DE4323179C1 - Hydraulisch unterstützte Servolenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch unterstützte Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem doppeltwirkenden hydraulischen Verdrängeraggregat zur Erzeugung einer hydraulischen Hilfskraft, wobei die Verdrängerarbeitsräume über zugeordnete, durch ein Servoventil gesteuerte Leitungen mit steuerbarem hydrau­ lischen Druck beaufschlagbar oder von hydraulischem Druck entlastbar sind, sowie mit an den Leitungsan­ schlüssen angeordneten Dämpferventilen.

Um die vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges bei Betätigung der Fahrzeuglenkung aufzubringenden Betätigungskräfte gering zu halten, sind schwerere Fahrzeuge regelmäßig mit einer Servolenkung ausgerüstet, die zumindest im Falle von Personenkraftwagen typischerweise mit hydrau­ lischer Hilfskraft arbeitet, welche in der Regel mittels eines als Kolben-Zylinder-Aggregat ausgebildeten Verdränger­ aggregates erzeugt wird.

Darüber hinaus besitzen Fahrzeuglenkungen regelmäßig einen separaten Lenkungsdämpfer, welcher gegebenenfalls im Lenkungssystem angeregte Schwingungen unterdrückt.

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 40 29 156 A1 grundsätzlich bekannt, das zur Erzeugung der hydrau­ lischen Hilfskraft dienende doppeltwirkende Kolben- Zylinder-Aggregat auch als Lenkungsdämpfer wirken zu lassen, indem in den Leitungen zwischen dem Servoventil und diesem Aggregat Dämpferelemente angeordnet sind, welche jedoch einen vergleichsweise komplizierten Aufbau aufweisen.

Eine ähnliche Anordnung ist Gegenstand der DE 41 06 310 A1.

Aus der DE 29 27 039 A1 ist es bekannt, an den zylinder­ seitigen Anschlüssen der Leitungen, welche das Servo­ ventil mit dem doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Aggregat einer Servolenkung verbinden, jeweils ein in Richtung zu dem jeweiligen Kolbenarbeitsraum hin sich öffnendes, mit einer Drosseldurchgangsbohrung versehenes Rückschlag­ ventil anzuordnen, dessen Ventilgehäuse von einer Schraube gebildet sein kann, die zur Befestigung der jeweiligen Leitung am Zylinder dient.

Diese bekannten Konstruktionen haben sich in der Praxis nicht durchgesetzt, obwohl es grundsätzlich vorteilhaft ist, einen gesonderten Lenkungsdämpfer zu erübrigen und dessen Funktion in die Servolenkung zu integrieren.

In der Praxis werden also separate Lenkungsdämpfer einge­ setzt, wie sie beispielsweise in der Druckschrift REIMPELL, J.: Fahrwerktechnik: Lenkung, VOGEL-BUCHVERLAG WÜRZBURG, 1. Auflage 1984, Seiten 119 bis 127, beschrieben sind. Dabei besitzen die Kolben der Lenkungsdämpfer typischer­ weise axiale Durchlässe, die durch an dem Kolben angeordnete Plattenventile gesteuert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Servolenkung der eingangs angegebenen Art konstruktiv zu verbessern und eine gute Abstimmung der Dämpferkräfte zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dämpferventile ein lochscheibenartiges Trägerteil aufweisen, welches nach Art eines Distanzringes oder einer Distanz­ scheibe zwischen einer Lagerfläche eines am Gehäuse des Servoventiles oder des Verdrängeraggregates angeordneten Anschlußstutzens und einer Gegenlagerfläche eines mit dem Anschlußstutzen verbindbaren Anschlußteiles der Leitung einspannbar ist.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß das Trägerteil einen scheibenartigen Kolben mit von den Dämpferventilen gesteuer­ ten axialen Kanälen aufweist und dieser Kolben innerhalb eines vom Anschlußstutzen und Anschlußteil umfaßten Raumes zwei Kammern voneinander abteilt, von denen eine mit der jeweiligen Leitung und eine mit dem Servoventil oder einer Arbeitskammer des Verdränger- oder Kolben-Zylinder-Aggregates verbunden ist.

Bei der Erfindung wird einerseits der Montageaufwand denkbar gering gehalten, indem die Anordnung der Dämpfer­ ventile in einfachster Weise bei der Montage der Verbin­ dungsleitungen zwischen Servoventil und Verdränger- oder Kolben-Zylinder-Aggregat vorgenommen wird.

Andererseits wird durch die Anordnung der Dämpferventile an einem scheibenförmigen Kolben erreicht, daß aus der Herstellung von Lenkungsdämpfern bekannte Elemente grund­ sätzlich unverändert eingesetzt werden können.

Im übrigen wird hinsichtlich vorteilhafter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert werden.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematisierte Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Servolenkung und

Fig. 2 bis 7 verschiedene Ausführungsformen bzw. Anordnungen der Dämpferventile in Schnitt­ darstellung.

Gemäß Fig. 1 wird eine Zahnstange 1, welche mit den Lenk­ rädern 2 eines im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges in bekannter Weise über Lenkgestänge verbunden ist, von einem Ritzel 3 angetrieben, welches seinerseits mit dem Lenk­ handrad 4 des Kraftfahrzeuges antriebsgekoppelt ist. Die Antriebsübertragung zwischen Lenkhandrad 4 und Ritzel 3 betätigt ein hydraulisches Servoventil 5 in Abhängigkeit von der Richtung und Größe der zwischen dem Lenkhandrad 4 und dem Ritzel 3 übertragenen Drehmomente. Das Servoventil 5 ist einerseits über Leitungen 6 mit einer nicht dargestell­ ten Druckölquelle sowie einem ebenfalls nicht dargestellten drucklosen Ölreservoir und andererseits über Leitungen 7 mit den Arbeitskammern eines doppeltwirkenden Kolben- Zylinder-Aggregates 8 verbunden, dessen Kolbenstange mit der Zahnstange 1 fest bzw. einstückig verbunden ist.

Mittels des Servoventiles 5 läßt sich in den beiden Kammern des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 eine von dem zwischen Lenkhandrad 4 und Ritzel 3 übertragenen Drehmoment abhängige Druckdifferenz erzeugen, derart, daß die vom Fahrer am Lenkhandrad 4 aufzubringenden Lenkkräfte aufgrund der durch die Druckdifferenz bewirkten hydraulischen Hilfs­ kraft gering gehalten werden.

Das Kolben-Zylinder-Aggregat 8 übernimmt außerdem die Funktion eines Lenkungsdämpfers. Dazu sind an den zylinder­ seitigen Anschlüssen der Leitungen 7 - oder an den diese Leitungen 7 mit dem Servoventil 5 verbindenden Anschlüssen - Dämpferventile vorgesehen, deren Anordnung und Konstruktion weiter unten anhand der Fig. 2 bis 7 erläutert wird.

Gemäß Fig. 2 ist am Zylinder des Kolben-Zylinder-Aggre­ gates 8 an einer zu einem Kolbenarbeitsraum führenden Öffnung 9 ein rohrartiger Anschlußstutzen 10 angeordnet, welcher sich in der Fig. 2 nach oben unter Bildung einer Ringstufe mit einer ringförmigen Lagerfläche 11 erweitert und oberhalb der Ringstufe ein Innengewinde 12 besitzt. In das Gewinde 12 läßt sich ein Außengewindering 13 eindrehen, welcher an seiner in Fig. 2 oberen Stirnseite mit radialen Nuten versehen ist, um ein Werkzeug zur Schraubverstellung des Gewinderinges 13 ansetzen zu können.

Der Gewindering 13 umfaßt ein napf- bzw. glockenförmiges, als Blechziehteil ausgebildetes Anschlußteil 14, welches mit einer der Leitungen 7 verbunden ist, beispielsweise durch Lötung. An seinem in Fig. 2 unteren Stirnrand besitzt das Anschlußteil 14 einen umgebördelten oder ringstufen­ förmig erweiterten Rand, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Gewinderinges 13 ist, so daß das Anschlußteil 14 beim Eindrehen des Gewinderinges 13 in das Innengewinde 12 des Anschlußstutzens 10 in Richtung der Lagerfläche 11 vorgeschoben wird.

Der der Lagerfläche 11 zugewandte Randbereich des Anschluß­ teiles 14 bildet eine Gegenlagerfläche 15, derart, daß beim Eindrehen des Gewinderinges 13 in das Innengewinde 12 zwischen der Lagerfläche 11 und der Gegenlagerfläche 15 ein zuvor in den Anschlußstutzen 10 eingelegter scheiben­ förmiger Kolben 16 mit seinem Randbereich dicht einge­ spannt werden kann.

Der Kolben 16 besitzt eine Zentralbohrung sowie davon durchsetzte axiale Fortsätze auf seiner Ober- und Unter­ seite. Die Zentralbohrung nimmt einen Nietbolzen 17 auf, mit dem an den freien Stirnenden der axialen Fortsätze des Kolbens 16 angeordnete ringförmige Widerlager­ scheiben 18 gehaltert sind.

Des weiteren besitzt der Kolben 16 ringförmig zu seiner Achse angeordnete Axialbohrungen 19 und 20, wobei sich die Axialbohrungen 19 in Fig. 2 nach oben stufenförmig erweitern, während die Axialbohrungen 20 an ihren unteren Enden entsprechende Erweiterungen aufweisen.

Auf den oberen bzw. unteren Öffnungen der Axialbohrungen 19 und 20 liegen ringförmige Ventilplatten 21 und 22 auf, welche mittels Kegelspiralfedern 23 bzw. 24 gegen die jeweiligen Öffnungen der Axialbohrungen 19 und 20 ge­ spannt sind. Die Kegelspiralfedern 23 und 24 sind also zwischen den Widerlagerscheiben 18 und den jeweiligen Ventilplatten 21 bzw. 22 auf Druck eingespannt. Die Ven­ tilplatte 21 vermag die oberen Öffnungen der Axialboh­ rungen 20 vollständig und die oben erweiterten Öffnungen der Axialbohrungen 19 nur teilweise abzudecken; in ent­ sprechender Weise kann die Ventilplatte 22 nur die unteren Öffnungen der Axialbohrungen 19 vollständig abdecken.

Hydraulisches Medium kann also aus der Leitung 7 bei entsprechendem Druckgefälle an der Ventilplatte 21 vorbei in die Axialbohrungen 19 eintreten und zur Öffnung 9 und damit in eine Kolbenarbeitskammer des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 einströmen, wobei die Ventil­ platte 22 aus der dargestellten Schließlage gegen die Kraft der relativ schwachen Feder 24 abgehoben wird. Die genannte Strömung muß dabei einen gewissen Drossel­ widerstand überwinden, welcher einerseits durch die von der oberen Ventilplatte 21 bewirkte Verengung der oberen Öffnungen der Axialbohrungen 19 und andererseits durch den Schließdruck der Ventilplatte 22 bewirkt wird.

Bei Druckgefälle in umgekehrter Richtung strömt das hydraulische Medium an der in Schließlage befindlichen Ventilplatte 22 vorbei in die Axialbohrungen 20 und gelangt dann unter Öffnung der Ventilplatte 21 zur Leitung 7. Hierbei muß der vergleichsweise große Schließ­ druck überwunden werden, den die die Ventilplatte 21 belastende Feder 23 ausübt.

Auf diese Weise können je nach Strömungsrichtung unter­ schiedliche Drosselwiderstände erzeugt werden, welche im Sinne einer Dämpfung von Schwingungen des Kolbens des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 sowie der damit antriebs­ gekoppelten Fahrzeuglenkung wirken.

Da eine der Fig. 1 entsprechende Anordnung regelmäßig auch der jeweils anderen Kolbenarbeitskammer des Kolben-Zylinder- Aggregates 8 zugeordnet ist, ist die Dämpferwirkung in beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens des Kolben-Zylinder- Aggregates 8 gleich.

Aus Fig. 3 ist zunächst ersichtlich, daß anstelle eines erweiterten Randbereiches unterhalb des Gewinderinges 13 am Anschlußteil 14 auch ein in einer Ringnut gehalterter Sprengring 25 angeordnet sein kann, mit dem der Gewinde­ ring 13 beim Vorschub des Anschlußteiles 14 gegen die Lagerfläche 11 zusammenwirkt.

Außerdem kann die Leitung 7 radial anstatt axial am Anschluß­ teil 14 angeordnet sein.

Der wesentliche Unterschied der Ausführungsform der Fig. 3 gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 liegt darin, daß der Kolben 16 in einen zylindrischen Bereich des Anschlußteiles 14 eingeschoben und gegenüber der Innenwand des Anschlußteiles 14 mit einem Dichtring 26 od. dgl. abge­ dichtet ist. Zur axial unbeweglichen Halterung des Kolbens 16 dient die untere Widerlagerscheibe 18, welche als Lochscheibe ausgebildet ist und einen hinreichend großen Durchmesser be­ sitzt, derart, daß sich ihr Randbereich zwischen Lager­ fläche 11 und Gegenlagerfläche 15 einspannen läßt.

Zur besseren Abdichtung gegenüber den Lagerflächen 11 und 15 kann der Randbereich der unteren Widerlagerscheibe 18 mit einem Elastomermaterial beschichtet sein.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vorgesehen, daß der Anschlußstutzen 10 innen einen Zylinder bildet, in den sich der Kolben 16 dicht einschieben läßt.

Außerdem ist der Kolben 16 mit den Widerlagerscheiben 18 lediglich über einen dünnwandigen Hohlniet 27 verbunden, so daß eine den Hohlniet 27 durchsetzende Befestigungs­ schraube 28 in eine Gewindebohrung am Boden des Anschluß­ stutzens 10 eindrehbar ist. Mittels dieser Schraube 28 läßt sich in der aus der Fig. 4 ersichtlichen Weise das deckel­ artige Anschlußteil 14 auf dem Anschlußstutzen 10 haltern, wobei der Ringspalt zwischen Anschlußstutzen 10 und Anschlußteil 14 durch eine Dichtung 29 abgesperrt wird.

Das Anschlußteil 14 ist derart geformt, daß sich die Stirnenden des Hohlnietes 27 zwischen der Lagerfläche 11 am Boden des Anschlußstutzens 10 und der Gegenlager­ fläche 15 am Boden des Anschlußteiles 14 eingespannt werden können, wobei gleichzeitig der Kolben 16 sowie die Widerlagerscheiben 18 axial gesichert werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 besitzt der Anschluß­ stutzen 10 oberhalb der ringförmigen Lagerfläche 11 wiederum ein Innengewinde 12, in das bei dieser Aus­ führungsform das mit einem Außengewinde versehene Anschluß­ teil 14 eindrehbar ist, derart, daß zwischen der Lager­ fläche 11 des Anschlußstutzens 10 und dem als Gegenlager­ fläche 15 dienenden unteren Stirnrand des Anschlußteiles 14 der Kolben 16 axial eingespannt werden kann. Zur Abdichtung der Gewinde kann zwischen Anschlußteil 14 und Anschluß­ stutzen 10 eine Dichtung 30 angeordnet sein.

Die Leitung 7 besitzt ein in die Zentralbohrung des Kolbens 16 passendes verjüngtes Ende, welches durch einen Stopfen 31 verschlossen ist und ein Außengewinde besitzt, auf das sich eine Mutter 32 zur Halterung des Kolbens 16 sowie der Widerlagerscheiben 18 auf dem verjüngten Ende der Leitung 7 aufdrehen läßt. Auf diese Weise ist also die Leitung 7 mit dem Kolben 16 verbunden.

Das Anschlußteil 14 ist auf der Leitung 7 drehbar gelagert, wobei der Ringspalt zwischen der Außenseite der Leitung 7 und der Innenwand des die Leitung 7 umschließenden rohr­ förmigen Fortsatzes des Anschlußteiles 14 durch eine Dichtung 33 abgeschlossen wird.

Im Übergangsbereich zu dem durch den Stopfen 31 verschlossenen Endabschnitt besitzt die Leitung 7 Öffnungen 34, über die der Innenraum der Leitung 7 mit dem Raum oberhalb des Kolbens 16 im Anschlußteil 14 kommuniziert.

Um das Anschlußteil 14 beim Eindrehen in das Gewinde 12 des Anschlußstutzens 10 mit einem entsprechenden Werkzeug erfassen zu können, kann der Umfang des die Leitung 7 umschließenden Bereiches des Anschlußteiles 14 als Zweiflach oder Sechskant od. dgl. ausgebildet sein.

Bei der Ausführungsform der Fig. 5 hat also der Kolben 16 eine Doppelfunktion. Einerseits wirkt er mit den Ventil­ platten 21 und 22 sowie den Federn 23 und 24 als Dämpfer­ ventil zusammen. Andererseits dient er als Halteorgan für die Leitung 7.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 ähnelt weitgehend der Ausführungsform nach Fig. 2. Der wesentliche Unterschied liegt darin, daß das Anschlußteil 14 mit der Leitung 7 drehbar verbunden und mittels eines Außengewindes unmittel­ bar in den Anschlußstutzen 10 eingedreht werden kann, um den Kolben 16 zwischen Lagerfläche 11 und Gegenlagerfläche 15 einzuspannen.

Zur drehbaren Verbindung zwischen Anschlußteil 14 und Leitung 7 sind im Anschlußteil 14 tangential zu einer die Leitung 7 aufnehmenden Bohrung zwei Querbohrungen 35 angeordnet, deren Mittelachsen einen dem Außendurchmesser der Leitung 7 entsprechenden Querabstand voneinander haben. Dementsprechend durchdringen sich die Querboh­ rungen 35 sowie die die Leitung 7 aufnehmende Bohrung des Anschlußteiles 14. Im Bereich der Querbohrungen 35 besitzt die Leitung 7 eine spanlos angeformte Umfangsnut, derart, daß sich in die Querbohrungen 35 die stiftartigen Schenkel einer Runddrahtklammer 36 einschieben lassen, um die Leitung 7 am Anschlußteil 14 formschlüssig in axialer Richtung festzuhalten. Zur Abdichtung zwischen Leitung 7 und Anschlußteil 14 ist noch ein Dichtring 37 vorgesehen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist ebenfalls eine drehbare Anordnung des Anschlußteiles 14 an der Leitung 7 vorgesehen. Zur Halterung ist die Leitung 7 an ihrem Ende auf der Innenseite des Anschlußteiles 14 umgebördelt. Die Abdichtung zwischen Anschlußteil 14 und Leitung 7 erfolgt durch den Dichtring 37.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 2, 6 und 7 erfolgt die Abdichtung zwischen der Lagerfläche 11 und der Gegenlager­ fläche 15 sowie den zugewandten Stirnrändern des Kolbens 16 durch Ringkanten od. dgl. am Kolben 16 oder an den Flächen 11 und 15.

Statt dessen ist es auch möglich, die Stirnränder des Kolbens 16 mit einem Elastomermaterial zu beschichten bzw. aus einem bei starkem Druck nachgiebigen Material, beispielsweise Aluminium, auszubilden, so daß sich die Flächen 11 und 15 in die zugewandten Stirnränder des Kolbens 16 eindrücken können, wenn das Anschlußteil 14 entsprechend fest axial gegen den Kolben 16 bzw. die Lagerfläche 11 gespannt wird.

Claims (8)

1. Hydraulisch unterstützte Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem doppeltwirkenden hydraulischen Verdrängeraggregat zur Erzeugung einer hydraulischen Hilfskraft, wobei die Verdrängerarbeitsräume dieses Aggregates über zugeordnete, durch ein Servoventil gesteuerte Leitungen mit steuerbarem hydraulischen Druck beauf­ schlagbar oder von hydraulischem Druck entlastbar sind, sowie mit an den Leitungsanschlüssen angeordneten Dämpferventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferventile (16 bis 24) ein lochscheiben­ artiges Trägerteil (16, 18) aufweisen, welches nach Art eines Distanzringes oder einer Distanzscheibe zwischen einer Lagerfläche (11) eines am Gehäuse des Servoventiles (5) oder des Verdrängeraggregates (8) angeordneten Anschlußstutzens (10) und einer Gegen­ lagerfläche (15) eines mit dem Anschlußstutzen (10) verbindbaren Anschlußteiles (14) der Leitung (7) einspannbar ist.

2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (16, 18) einen scheibenartigen Kolben (16) mit von den Dämpferventilen (16 bis 24) gesteuerten axialen Kanälen (19, 20) aufweist und dieser Kolben (16) innerhalb eines von dem Anschlußstutzen (10) und dem Anschlußteil (14) umfaßten Raumes zwei Kammern vonein­ ander abteilt, von denen eine mit der jeweiligen Leitung (7) und eine mit dem Servoventil (5) oder einer Arbeitskammer des Verdrängeraggregates (8) verbunden ist.

3. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Kolbens (16) zwischen ringförmigen Lager- und Gegenlagerflächen (11, 15) des Anschluß­ stutzens (10) sowie des Anschlußteiles (14) axial eingespannt ist.

4. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) axial in einen Zylinderabschnitt am Anschlußstutzen (10) oder am Anschlußteil (14) einschiebbar ist und axial an eine Lochscheibe (18) anschließt, deren Rand zwischen ringförmigen Lager- und Gegenlagerflächen (11, 15) des Anschlußstutzens (10) sowie des Anschlußteiles (14) axial eingespannt ist.

5. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) axial in einen Zylinderabschnitt des Anschlußstutzens (10) oder des Anschlußteiles (14) einschiebbar ist und eine Mittelöffnung zum Durch­ stecken einer Schraube (28) aufweist, die eine zur Mittelöffnung gleichachsige Bohrung am Anschlußteil (14) durchsetzt und in eine dazu gleichachsige Gewindebohrung im Anschlußstutzen (10) eindrehbar ist, wobei der Kolben (16) nach Art einer Distanzscheibe zwischen Lager- und Gegenlagerfläche (11, 15) von Anschlußstutzen (10) und Anschlußteil (14) eingespannt wird.

6. Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Lager- und Gegenlagerfläche (11, 15) an der Gewindebohrung des Anschlußstutzens (10) und an der die Schraube (28) aufnehmenden Bohrung des Anschlußteiles (14) angeordnet sind und jeweils mit einem zentralen Bereich des Kolbens (16) bzw. damit verbundener Teile zusammenwirken.

7. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (7) am Trägerteil und/oder am Kolben (16, 18) gehaltert ist.

8. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferventile (16 bis 24) als Plattenventile ausgebildet sind.