PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005005015A1 29.06.2006
Titel Lenkgetriebe
Anmelder ZF Lenksysteme GmbH, 73527 Schwäbisch Gmünd, DE
Erfinder Linde, Joachim, 73550 Waldstetten, DE;
Kogel, Walter, 73453 Abtsgmünd, DE;
Hägele, Michael, 73432 Aalen, DE;
Funk, Stefan, 73574 Iggingen, DE
DE-Anmeldedatum 03.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005005015
Offenlegungstag 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse B62D 5/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B62D 5/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B62D 5/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B62D 3/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe (1), insbesondere für eine Hilfskraftlenkung eines Fahrzeugs, mit einem mechanisch verlagerbaren Bauteil (2), das mit einem verlagerbaren Gehäuse (3) eines ersten hydraulischen Servomotors (4) verbunden ist.
Um ein Lenkgetriebe mit möglichst kurzem Einbauraum-Bedarf längs der Kraftwirkung bei gattungsüblichem Hubbereich zu schaffen und eine variable axiale Position eines Auflagers für eine getriebliche Verbindung zu einem gelenkten Rad zu ermöglichen, ist vorgesehen, das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) getrennt von dem Gehäuse (3) des ersten hydraulischen Servomotors (4) auszubilden und mit dem Gehäuse (3) zu verbinden und an dem Gehäuse (3) ein Auflager (5) für eine getriebliche Verbindung (6) zu dem gelenkten Rad (7) anzuordnen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe, insbesondere für eine Servolenkung eines Fahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lenkgetriebe für Hilfskraftlenkungen, bei denen mit Hilfe eines mechanisch- manuell verlagerbaren Bauteils und eines hydraulischen, insbesondere hydrostatischen Servomotors ein Lenkwinkel eines gelenkten Rades verstellt werden kann, sind bekannt. Im allgemeinen beinhaltet die das mechanisch verlagerbare Bauteil aufweisende Stellereinheit ein Lenkventil. Das mechanisch verlagerbare Bauteil ist bevorzugt als Zahnstange ausgeführt und in Reihe mit dem hydraulischen Servomotor, der im allgemeinen als Servozylinder ausgebildet ist, angeordnet.

Das Lenkgetriebe dieser Zahnstangen- Hilfskraftlenkungen baut lang. Die Lenkgetriebe – seitigen Anbindungspunkte der Spurstangen liegen weit auseinander. Dadurch ergibt sich bei kleineren Radabständen u.U. eine kurze Baulänge der Spurstangen. Dies führt zur Vergrößerung des Spurstangenwinkels und u.U. zu einer Erhöhung der Querkraft auf die Spurstangen. Dadurch werden auch Lenkfehler und Einfederungsfehler negativ beeinflusst. Bei einer Anbindung der Spurstangen an die Kolbenstange eines hydraulischen Servomotors ist eine Variabilität in der Positionierbarkeit der inneren Spurstangengelenke- Anbindungspunkte nicht möglich.

Die DE 195 01 647 A1 beschreibt ein Lenkgetriebe einer Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, das einen kürzeren Einbauraumbedarf hat. In einem Lenkgetriebegehäuse ist ein Kolben mit einer Kolbenstange fest angeordnet. Um den Kolben ist ein Zylinder mit zwei Arbeitsräumen axialverschiebbar in dem Gehäuse angeordnet. Der Zylinder weist auf seiner Außenseite eine Verzahnung auf, mit der ein Ritzel , das mit einer Lenkhandhabe wirkverbunden ist, kämmt. An dem Zylinder ist eine Anbindungsmöglichkeit für eine Spurstange angeordnet. Mit dem Lenkgetriebe ist ausschließlich ein einkreisiger Betrieb möglich und eine variable Anbindungsposition der Spurstange an dem Gehäuse oder Zylinder des hydraulischen Servomotors ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe mit möglichst kurzem Einbauraum-Bedarf längs der Kraftwirkung bei gattungsüblichem Hubbereich zu schaffen und eine variable axiale Position eines Auflagers für eine getriebliche Verbindung zu einem gelenkten Rad zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird mit einem Lenkgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch dass das mechanisch – im Sinne einer manuellen Betätigung – verlagerbare Bauteil, das vorzugsweise eine Zahnstange ist, von dem Gehäuse des hydraulischen Servomotors getrennt ausgebildet und mit dem Gehäuse starr oder flexibel verbunden ist, ist an beliebiger Position in axialer Richtung des Gehäuses und nahezu auch in radialer Richtung der Längsachse des Gehäuses des hydraulischen Servomotors oder des Lenkgetriebe-Gehäuses ein Auflager oder eine Anbindungsmöglichkeit für eine getriebliche Verbindung, wie eine Spurstange, zu einem gelenkten Rad ermöglicht. Zudem ermöglicht die vorzugsweise flexible Verbindung des mechanisch verlagerbaren Bauteils mit dem Gehäuse des Servomotors, dass Verformungen des mechanisch verlagerbaren Bauteils und/oder des Gehäuses des Servomotors kompensiert werden können.

Das mechanisch verlagerbare Bauteil stellt mit seiner Wirkverbindung zu einem insbesondere rotierenden Bauteil an einer Lenkhandhabe kein konstruktives Hindernis für die Wahl eines Anbindungsortes einer Spurstange oder dergleichen dar. Zudem ist durch die Wahl der kinematischen Umkehr im Sinne eines beweglichen Gehäuses eines hydraulischen Servomotors eine Möglichkeit geschaffen, an dem Gehäuse des hydraulischen Servomotors an beliebiger Stelle ein Auflager oder eine Anbindungsmöglichkeit für eine getriebliche Verbindung zu einem gelenkten Rad zu schaffen.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der hydraulische Servomotor ist zweckmäßig als Kolben-Zylinderanordnung, deren Kolben und Kolbenstange ortsfest und deren Zylinder das axial verlagerbare Gehäuse bildet, ausgebildet. Die Druckmittelzu- und -abfuhr der Arbeitsräume des hydraulischen Servomotors wird von einem Lenkventil, das an einem Gehäuse des mechanisch verlagerbaren Bauteils angeordnet sein kann oder einstückig mit diesem gebildet ist, gesteuert. Das Druckmittel wird in Arbeitsräume des Zylinders durch Bohrungen in der Kolbenstange des hydraulischen Servomotors geführt.

Die Bohrungen können als Tiefbohrungen gebildet, können aber auch durch Rohre dargestellt werden und münden links und rechts an den jeweiligen Kolbenstirnflächen in die jeweiligen Arbeitsräume der Kolben-Zylinderanordnung. Das Gehäuse das das mechanisch verlagerbare Bauteil ganz oder teilweise umschließt oder an dem sich das mechanisch verlagerbare Bauteil abstützt, ist vorzugsweise über ein erstes Joch mit der ortsfesten Kolbenstange des hydraulischen Servomotors verbunden. An einem, dem ersten Joch gegenüberliegenden axialen Ende der Kolbenstange und des Gehäuses des mechanisch verlagerbaren Bauteils sind die betreffenden Gehäuse mit einem zweiten Joch verbunden.

Das Gehäuse des mechanisch verlagerbaren Bauteils ist bevorzugt an dem ersten Joch über ein Festlager und an dem zweiten Joch über ein Loslager festgelegt. Das Festlager ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel des Lenkgetriebes als Verschraubung gebildet. Die Axialbewegung des mechanisch verlagerbaren Bauteils oder eine von der Oberfläche des mechanisch verlagerbaren Bauteils abgreifbare Axialbewegung wird bevorzugt über einen Kolben auf das verlagerbare Gehäuse des hydraulischen Servomotors übertragen. Der Kolben ist bevorzugt rotierbar um das mechanisch verlagerbare Bauteil angeordnet und starr oder flexibel mit dem verlagerbaren Gehäuse des hydraulischen Servomotors verbunden.

Das mechanisch verlagerbare Bauteil kann als Spindel ausgebildet sein. Zur Darstellung einer Zahnstangen- Hydrolenkung ist das mechanisch verlagerbare Bauteil als Zahnstange ausgebildet, mit deren Verzahnung ein Ritzel an einer Lenkwelle kämmt.

Die Bohrungen in der Kolbenstange für die Führung des Druckmittels können durch das erste und auch durch das zweite Joch geführt sein, sodaß das Lenkgetriebe im Wesentlichen oder ganz ohne flexible Druckmittelschläuche darstellbar und versorgbar ist.

Das Auflager für die vorzugsweise aus Spurstangen und Radlenkhebeln bestehende getriebliche Verbindung des verlagerbaren Gehäuses des hydraulischen Servomotors ist bevorzugt als Gelenk axial etwa in der Mitte des Gehäuses des ersten oder zweiten hydraulischen Servomotors angeordnet. Das Auflager kann auch an einer Traverse an dem Gehäuse des hydraulischen Servomotors angeordnet sein.

Eine solche Anordnung des mechanisch verlagerbaren Bauteils und des Gehäuses des hydraulischen Servomotors ermöglicht eine weitgehend querkraftfreie Lagerung des mechanisch verlagerbaren Bauteils.

Die Abstützung von Kräften in x-y- und in x-z-Richtung an dem Auflager erfolgt über das Gehäuse des hydraulischen Servomotors und die Abstützung von Kräften an dem Auflager in x-z-Richtung erfolgt über den Kolben. Die Anordnung der Komponenten des Lenkgetriebes ist durch die zwei Loslager (eines zwischen Kolben und Gehäuse des hydraulischen Servomotors) statisch bestimmt. Ein Loslager zwischen dem zweiten Joch und dem Gehäuse des mechanisch verlagerbaren Bauteils kompensiert die Verschiebungen in axialer Richtung des mechanisch verlagerbaren Bauteils und das Loslager zwischen dem Kolben und dem Gehäuse des hydraulischen Servomotors kompensiert Verdrehungen des Kolbens und/oder Verformungen der Kolbenstange oder des Gehäuses des hydraulischen Servomotors.

Das Lenkventil ist als Drehschieberventil um ein Getriebeglied, wie etwa einen Wellenstummel mit Ritzel angeordnet und steuert in Abhängigkeit von dem in dem Getriebeglied herrschenden Drehmoment den Druckmittelstrom.

Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe eignet sich besonders zum Einsatz in einer Hilfskraftlenkung eines Personenkraftwagens oder eines Nutzkraftagens.

Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben und anhand der beiliegenden Zeichnung wiedergegeben.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Lenkgetriebes in einer einkreisigen Lenkung eines Fahrzeugs an welchem das Auflager direkt am Gehäuse befestigt ist,

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lenkgetriebes in einer einkreisigen Lenkung eines Fahrzeugs, an welchem das Auflager an einer Traverse befestigt ist,

3 zeigt eine Ansicht und einen teilweisen Längsschnitt eines Lenkgetriebes in 1.

In 1 ist in einer schematischen Ansicht ein Lenkgetriebe 1 für eine einkreisige Zahnstangen- Hydrolenkung eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Das Lenkgetriebe 1 ist im wesentlichen aus einem zylinderförmigen Gehäuse 14 in dem ein als Zahnstange 23 ausgebildetes, mechanisch verlagerbares Bauteil 2 axial verschieblich gelagert ist, und aus einem hydraulischen Servomotor 4, der hydrostatisch wirkt, gebildet. Um die Baulänge des Lenkgetriebes 1 zu minimieren und um ein Auflager 5 für eine getriebliche Verbindung 6 des Lenkgetriebes 1 zu lenkbaren Rädern 7 in vollkommen variabler Position an dem Lenkgetriebe 1 anordnen zu können, ist das mechanisch verlagerbare Bauteil 2, die Zahnstange 23, mit radialem Abstand zu einem Gehäuse 3 des hydraulischen Servomotors 4 angeordnet. Der hydraulische Servomotor 4 ist als Kolben- Zylinderanordnung 8 ausgeführt, deren Längsachse parallel und mit Abstand zu der Längsachse der Zahnstange 23 verläuft.

Eine Kolbenstange 17 des hydraulischen Servomotors 4 ist an ihren Enden an einem ersten und zweiten Joch 18,19 festgelegt. Die Joche 18,19 verbinden die Kolbenstange 17 des hydraulischen Servomotors 4 (vgl. 13) mit dem Gehäuse 14 des mechanisch verlagerbaren Bauteils 2 an deren axialen Enden. An dem ersten Joch 18 ist das Gehäuse 14 des mechanisch verlagerbaren Bauteils 2 mit einem als Verschraubung ausgeführten Festlager 20 festgelegt, während das andere axiale Ende des Gehäuses 14 an dem zweiten Joch 19 in einem Loslager 21, das eine gewisse axiale Verschieblichkeit des Gehäuses 14 ermöglicht, gelagert ist.

Wie die 3 in einem teilweisen Längsschnitt durch das einkreisige Lenkgetriebe 1 in 1 zeigt, ist ein Kolben 9 in axialer Richtung der Kolbenstange 17 mittig auf der Kolbenstange 17 festgelegt. Der Kolben 9 ist von dem Gehäuse 3 des hydraulischen Servomotors 4, das als Zylinder 10 ausgebildet ist, umschlossen, wobei zu beiden Seiten des Kolbens 10 Arbeitsräume 11,12 gebildet sind. Die Zahnstange 23 ist mit einem auf ihr rotierbar gelagerten Kolben 22, der in dem Gehäuse 14 axial geführt ist, mit dem Gehäuse 3 des hydraulischen Servomotors 4 axial unverschieblich über ein Loslager 27 fest verbunden. Das Gehäuse 14, in welchem die Zahnstange 23 axialverschieblich gelagert ist, ist wie die Kolbenstange 17 orts- oder fahrzeugfest.

Wie 3 zeigt, wird die Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitsräume 11,12 von einem Lenkventil 13, das als Drehschieberventil mit seinem Gehäuse im Wesentlichen einstückig mit dem Gehäuse 14 der Zahnstange 23 gebildet ist, gesteuert. Das Lenkventil 13 steuert einen Druckmittelstrom in bekannter Weise in Abhängigkeit von dem jeweiligen Drehmoment eines auf die Zahnstange 23 wirkenden Getriebegliedes 25, wie einem Ritzel 26. Das Ritzel 26 wird von einer Lenkhandhabe mit einem Drehmoment versehen, wobei das Drehmoment auf die Zahnstange 23, die mit dem Ritzel 26 kämmt, wirkt. Die Zahnstange 23 bildet das mechanisch verlagerbare, im Sinne von durch manuelle Krafteinwirkung verlagerbare Bauteil 2. Anstatt der Zahnstange 23 kann auch eine Spindel vorgesehen sein.

Die in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele von Lenkgetrieben 1 sind einkreisig betriebene Lenkgetriebe, deren hydraulischer Servomotor 4 mit Druckmittel einer einzigen Druckmittelquelle gespeist ist und die von dem einzigen Lenkventil 13 gesteuert sind. Wie 1 bis 3 zeigt, wird Druckmittel von dem Lenkventil 13 über etwa gleich tief in axialer Richtung verlaufenden Bohrungen 15,16 in der Kolbenstange 17 des hydraulischen Servomotors 4 zu den jeweiligen Arbeitsräumen 11,12 geführt. Die Bohrung 16 führt rechts des Kolbens 9, die Bohrung 15 führt links des Kolbens 9 in den entsprechenden Arbeitsraum 12,11. Die Bohrungen 15,16 in axialer Richtung durch die Kolbenstange 17 sind von zwei Seiten durch das erste und zweite Joch 18,19 geführt.

Bei entsprechender Drehung des Getriebegliedes 25 wird Druckmittel durch die Bohrung 15 in den Arbeitsraum 11 geführt und das Gehäuse 3 des hydraulischen Servomotors 4 wird nach rechts bewegt. Bei einer entgegengesetzten Drehung des Getriebegliedes 25 wird Druckmittel durch die axiale Bohrung 16 in der Kolbenstange 17 des hydraulischen Servomotors 4 in den Arbeitsraum 12 geführt und das Gehäuse 3 des hydraulischen Servomotors 4 nach links bewegt. Die Bewegung des Gehäuses 3 des hydraulischen Servomotors 4 wird durch die axiale Verschiebung des Kolbens 22 mit der Zahnstange 23 und deren Übertragung auf das Loslager 27 unterstützt.

Wie 1 und 2 zeigen, können ein oder zwei Auflager 5, die als Gelenk für Spurstangen 28 ausgebildet sein können, axial mittig an dem Gehäuse 3 oder mit geringen Abstand zueinander an einer Traverse 24, die an dem Gehäuse 3 des hydraulischen Servomotors 4 festgelegt ist, angeordnet sein. Jeder beliebige andere Anbringungsort für ein Auflager 5 an dem Gehäuse 3 oder an anderen beweglichen, axial verlagerbaren Teilen des Lenkgetriebes 1 ist denkbar, wobei eine Minimierung der Querkraft in den Spurstangen 28 erreicht werden kann und insgesamt die Baulänge des Lenkgetriebes 1 auf diese Weise um zwei Hublängen verkürzt werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

Anspruch[de]
  1. Lenkgetriebe, insbesondere für eine Hilfskraftlenkung eines Fahrzeugs, mit einem mechanisch verlagerbaren Bauteil (2) das mit einem verlagerbaren Gehäuse (3) eines hydraulischen Servomotors (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) getrennt von dem Gehäuse (3) des hydraulischen Servomotors (4) ausgebildet und mit dem Gehäuse (3) starr oder flexibel verbunden ist und an dem Gehäuse (3) in beliebiger axialer Position ein Auflager (5) für eine getriebliche Verbindung (6) zu einem gelenkten Rad (7) angeordnet ist.
  2. Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Servomotor (4) im Wesentlichen eine Kolben-Zylinderanordnung (8) ist, deren Kolben (9) ortsfest ist und deren Zylinder (10) das axial verlagerbare Gehäuse (3) bildet.
  3. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitsräume (11,12) des hydraulischen Servomotors (4) von einem Lenkventil (13), das an einem Gehäuse (14) des mechanisch verlagerbaren Bauteils (2) angeordnet ist, gesteuert ist.
  4. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsräume (11,12) des hydraulischen Servomotors (4) über je eine etwa gleichlange Bohrung (15,16) in einer Kolbenstange (17) des hydraulischen Servomotors (4) mit Druckmittel beaufschlagt sind.
  5. Lenkgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) für das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) mit einem ersten Joch (18) mit der Kolbenstange (17) des hydraulischen Servomotors (4) verbunden ist.
  6. Lenkgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) für das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) mit einem zweiten Joch (19) mit der Kolbenstange (17) des hydraulischen Servomotors (4) verbunden ist.
  7. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) für das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) an dem ersten Joch (18) über ein Festlager (20) festgelegt ist.
  8. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) für das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) mit dem zweiten Joch (19) über ein Loslager (21) verbunden ist.
  9. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (20) durch eine Verschraubung gebildet ist.
  10. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) über einen Kolben (22) mit dem verlagerbaren Gehäuse (3) des hydraulischen Servomotors (4) starr oder flexibel verbunden ist.
  11. Lenkgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) an dem mechanisch verlagerbaren Bauteil (2) um das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) rotierbar angeordnet ist.
  12. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) eine Spindel oder eine Zahnstange (23) ist.
  13. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (15,16) in der Kolbenstange (17) des hydraulischen Servomotors (4) durch das erste und/oder zweite Joch (18,19) geführt sind.
  14. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflager (5) an dem Gehäuse (3) des hydraulischen Servomotors (4) und/oder an einer Traverse (24) an dem Gehäuse (3) des hydraulischen Servomotors (4) angeordnet ist.
  15. Lenkgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung von Kräften an dem Auflager (5) in x-y- und x-z-Richtung über das Gehäuse (3) des hydraulischen Servomotors (4) erfolgt und die Abstützung von Kräften an dem Auflager (5) in x-z-Richtung über den Kolben (22) erfolgt.
  16. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkventil (13) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Drehmoment eines auf das mechanisch verlagerbare Bauteil (2) wirkenden Getriebegliedes (25), wie etwa einem Ritzel (26), den Druckmittelstrom steuert.
  17. Lenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkgetriebe (1) in einer Hilfskraftlenkung eines Personen- oder Nutzkraftwagens eingesetzt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com