DE3720279A1

DE3720279A1 - Hydraulic power-steering system, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE3720279A1
Application number: DE19873720279
Authority: DE
Inventors: Dieter Elser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1986-07-17
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1988-02-04
Also published as: IT1223282B; DE3720279C2; FR2601638A1; IT8721289A0

Abstract

A power-steering system has a working piston (14) which is installed in the transmission housing and engages with a threaded spindle (4). The working piston (14) drives, via a toothing (16), a steering shaft (17) which bears a steering segment (18). A rotary slide rail (6) which interacts with a control bushing (7) of the threaded spindle (4) is provided on a steering spindle (1). A reaction piston (3) is supported on the steering spindle (1) via a central centring device (2). An axially sprung corrugated tube (44) is installed between the reaction piston (3) and a bushing (43) which is fixed to the threaded spindle (4). In the event of rotation of the steering spindle (1) in relation to the threaded spindle (4), the V-shaped rotations (40, 41) rotate with respect to one another so that rollers (42) push a centring element (38), and with it the reaction piston (3), to the left. The corrugated tube (44) absorbs the axial displacement of the reaction piston (3) in a sprung fashion. The axial force exerted on the reaction piston (3) by the corrugated tube (44) has added to it a hydraulic pressure force which is dependent on the working pressure and acts in a reaction space (47). This pressure force exerts an additional restoring moment, via the reaction piston (3) and the central centring device (2), counter to the direction of rotation applied to the steering spindle (1). <IMAGE>

Description

Eine hydraulische Hilfskraftlenkung mit einem Drehschieber ventil und einem in das Lenkgehäuse eingebauten Arbeitskolben, den eine Gewindespindel durchdringt und mit einem innerhalb der Gewindespindel angeordneten Rückwirkungskolben ist bereits aus der DE-PS 29 13 484 bekannt.Hydraulic power steering with a rotary valve valve and a working piston built into the steering housing, which penetrates a threaded spindle and with one inside the Reaction piston arranged threaded spindle is already out DE-PS 29 13 484 known.

Diese Hilfskraftlenkung verfügt au ßerdem über einen im Rückwirkungskolben liegenden Drehstab, der eine das Lenkhandrad tragende Lenkspindel mit der Gewindespindel innerhalb eines vorgegebenen Steuerweges elastisch miteinander verbindet. Da das aus Drehschieber und Steuerbuchse bestehende Drehschieberventil Bauteil der Lenkspindel bzw. der Gewindespin del ist, verändert sich beim Drehen der Lenkspindel die relative Lage von Steuernuten und Steuerkanten zueinander. Die Steuernuten und Steuerkanten des Drehschieberventils leiten das Drucköl auf die gewünschte Stirnfläche des Arbeitskolbens, das die Lenkbewe gung verstärkt. Der Arbeitsdruck im Lenkzylinder wirkt gleich zeitig auf den Rückwirkungskolben, der sich über eine Mittenzen trierung an der Lenkspindel abstützt und auf diese entgegenge setzt zur Drehrichtung ein Rückstellmoment ausübt. Der Fahrer erhält auf diese Weise eine am Lenkhandrad spürbare, der jeweili gen hydraulischen Kraft im Lenkzylinder entsprechende Rückwir kungskraft. Um die Reibungskraft in Axialrichtung gering zu hal ten, ist der Rückwirkungskolben auf einem verdickten Endstück des Drehstabes über in Nuten geführte Kugeln abgestützt. Neben der hydraulischen Kraft wirkt auf den Rückwirkungskolben in gleicher Richtung noch eine Zentrierfeder ein. Diese Zentrierfeder stellt das Drehschieberventil exakt auf Mitte. Die bekannte Lenkeinrich tung benötigt einen erheblichen Bauaufwand. So ist neben dem ver hältnismäßig teueren Drehstab, der das Drehschieberventil zurück stellt, noch die zusätzliche Zentrierfeder vorgesehen. Hinzu kommt die in der Fertigung teuere und umständlich zu montierende Kugel-Axialführung des Rückwirkungskolbens.This power steering system also has also via a torsion bar in the reaction piston, the a steering spindle carrying the steering handwheel with the threaded spindle elastically with each other within a given control path connects. Because that consists of rotary valve and control bush Rotary slide valve Component of the steering spindle or threaded spindle del, the relative changes when the steering spindle is turned Position of control grooves and control edges to each other. The tax slots and control edges of the rotary slide valve conduct the pressure oil the desired end face of the working piston that the steering movement strengthened. The working pressure in the steering cylinder has the same effect early on the reaction piston, which extends over a center supported on the steering spindle and counter to this sets a restoring torque to the direction of rotation. The driver receives a noticeable on the steering wheel, the resp corresponding hydraulic force in the steering cylinder power. To keep the frictional force in the axial direction low ten, the reaction piston is on a thickened end piece of the Torsion bar supported by balls guided in grooves. In addition to the hydraulic force acts on the reaction piston in the same way Towards the centering spring. This centering spring provides the rotary slide valve exactly in the middle. The well-known steering device tion requires a considerable amount of construction work. So in addition to ver relatively expensive torsion bar that returns the rotary valve provides the additional centering spring. In addition comes the expensive and laborious to assemble Ball axial guidance of the reaction piston.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bauaufwand für die Rückwirkung zu verringern.The invention has for its object the construction costs for to reduce the retroactive effect.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Anspruch 2 angegeben.This object is solved by the features of claim 1. An advantageous embodiment is specified in claim 2.

Nach der Erfindung stellt der Rückwirkungskolben eine Ver bindung in Drehrichtung zwischen der Lenkspindel und der Gewinde spindel her. Als Verbindungsglied ist zwischen den Rückwir kungskolben und die Gewindespindel ein axial federndes Wellrohr eingebaut. Durch das Wellrohr läßt sich die Mittenzentrierung variabler gestalten. So kann man das Wellrohr ohne oder mit axia ler Vorspannung einbauen. Ein ohne axiale Vorspannung eingebautes Wellrohr bietet eine in der Wirkung reine Drehstabfunktion, d. h., die Federkennlinie beginnt bei Null. Eine solche Abstim mung läßt sich z. B. in Lenkeinrichtungen verwirklichen, die mit einem reibungsarmen Betätigungsstrang arbeiten.According to the invention, the reaction piston provides a ver Binding in the direction of rotation between the steering spindle and the thread spindle forth. As a link is between the Rückwir piston and the threaded spindle an axially resilient corrugated tube built-in. The centering can be done through the corrugated tube make it more variable. So you can use the corrugated tube with or without axia Install preload. One installed without axial preload Corrugated tube offers a torsion bar function that is purely effective, d. that is, the spring characteristic starts at zero. Such a vote mung z. B. implement in steering devices with work with a low-friction actuation line.

Ein mit axialer Vorspannung eingebautes Wellrohr bietet die Mög lichkeit der exakten Mittenzentrierung des Drehschieberventils. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn im Betätigungsstrang höhere Reibmomente zu überwinden sind.A corrugated pipe installed with axial preload offers the possibility exact centering of the rotary valve. This is particularly advantageous if in the actuation line higher friction torques have to be overcome.

Außerdem läßt sich durch unterschiedliche Vorspannung des Well rohres die Steifigkeit der Mittenzentrierung leichter an die Lenkungstype bzw. an das Fahrzeug anpassen. Das Wellrohr verei nigt also eine Doppelfunktion: Es ersetzt einen Drehstab und eine Druckfeder.In addition, different biasing of the well tube the rigidity of the centering more easily to the Adapt the steering type or the vehicle. The corrugated pipe verei So it has a double function: it replaces a torsion bar and one Compression spring.

Die fertigungstechnisch einfache Befestigung des Wellrohrs unmittelbar am Rückwirkungskolben bzw. an der mit der Gewinde spindel festen Buchse, z. B. durch Elektrodenstrahlschweißen, sichert absolute Spielfreiheit. Die Buchse stützt den Rückwir kungskolben lediglich am Außenumfang ab, so daß dieser sehr rei bungsarm geführt ist und feinfühlig auf Druckänderungen an spricht.The technically simple fastening of the corrugated pipe directly on the reaction piston or on the one with the thread spindle fixed socket, e.g. B. by electrode beam welding, ensures absolute freedom of play. The socket supports the backwire Kungskolben only on the outer circumference, so that it is very clean is guided with little exercise and sensitive to pressure changes speaks.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.The drawing shows an embodiment of the invention in Longitudinal section.

In einem sogenannten Blocklenkgetriebe trägt ein erstes Lenkspindelteil, im folgenden Lenkspindel 1 genannt, ein nicht dargestelltes Lenkhandrad. Die Lenkspindel 1 steht über eine Mit tenzentriereinrichtung 2 und einen noch näher zu erläuternden Rückwirkungskolben 3 mit einem zweiten Lenkspindelteil, nachfol gend mit Gewindespindel 4 bezeichnet, in Verbindung. In die Lenk spindel 1 sind axiale Steuernuten, z. B. 5, 5 A, eingearbeitet, die zu einem Drehschieber 6 gehören. Der Drehschieber 6 wirkt mit einer mit der Gewindespindel 4 einstückig hergestellten Steuer buchse 7 mit axialen Steuernuten, z. B. 8, 8 A, zusammen. Der Drehschieber 6 und die Steuerbuchse 7 bilden die Bauteile eines in solchen Hilfskraftlenkungen üblichen Drehschieberventils. Ein mit Spiel in eine Bohrung 10 eingreifender Querbolzen 11 begrenzt das Steuerspiel zwischen der Lenkspindel 1 und der Gewindespin del 4. Innerhalb dieses Steuerspiels regelt das Drehschieberven til 6, 7 je nach Drehrichtung den Druck in einem der Druck räume 12 bzw. 13 eines Arbeitskolbens 14 an. Der Arbeitskolben 14 greift über eine endlose Kugelkette 15 in die Gewindespindel 4 ein und steht über eine Verzahnung 16 mit einem auf einer Lenk welle 17 angeordneten Lenksegment 18 in Eingriff. Axiallager 20 und 21 dienen zur Aufnahme der auf die Gewindespindel 4 einwir kenden Axialkräfte. Eine von einem Fahrzeugmotor angetriebene Pumpe 22 kann über eine Zulaufnut 23 der Steuerbuchse 7 und die Steuernuten 5 im Drehschieber 6 an die Steuernuten 8 oder 8 A der Steuerbuchse 7 angeschlossen werden. Radialbohrungen 24 in der Steuerbuchse 7 stellen eine Verbindung von den Steuernuten 8 zum Druckraum 12 her. Weitere in der Steuerbuchse 7 vorhandene Schrägbohrungen 25 schaffen eine Verbindung von den Steuernu ten 8 A zu einem Ringkanal 26. Dieser Ringkanal 26 ist durch einen Ringspalt 27 und das Spindelgewinde an den Druckraum 13 ange schlossen. Eine zentrale Rücklaufbohrung 28 im Drehschieber 6 hat über Radialbohrungen 30 mit den Steuernuten 5 A Verbindung. Die zentrale Rücklaufbohrung 28 ist über weitere Radialbohrungen 31 an eine Rücklaufringnut 32 angeschlossen, die mit einem Behäl ter 33 in Verbindung steht.In a so-called block steering gear, a first steering spindle part, hereinafter referred to as steering spindle 1 , carries a steering handwheel, not shown. The steering spindle 1 is connected via a centering device 2 and a reaction piston 3 to be explained in more detail with a second steering spindle part, hereinafter referred to as threaded spindle 4 . In the steering spindle 1 are axial control grooves, for. B. 5 , 5 A , incorporated, which belong to a rotary valve 6 . The rotary slide valve 6 acts with a control bushing 7 made in one piece with the threaded spindle 4 with axial control grooves, for. B. 8 , 8 A together. The rotary slide valve 6 and the control bushing 7 form the components of a rotary slide valve which is customary in such power steering systems. A cross pin 11 engaging in a bore 10 with play limits the control play between the steering spindle 1 and the threaded spindle 4 . Within this control game, the rotary valve 6 , 7 regulates the pressure in one of the pressure chambers 12 and 13 of a working piston 14 , depending on the direction of rotation. The working piston 14 engages on an endless ball chain 15 in the threaded spindle 4 and is connected via a gearing 16 with a shaft to a steering 17 arranged steering segment 18 in engagement. Thrust bearings 20 and 21 serve to accommodate the axial forces acting on the threaded spindle 4 . A pump 22 driven by a vehicle engine can be connected via an inlet groove 23 of the control bushing 7 and the control grooves 5 in the rotary slide valve 6 to the control grooves 8 or 8 A of the control bushing 7 . Radial bores 24 in the control bushing 7 establish a connection from the control grooves 8 to the pressure chamber 12 . Further existing in the control bushing 7 oblique bores 25 create a connection from the Steueru ten 8 A to an annular channel 26th This ring channel 26 is closed by an annular gap 27 and the spindle thread to the pressure chamber 13 . A central return bore 28 in the rotary valve 6 has 5 A connection via radial bores 30 with the control grooves. The central return bore 28 is connected via further radial bores 31 to a return ring groove 32 which is connected to a container 33 in connection.

Die Lenkspindel stützt sich in Axialrichtung spielfrei am Querbolzen 11 ab, der in der Gewindespindel 4 gehalten ist. Hierzu dienen ein in der zentralen Rücklaufbohrung 28 festes End stück 34 und ein mittels eines Querstifts 35 befestigter Axial bolzen 36. Die Mittenzentriereinrichtung 2 besteht aus einem Zen trierstück 37 am Ende der Lenkspindel 1 und einem weiteren auf dem Axialbolzen 36 geführten Zentrierstück 38. Der Rückwirkungs kolben 3 greift z. B. mit nicht sichtbaren Klauen so in das Zen trierstück 38 ein, daß ein Fluchtungsausgleich möglich ist und keine Quer- und Klemmkräfte auftreten können. Die beiden Zen trierstücke 37 und 38 weisen einander zugekehrte V-förmige Ver tiefungen 40 bzw. 41 mit Schrägflächen auf. Vorzugsweise sieht man zwei Paare von Vertiefungen vor. Zwischen den Vertiefungen 40 und 41 sind Rollen 42 gehalten, die sich an ihrem inneren Ende am Axialbolzen 36 und an ihrem äußeren Ende in der Gewindespindel 4 abstützen.The steering spindle is supported in the axial direction without play on the cross bolt 11 , which is held in the threaded spindle 4 . For this purpose serve in the central return bore 28 fixed end piece 34 and an axial bolt 36 fastened by means of a cross pin 35 . The centering device 2 consists of a Zen trier piece 37 at the end of the steering shaft 1 and a further centering piece 38 guided on the axial bolt 36 . The reaction piston 3 engages z. B. with invisible claws so in the Zen trierstück 38 that an alignment is possible and no transverse and clamping forces can occur. The two Zen trier pieces 37 and 38 have mutually facing V-shaped recesses 40 and 41 Ver with inclined surfaces. Two pairs of depressions are preferably provided. Between the recesses 40 and 41 rollers 42 are held, which are supported at their inner end on the axial bolt 36 and at their outer end in the threaded spindle 4 .

Das der Mittenzentriereinrichtung 2 abgelegene Ende des Rückwirkungskolbens 3 stützt sich in einer mit der Gewindespin del 4 festen Buchse 43 axial verschieblich ab. Ein in Axialrich tung nachgiebiges Wellrohr 44 ist z. B. durch Elektrodenstrahl schweißen einerseits mit dem Rückwirkungskolben 3 und anderer seits mit der in der Gewindespindel 4 festen Buchse 43 verbunden. Der Rückwirkungskolben 3 trägt ein Abschlußteil 45, das zusammen mit einem Gehäusedeckel 46 einen Rückwirkungsraum 47 bildet. Eine mit dem Rückwirkungsraum 47 verbundene Anschlußöffnung 48 ist an eine nicht gezeichnete Leitung angeschlossen, die den jeweils wirksamen Arbeitsdruck führt. Anstelle des Arbeitsdrucks läßt sich auch ein fahrgeschwindigkeitsabhängiger Druck in den Rück wirkungsraum 47 einspeisen. Diesen fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck kann man z. B. mit einer von der Getriebeausgangswelle an getriebenen Pumpe erzeugen. Die am Lenkhandrad spürbare Rückwir kungskraft wächst dann mit der Fahrgeschwindigkeit. The remote from the centering device 2 end of the reaction piston 3 is supported axially displaceably in a socket 43 with the threaded spindle 4 . An axially flexible device corrugated tube 44 is z. B. weld by electrode beam on the one hand with the reaction piston 3 and on the other hand connected to the fixed in the threaded spindle 4 socket 43 . The reaction piston 3 carries a closing part 45 which, together with a housing cover 46, forms a reaction space 47 . A connection opening 48 connected to the reaction chamber 47 is connected to a line, not shown, which carries the respectively effective working pressure. Instead of the working pressure, a pressure dependent on the driving speed can also be fed into the reaction chamber 47 . This vehicle speed-dependent pressure can e.g. B. with a driven by the transmission output shaft pump. The reaction force that can be felt on the steering handwheel then increases with the driving speed.

Die durch die Wellfeder 44 erzeugte und auf den Rückwir kungskolben 3 übertragene Axialkraft stellt das Drehschieberven til 6, 7 über die Mittenzentriereinrichtung 2 in die hydraulische Mitte, so lange nicht gelenkt wird.The axial force generated by the corrugated spring 44 and transmitted to the returning piston 3 sets the rotary valve 6 , 7 via the centering device 2 in the hydraulic center, as long as it is not steered.

Dreht der Fahrer die Lenkspindel 1, so verdreht sich der Drehschieber 6 gegenüber der Steuerbuchse 7 um einen bestimmten Winkelbetrag, da ja die Gewindespindel 4 zunächst noch durch den Widerstand des Abtriebsstranges (Arbeitskolben 14, Lenkseg ment 18, Lenkwelle 17, gelenkte Räder) festgehalten wird. Dabei laufen die Rollen 42 auf den sich gegenüberliegenden Schrägflä chen der V-förmigen Vertiefungen 41, 42 auf. Die daraus resultie rende Axialkraft auf den Rückwirkungskolben 4 bewirkt ein Zusam mendrücken des Wellrohres 44. Durch diese Relativverdrehung des Drehschiebers 6 gegenüber der Steuerbuchse 7 erfolgt innerhalb des durch die Bohrung 10 festgelegten Steuerspiels die Lageverän derung der Steuernuten zueinander. Je nach Drehrichtung am Lenk handrad strömt das von der Pumpe 22 geförderte Drucköl in den Druckraum 12 oder 13 und verschiebt den Arbeitskolben 14. Die Lenkbewegung wird somit hydraulisch unterstützt.If the driver turns the steering spindle 1 , the rotary slide 6 rotates relative to the control bushing 7 by a certain angular amount, since the threaded spindle 4 is initially held by the resistance of the drive train (working piston 14 , steering segment 18 , steering shaft 17 , steered wheels) . The rollers 42 run on the opposite surfaces of the V-shaped recesses 41 , 42 . The resulting axial force on the reaction piston 4 causes a compression of the corrugated tube 44 . By this relative rotation of the rotary valve 6 relative to the control bush 7 takes place within the control game defined by the bore 10, the position change of the control grooves to each other. Depending on the direction of rotation on the steering handwheel, the pressure oil delivered by the pump 22 flows into the pressure chamber 12 or 13 and displaces the working piston 14 . The steering movement is thus hydraulically supported.

Da der Arbeitsdruck im Druckraum 12 oder 13 auch im Rückwir kungsraum 47 herrscht, wirkt auf den Rückwirkungskolben eine zu sätzliche hydraulische Druckkraft, die der Axialkraft des Well rohres 44 gleichgerichtet ist. Diese Druckkraft versucht über die Mittenzentriereinrichtung 2 den Drehschieber 6 bzw. die Lenkspin del 1 in die Neutralstellung zurückzustellen. Die so erzeugte Rückwirkungskraft gibt dem Fahrer ein Gefühl für die Höhe des Lenkwiderstandes. Since the working pressure in the pressure chamber 12 or 13 also prevails in the reaction chamber 47 , an additional hydraulic pressure force acts on the reaction piston, which is rectified by the axial force of the corrugated tube 44 . This pressure force tries via the centering device 2 to reset the rotary valve 6 or the steering spindle 1 to the neutral position. The reaction force generated in this way gives the driver a feeling for the amount of steering resistance.

Reference number 1 steering spindle
2 centering device
3 reaction pistons
4 threaded spindle
5, 5 A axial control grooves in 6
6 rotary valves
7 control socket
8, 8 A axial control grooves in 7
9 -
10 holes in 1
11 cross bolts
12 pressure chamber
13 pressure chamber
14 working pistons
15 ball chain
16 gearing
17 steering shaft
18 steering segment
19 -
20 thrust bearings
21 thrust bearings
22 pump
23 inlet groove
24 radial bores
25 oblique holes
26 ring channel
27 annular gap
28 Central return hole
29 -
30 radial bores
31 radial bores
32 return ring groove
33 containers
34 end piece
35 cross pin
36 axial pistons
37 centering piece
38 centering piece
39 -
40 V-shaped recesses
41 V-shaped recesses
42 rolls
43 socket
44 corrugated pipe
45 final part
46 housing cover
47 reaction room
48 connection opening

Claims

1. Hydraulic power steering, in particular for motor vehicles, with the following features:

- A rotary slide valve is available as a pressure medium control device;
- The steering spindle is made in two parts;
- The first steering spindle part is verbun with a steering wheel and carries a rotary valve;
- The second steering spindle part is ausgebil det as a threaded spindle and carries a control bush;
- The threaded spindle is in engagement with a housing displaceable in a steering gear housing piston;
- The threaded spindle takes in a Rückwir kungskolben on which acts via a centering device on the first steering spindle part with the rotary valve;
a rotatable member is provided between the first steering spindle part and the threaded spindle,

characterized by the following features:

- The reaction piston ( 3 ) establishes a connection between the first steering spindle part (rotary valve 6) and the second steering spindle part (threaded spindle 4)
- As a connecting element between the reaction piston ben ( 3 ) and the threaded spindle ( 4 ) an axially resilient corrugated tube ( 44 ) is installed.

2. Hydraulic power steering system according to claim 1, characterized by the following features:

- The corrugated tube ( 44 ) is attached at one end directly to the reaction piston ( 3 );
- The other end of the corrugated tube ( 44 ) is connected to a with the threaded spindle ( 4 ) fixed socket ( 43 ) and
- The reaction piston is guided axially displaceably on its outer circumference in the bushing ( 43 ).