibungs verluste betätigbar ist. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung nur einen Rotationsfreiheitsgrad parallel zur Lenkwellenachse aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale mit den bekannten Merkmalen gelöst:
Das Lager zwischen der Hülse und dem Lenkgetriebegehäuse wird von zwei Nadeln gebildet,
die beiden Nadellager sind auf verschiedenen Seiten der Zahnstange ausgebildet,
die die beiden Nadellager verbindende Lagerachse ist weiter von der Lenkwellenmittelachse entfernt als der Kraftübertra gungspunkt zwischen Ritzel und Zahnstange und liegt auf der selben Seite der Lenkwellenmittelachse wie letzterer und
der Ventilschieber ist durch eine gefesselte Feder vorgespannt.

Die Ausbildung und Anordnung der Nadellager hat einen klei nen Wirkradius der Reibungskräfte, die über die Federbe lastung entstehen, zur Folge und ermöglicht so eine leicht gängige Betätigung. Die gefesselte Feder stabilisiert den Ventilschieber in seiner Neutralstellung.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Nadeln in je einem fest mit dem Lenkgetriebegehäuse ver bundenen Ringeinsatz gehalten sind. Diese Maßnahme ermög licht eine einfache Montage der Ringeinsätze mit den Nadeln im Lenkgetriebegehäuse. Der zweite Lagerteil in der Hülse wird in einfacher Weise jeweils von einem ringförmigen Fort satz der Hülse gebildet und von der Kraft der Feder gegen über den Nadeln fixiert. Weiterhin dienen die Ringeinsätze gleichzeitig als Begrenzer (Anschläge) für die Drehbewegung der Hülse um die Lagerachse. Auf diese Weise sind große Ab rollbewegungen von Lenkwelle und Hülse auf der Zahnstange, die zu Beschädigungen des Lenkventils, des Lenkgetriebege häuses oder der Zähne der Zahnstange führen könnten, sicher verhindert.

Eine besonders einfache Montage wird dadurch ermöglicht, daß der Fortsatz in eine Gewindebohrung der Hülse eingeschraubt ist. In dieser Ausgestaltung kann der Fortsatz eingeschraubt werden, nachdem Hülse und Lenkwelle in das Getriebegehäuse eingesetzt sind.

Um bei kleinen Abrollbewegungen von Hülse und Lenkwelle ei nen möglichst großen Ventilweg stellen zu können, ist der Fortsatz zweckmäßigerweise senkrecht zur Zahnstange angeord net.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß das nicht mit der Hülse verbundene Ende des Fortsatzes mit einem Kugelgelenk versehen ist und in eine Ausnehmung des Ventil schiebers eingreift, sowie daß ein Gehäuse des Lenkventils fest mit dem Lenkgetriebegehäuse verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außer zum Ansteuern eines Lenkventils auch verwendet werden, um die Exzentrizi tät einer Pumpe zu verstellen, die einen doppelt wirkenden, die Hilfskraft bildenden Hydraulikzylinder direkt beauf schlagt, oder um einen elektrischen Schalter, Schleifkontakt, Potentiometer oder Sensor einer elektrischen bzw. elektro hydraulischen Hilfskraftlenkung zu betätigen.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel, das in den Zeichnungen gezeigt ist, erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt parallel zur Lenkwelle durch das Lenkgetriebegehäuse und

Fig. 2 einen Schnitt parallel zur Zahnstange durch Lenkge triebe- und Ventilgehäuse.

Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit gleichen Bezugs zeichen versehen. Beide Figuren werden gemeinsam beschrie ben.

Man erkennt in der Zeichnung die Lenkwelle 1, die mit einem nicht dargestellten Lenkrad drehfest verbunden ist. Die Lenkwelle 1 ist mit einem Ritzel 2 versehen, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig mit ihr ge fertigt ist. Das Ritzel 2 kämmt mit der Zahnstange 3, die senkrecht zur Papierebene verläuft und an ihren Enden mit den Lenkern der zu lenkenden Räder (nicht gezeigt) verbunden ist. Lenkwelle 1 und Zahnstange 3 sind in einem gemeinsamen Lenkgetriebegehäuse 4 angeordnet. Die Zahnstange 3 ist im Druckstück 5 über die Feder 6 und das Halteelement 7 gegen über dem Lenkgetriebegehäuse 4 gelagert.

Die Lenkwelle 1 ist über zwei Rollager 8 in einer Hülse 9 drehbar gelagert. Die Hülse 9 ihrerseits ist über zwei Nadellager 10 und zwei Ringeinsätze 11, die fest mit dem Lenkgetriebegehäuse 4 verbunden sind, schwenkbar im Lenkge triebegehäuse 4 gelagert. Die Nadeln 12 der Nadellager 10 sind in Bohrungen 13 der Ringeinsätze 11 gehalten. Die Hülse 9 stützt sich jeweils mit einem ringförmigen Fortsatz 14 an jeder Nadel 12 ab, sie wird durch die Kraft der Feder 6 in ihrer Position fixiert. Wesentlich ist, daß die Achse der Nadellager 10, die Mittelachse der Lenkwelle 1 und der Kraftübertragungspunkt vom Ritzel 2 zur Zahnstange 3 in einer Ebene liegen, und daß die Nadellagerachse weiter von der Lenkwelle 1 entfernt ist, als dieser Kraftübertragungs punkt, wobei beide auf derselben Seite der Lenkwelle 1 lie gen.

Auf der der Zahnstange abgewandten Seite der Hülse 9 ist ein radialer Fortsatz 15 in eine Gewindebohrung 16 der Hülse 9 eingeschraubt. Dieser Fortsatz 15 ist senkrecht zur Lenk welle 1 und senkrecht zur Zahnstange 3 angeordnet. Das an dere Ende des Fortsatzes 15 ist als Kugelkopf 17 ausgebildet und greift in eine Ausnehmung 18 des Ventilschiebers 19 des als Linearschieberventil ausgebildeten Lenkventils ein. Das Gehäuse 20 des Lenkventils ist mit dem Lenkgetriebegehäuse 4 verschraubt. Der Ventilschieber 19 erstreckt sich parallel zur Zahnstange 3.

In Fig. 2 ist der in Fig. 1 markierte Schnitt dargestellt. Im Ventilgehäuse 20 befindet sich ein Anschluß 21, der mit einer hydraulischen Pumpe verbunden ist, ein Anschluß 22, der beim Lenken nach rechts druckbeaufschlagt wird, und ein Anschluß 23, der beim Lenken nach links druckbeaufschlagt wird. In der dargestellten Neutralstellung sind alle drei Anschlüsse 21, 22, 23 miteinander verbunden. Durch kleine Pfeile und die Buchstaben R und L ist symbolisiert, wohin sich die Hülse 9 mit der Lenkwelle 1 beim Lenken dreht.

Rechts im Gehäuse 20 erkennt man auf dem Ventilschieber 19 die gefesselte Feder 24. Sie ist zwischen den Anschlägen 25 und 26 gefesselt und kommt bei Verschiebung des Schiebers 19 an dem gehäusefesten Einsatz 27 zur Anlage. Außerdem weist die Feder 24 eine stark progressive Kennlinie auf. Der Ein satz 27 weist noch einen Anschluß 28 auf, der als Rücklauf anschluß dient. Das Ventilgehäuse 20 kann komplett vor montiert werden. Mit Hilfe der Schraube 29 ist der Einsatz 27 nach dem Justieren des Ventilschiebers 19 mit der gefes selten Feder 24 gegenüber dem Gehäuse 20 fixierbar. Die Be festigung des Ventilgehäuses 20 am Lenkgetriebegehäuse 4 er folgt, wenn sowohl der Ventilschieber 19 als auch die Lenk welle 1 mit der Hülse 9 in ihrer Mittelstellung ist.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im fol genden erläutert. Zunächst wird über die Lenkwelle 1 und das Ritzel 2 die Lenkbewegung in die Zahnstange 3 eingeleitet. Da die Zahnstange 3 jedoch mit den Rädern verbunden ist und diese wegen ihrer Reibung mit der Fahrbahn zunächst die Richtung beibehalten, bleibt auch die Zahnstange 3 stehen. Die über die Hülse 9 schwenkbar gegenüber dem Lenkgetriebe gehäuse 4 gelagerte Lenkwelle 1 rollt unter diesen Umständen auf der Zahnstange 3 ab. Dabei nimmt sie die Hülse 9 und letztere den Fortsatz 15 mit. Je nach Drehrichtung der ein geleiteten Lenkbewegung bewegt sich also der mit dem Ventil schieber 19 verbundene Kugelkopf 17 - bezogen auf die Zei chenebene - nach vorn oder hinten und steuert so den die Hilfskraft bewirkenden Fluidstrom im Ventil. Die Drehbewe gung der Hülse 9 ist begrenzt, da sie nach einer Drehung um wenige Grad an den Ringeinsätzen 11 anliegt. Sobald die Kippmöglichkeit um die Nadellager 10 erschöpft ist und die Hilfskraft wirkt, dreht sich die Lenkwelle 1 ausschließlich in den Gleit- bzw. Rollagern 8 und verschiebt die Zahnstange 3. Bei einem Ausfall der Hilfskraft ist lediglich zu Beginn des Lenkvorganges ein geringes Spiel zu überwinden. Danach ist eine normale Lenkung - ohne Unterstützung - möglich.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Hilfskraft abhängig vom Lenkwiderstand gesteuert wird. Bei hoher Ge schwindigkeit beispielsweise, wenn also die Räder der Lenk bewegung nur einen geringen Widerstand entgegensetzen, ent fällt das Abrollen der Lenkwelle 1 auf der Zahnstange 3. Dies wird durch die gefesselte Feder 24 zusätzlich unter stützt. Die Lenkwelle 1 dreht sich nur in der Hülse 9 und es findet eine nicht unterstützte Lenkung statt. Gleiches gilt bei glattem Untergrund, etwa Eis oder Schnee.

Bezugszeichenliste

1 Lenkwelle
2 Ritzel
3 Zahnstange
4 Lenkgetriebegehäuse
5 Druckstück
6 Feder
7 Halteelement
8 Rollager
9 Hülse
10 Nadellager
11 Ringeinsatz
12 Nadel
13 Bohrung
14 ringförmiger Fortsatz
15 Fortsatz
16 Gewindebohrung
17 Kugelkopf
18 Ausnehmung
19 Ventilschieber
20 Ventilgehäuse
21 Anschluß
22 Anschluß
23 Anschluß
24 gefesselte Feder
25 Anschlag
26 Anschlag
27 Einsatz
28 Anschluß
29 Schraube

Claims

1. Vorrichtung zum Ansteuern einer hydraulischen Servorlen kung für Kraftfahrzeuge mit folgenden Merkmalen:
Eine mit dem Lenkrad drehfest verbundene Lenkwelle ist mit einem Ritzel versehen und in einer Hülse gelagert,
das Ritzel kämmt mit einer mit den zu lenkenden Rädern verbundenen Zahnstange,
die Hülse ist schwenkbar um eine Parallelachse zur Lenk welle in einem Lenkgetriebegehäuse gelagert, weist eine Ausnehmung auf, um den Eingriff des Ritzels in die Zahn stange zu ermöglichen, und an ihr ist senkrecht zur Lenk welle ein stiftartiger Fortsatz befestigt, der den Ventilschieber eines als Linearschieberventil ausgebil deten Lenkventils betätigt,
eine Feder, die die Zahnstange gegen das Ritzel drückt, stabilisiert gleichzeitig die Lagerung der Hülse im Lenk getriebegehäuse,
gekennzeichnet durch folgende weitere Merkmale;
das Lager zwischen der Hülse (9) und dem Lenkgetriebege häuse (4) wird von zwei Nadeln (12) gebildet,
die beiden Nadellager (10) sind auf verschiedenen Seiten der Zahnstange (3) ausgebildet,
die die beiden Nadellager (10) verbindende Lagerachse ist weiter von der Lenkwellenmittelachse entfernt als der Kraftübertragungspunkt zwischen Ritzel (2) und Zahnstange (3) und liegt auf derselben Seite der Lenkwellenmittel achse wie letzterer (beide Achsen und der Punkt liegen in einer Ebene) und
der Ventilschieber (19) ist durch eine gefesselte Feder (24) vorgespannt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nadeln (12) in je einem fest mit dem Lenkgetriebegehäuse (4) verbundenen Ringeinsatz (11) gehalten sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils ein ringförmiger Fortsatz (14) der Hülse (9) von der Feder (6) gegenüber jeder Na del (12) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Ringeinsätze (11) gleichzeitig als Begrenzer (Anschläge) für die Dreh bewegung der Hülse (9) um die Lagerachse dienen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (15) in eine Gewindebohrung (16) der Hülse (9) eingeschraubt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (15) sich senkrecht zur Zahnstange (3) erstreckt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das nicht mit der Hülse (9) verbundene Ende des Fortsatzes (15) mit einem Kugelkopf (17) versehen ist und in eine Ausnehmung (18) des Ventilschiebers (19) eingreift.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (20) des Lenkventils fest mit dem Lenkgetriebegehäuse (4) ver bunden ist.

9. Vorrichtung zum Ansteuern einer hydraulischen Servolen kung für Kraftfahrzeuge gekennzeichnet durch folgende Merkmale;
eine mit dem Lenkrad drehfest verbundene Lenkwelle (1) ist mit einem Ritzel (2) versehen und in einer Hülse (9) gelagert,
das Ritzel (2) kämmt mit einer mit den zu lenkenden Rädern verbundenen Zahnstange (3),
die Hülse (9) ist schwenkbar um eine Parallelachse zur Lenkwelle (1) in einem Lenkgetriebegehäuse (4) gelagert, weist eine Ausnehmung auf, um den Eingriff des Ritzels (2) in die Zahnstange (3) zu ermöglichen, und an ihr ist senkrecht zur Lenkwelle (1) ein stiftartiger Fortsatz (15) befestigt, der die Exzentrizität einer einen die Be wegung der Zahnstange unterstützenden, doppelt wirkenden Hydraulikzylinder beaufschlagenden Pumpe steuert,
eine Feder (6), die die Zahnstange (3) gegen das Ritzel (2) drückt, stabilisiert gleichzeitig die Lagerung der Hülse (9) im Lenkgetriebegehäuse (4),
das Lager zwischen der Hülse (9) und dem Lenkgetriebege häuse (4) wird von zwei Nadeln (12) gebildet,
die beiden Nadellager (10) sind auf verschiedenen Seiten der Zahnstange (3) ausgebildet, und
die die beiden Nadellager (10) verbindende Lagerachse ist weiter von der Lenkwellenmittelachse entfernt als der Kraftübertragungspunkt zwischen Ritzel (2) und Zahnstange (3) und liegt auf derselben Seite der Lenkwellenmittel achse wie letzterer, sowie in einer Ebene mit beiden.

10. Vorrichtung zum Ansteuern einer Servolenkung für Kraft fahrzeuge gekennzeichnet durch folgende Merkmale;
eine mit einem Lenkrad drehfest verbundene Lenkwelle (1) ist mit einem Ritzel (2) versehen und in einer Hülse (9) gelagert,
das Ritzel (2) kämmt mit einer mit den zu lenkenden Rädern verbundenen Zahnstange (3),
die Hülse (9) ist schwenkbar um eine Parallelachse zur Lenkwelle (1) in einem Lenkgetriebegehäuse (4) gelagert, weist eine Ausnehmung auf, um den Eingriff des Ritzels (2) in die Zahnstange (3) zu ermöglichen, und an ihr ist senkrecht zur Lenkwelle (1) ein stiftartiger Fortsatz (15) befestigt, der einen elektrischen Schalter, Schleif kontakt, Potentiometer oder Sensor zur Steuerung der Hilfskraftunterstützung betätigt,
eine Feder (6), die die Zahnstange (3) gegen das Ritzel (2) drückt, stabilisiert gleichzeitig die Lagerung der Hülse (9) im Lenkgetriebegehäuse (4),
das Lager zwischen der Hülse (9) und dem Lenkgetriebege häuse (4) wird von zwei Nadeln (12) gebildet,
die beiden Nadellager (10) sind auf verschiedenen Seiten der Zahnstange (3) ausgebildet, und
die die beiden Nadellager (10) verbindende Lagerachse ist weiter von der Lenkwellenmittelachse entfernt als der Kraftübertragungspunkt zwischen Ritzel (2) und Zahnstange (3) und liegt auf derselben Seite der Lenkwellenmittel achse wie letzterer, sowie in einer Ebene mit beiden.