DE1016135B

DE1016135B - Power steering device with spindle or worm gear for motor vehicles

Info

Publication number: DE1016135B
Application number: DEA25382A
Authority: DE
Inventors: Walter Assmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-04-27
Filing date: 1956-04-27
Publication date: 1957-09-19

Description

Hilfskraftlenkvorrichtung mit Spindel- oder Schneckengetriebe für Kraftfahrzeuge Hilfskraftlenkungen sollen die zum Lenken erforderliche menschliche Arbeitsleistung unter Voranstellung der Lenksicherheit weitgehend durch maschinelle Hilfe ersetzen. Diese ermöglicht neben der Kräfteverminderung auch eine Herabsetzung der mechanischen Lenkübersetzung und damit, besonders an schweren Fahrzeugen, eine bessere Reaktionsbereitschaft der Lenkung.Power steering device with spindle or worm gear for Motor vehicles power steering systems are intended to provide the human required for steering Work performance with a precedence of the steering safety largely by machine Replace help. In addition to reducing the force, this also enables a reduction the mechanical steering ratio and thus, especially on heavy vehicles, a better responsiveness of the steering.

Die Erfindung bezieht sich auf Lenkungen mit Spindel- oder Schneckengetriebe und mit vorzugsweise hydraulischer Lenkhilfe, bei welchen die zur Auslösung der Hilfskräfte dienende Steuer- oder Schalteinrichtung zwischen Lenkschraube und Lenkrad liegt, also unmittelbar durch letzteres beeinflußt wird.The invention relates to steering systems with spindle or worm gears and with preferably hydraulic steering assistance, in which the triggering the Auxiliary control or switching device between the steering screw and the steering wheel is, so is directly influenced by the latter.

An den bekannten Hilfskraftlenkungen der bezeichneten Bauweise wird die gewünschte Lenkübersetzung durch eine mehr oder minder steilgängige Lenkschraube erreicht. Das hat zur Folge, daß die Lenkhilfe nicht nur vom beabsichtigten Lenkvorgang in Anspruch genommen wird, sondern ständig auch von unkontrollierbaren fahrbahnseitigen Kräften und Bewegungen. Diese lösen rückwirkend gegensteuernde Hilfskräfte aus. Aus der zwangläufig vorangehenden Bewegung des Steuermechanismus ergibt sich, daß die automatisch ausgelöste Reaktion nicht unmittelbar vorhanden ist, sondern dem auslösenden fahrbahnseitigen Impuls mit mehr oder weniger Verspätung nacheilt und Gegenstoßwirkungen verursacht. Es sind daher empfindliche Steuerteile nötig, welche auf kleinste Bewegungsimpulse reagieren, plötzliche Druckspitzen aber nicht vermeiden können. Zwar werden, solange das Hilfskraftsystem intakt ist, Stöße und Prellschläge vom Lenkrad ferngehalten, doch bilden dauernd beanspruchte, empfindliche Teile und unzeitige Reaktionen eine stete Gefahr, der man nur mit Überdimensionierung der Anlage begegnen kann. Falls die Lenkhilfe versagt, ist das Lenkrad vor Stößen ungeschützt, um so spürbarer, je kleiner die mechanische Lenkübersetzung gewählt wurde.At the known power steering systems of the designated type of construction the desired steering ratio through a more or less steep steering screw achieved. As a result, the power steering is not only dependent on the intended steering process Is used, but also constantly from uncontrollable roadside Forces and movements. These retroactively trigger counteractive assistants. From the inevitable preceding movement of the control mechanism it follows that the automatically triggered reaction is not immediately present, but rather the the triggering impulse on the lane with more or less delay and Causes counter-impact effects. Sensitive control parts are therefore necessary, which react to the smallest movement impulses, but cannot avoid sudden pressure peaks can. As long as the auxiliary system is intact, bumps and bouncing blows will occur kept away from the steering wheel, but form constantly stressed, sensitive parts and untimely reactions are a constant danger that can only be achieved by oversizing the Facility can encounter. If the power steering fails, the steering wheel is unprotected from impacts, the more noticeable, the smaller the mechanical steering ratio is selected.

Nur mit unbedingt betriebssicherer Lenkhilfe ist die kompromißlose Nutzung ihrer Vorzüge möglich. Daher ist es Ziel der Erfindung, durch Vermeidung überflüssiger und schädlicher Lenkhilfeleistung und damit verbundener Beanspruchungen die Störanfälligkeit zu verringern. Hierzu sind verschiedene, gleichzeitig zur Wirkung kommende Maßnahmen erforderlich.The uncompromising power steering is only possible with absolutely reliable steering assistance Use of their advantages possible. Therefore, the aim of the invention is to avoid it unnecessary and harmful power steering and the associated stresses to reduce the susceptibility to failure. To do this are different, at the same time to the effect upcoming measures required.

Gegenüber den bekannten Konstruktionen erscheint es einfacher und sicherer, Fahrbahnstöße auf direktem Wege durch ein stabiles, selbsthemmendes oder annähernd selbsthemmendes Lenkgetriebe unschädlich zu machen, als mit hydraulischen Gegenkräften abzufangen, welche erst über den Umweg der Steuermechanik aufgebaut werden müssen.Compared to the known constructions, it appears simpler and safer, road bumps in a direct way through a stable, self-locking or to make approximately self-locking steering gear harmless than with hydraulic ones To intercept counter forces, which only built up via the detour of the control mechanism Need to become.

Selbsthemmung ist aber nur dann mit Vorteil anwendbar, wenn gleichzeitig die Lenkhilfe kraftseitig, d. h. an der Lenkschraube drehend, zur Wirkung kommt. Lastseitig, d. h. axial auf die Lenkschraube gerichtete Hilfskräfte würden im Falle der Selbsthemmung einen kraftverzehrenden Reibungsdruck erzeugen und die Lenkhilfe zum Teil aufheben. Dagegen entsteht bei kraftseitiger Lenkhilfe kein zusätzlicher Reibungsverlust, sie ist -vom Wirkungsgrad der Schraube unabhängig.Self-locking can only be used to advantage if at the same time the power steering assistance, d. H. turning the steering screw comes into effect. On the load side, d. H. Auxiliary forces directed axially to the steering screw would be in the case the self-locking generate a force-consuming frictional pressure and the steering assistance partially cancel. On the other hand, there is no additional power steering assistance Friction loss, it is -independent of the efficiency of the screw.

Da die Abmessungen der Lenkschraube zugunsten eines geringen Antriebsmomentes nach Möglichkeit klein zu halten sind, wird angesichts ihrer größeren Drehzahl bei Selbsthemmung die Herabminderung der Lenkradumdrehungen durch ein Räderpaar erzielt. Das ist ohne weiteres durchführbar, weil die Aufgabe des Lenkrades weniger darin besteht, wie an einer manuellen Lenkung Lenkarbeit zu leisten, als vielmehr den Steuermechanismus zwecks Einleitung der Lenkhilfe zu betätigen. Die vorgeschaltete Räderübersetzung ist gleichzeitig ein notwendiger Bestandteil der Steuereinrichtung, bedeutet also für die Lenkung keinen Mehraufwand.Since the dimensions of the steering screw favor a low drive torque are to be kept as small as possible, in view of their higher speed at Self-locking achieved the reduction in the number of turns of the steering wheel by means of a pair of wheels. This is easily feasible because the task of the steering wheel is less in it is how to do steering work on a manual steering, rather than the To operate the control mechanism for the purpose of initiating the power steering. The upstream Gear ratio is also a necessary part of the control device, so does not mean any additional effort for the steering.

Das selbsthemmende Getriebe hält naturgemäß auch diejenigen lastseitigen Kräfte vom Lenkrad fern, welche üblicherweise den selbsttätigen Rücklauf in. die Geradeausfahrstellung veranlassen. Diese Kräfte lassen sich jedoch durch die Lenkhilfe ersetzen, indem diese von Rückstellfedern in Tätigkeit gesetzt wird. Letztere stützen sich .gegen die drehbare Lenkspindel und feste Lenksäule ab, werden während des Lenkeinschlages gespannt und führen das losgelassene Lenkrad wieder in seine Mittellage zurück, bei auftretendem Drehwiderstand gleichzeitig die Lenkhilfe auslösend, welche ihrerseits den Rücklauf, auch gegen erheblichen Widerstand, erzwingt.The self-locking gear naturally also holds those on the load side Forces away from the steering wheel, which usually cause the automatic return in. The Initiate straight-ahead driving position. However, these forces can be reduced by the power steering replace it by activating it by return springs. Support the latter against the rotating steering shaft and fixed From the steering column tense during the steering angle and guide the released steering wheel again back to its central position, and at the same time the power steering if there is rotational resistance triggering, which in turn forces the return, even against considerable resistance.

Die Federn haben also eine lediglich steuernde, keine Lenkarbeit leistende Wirkung, erzeugen aber durch ihre zunehmende Spannung ein natürliches Lenkgefühl.The springs therefore only have a steering work that does not perform any steering work Effect, but their increasing tension creates a natural steering feel.

In Verbindung mit einem selbsthemmenden Getriebe läßt sich auch die Begrenzung der Lenkendstellungen in die obere Lenksäule verlegen, um nach erfolgtem Anschlag die nutzlose Erzeugung einer Hilfskraft zu verhindern.In connection with a self-locking gear, the Relocate the limitation of the steering end positions in the upper steering column to Stop to prevent the useless generation of an assistant.

Eine wichtige Voraussetzung zur Erreichung des Erfindungszieles ist die einwandfreie Funktion des kraftseitigen Lenkhilfemotors. Als solcher geeignet erscheint grundsätzlich ein mittels Druckflüssigkeit zu betreibender Flügelzellenmotor mit in seiner umlaufenden Nabe radial verschiebbaren Gleitplatten (Flügeln). Er muß jedoch den besonders gearteten Verhältnissen des Lenkbetriebes angepaßt werden.An important prerequisite for achieving the goal of the invention is the proper functioning of the power steering motor. Suitable as such basically a vane motor that can be operated by means of hydraulic fluid appears with sliding plates (vanes) that can be moved radially in its rotating hub. He however, it must be adapted to the particular conditions of the steering operation.

Die mit relativ geringer. doch unstetig wechselnder Geschwindigkeit und unter veränderlichen Belastungen hin und her drehende Lenkschraube bedingt eine Abdichtung der umlaufenden Gleitplatten, welche weder von deren Bewegungszustand, augenblicklicher Belastung noch zufälliger Stellung beeinträchtigt wird. Sie muß also bei jeder Drehzahl und Druckhöhe, Dreh-und Druckrichtung wirksam sein. Erfüllt wird diese Bedingung dadurch, daß die Räume ober- und unterhalb der Gleitplatten mittels gleichartiger-Ventilkanäle verbunden werden. Diese lassen den Arbeitsdruck zwar unter die Gleitplatten treten, aber nicht wieder entweichen, so daß der radial auf die äußeren Stirnflächen gerichtete Flüssigkeitsdruck stets unschädlich bleibt. Die spielfreie Anlage der Gleitplatten an der äußeren Gehäuselaufbahn wird in bekannter Weise durch Federn gesichert.The ones with relatively lower. but unsteadily changing speed and steering screw rotating back and forth under variable loads requires a Sealing of the circumferential sliding plates, which are not affected by their state of motion, momentary stress nor accidental position is impaired. She must thus be effective at every speed and pressure level, direction of rotation and pressure. Fulfills this condition is due to the fact that the spaces above and below the sliding plates be connected by means of similar valve channels. These leave the work pressure although step under the sliding plates, but not escape again, so that the radial Liquid pressure directed at the outer end faces always remains harmless. The backlash-free installation of the sliding plates on the outer housing track is known in Way secured by springs.

Um auch bei etwaigem Versagen eines Ventils ein Ausweichen der Gleitplatten nach innen zu verhindern, werden dieselben mit ihrer Unterseite auf Ringen, gleichmittig zur Gehäusebohrung, zusätzlich geführt, wobei sie sich auf Federn .abstützen, deren Spannung während des Umlaufes unveränderlich ist.In order to allow the sliding plates to give way even in the event of a valve failure To prevent them from going inwards, they become equidistant with their underside on rings to the housing bore, additionally guided, where they are supported on springs, whose Voltage is invariable during orbit.

Die Zeichnungen zeigen eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Es ist Abb. 1 ein Längsschnitt durch die Lenkvorrichtung, Abb. 2 der Schnitt A-B in Abb. 1, Abb. 3 der Lenkhilfemotor mit dem gleichen Schnitt A-B in vergrößertem Maßstab.The drawings show an embodiment of the subject matter of the invention. Fig. 1 is a longitudinal section through the steering device, Fig. 2 the section A-B in Fig. 1, Fig. 3 the power steering motor with the same section A-B in enlarged Scale.

Die Übertragung der Lenkbewegungen erfolgt in üblicher Weise kraftschlüssig vom Lenkrad über die Lenkspindel a mit Gelenk b und vorgeschalteten Kegelrädern c und d, welch ersteres zugleich der Lenkhilfesteuerung dient, sowie Schnecke (Lenkschraube) e und Schneckenrad f auf den Lenkstockhebel g. Die Hilfskraft wird von einer motorisch angetriebenen - nicht gezeichneten - Pumpe erzeugt und über eine Lenkventilsteuerung auf den Lenkhilfemotor k übertragen. Dessen Antriebsnabe q sitzt drehfest auf der Schneckenwelle und läuft in einem Gehäuse um, dessen Mittelachse gegen die der Schneckenwelle parallel versetzt ist. Die in radialen Schlitzen der Antriebsnabe verschiebbaren Gleitplatten r sind auf losen Ringen s zwangläufig und gleichachsig zur Gehäusebohrung geführt. Auf diese Ringe stützen sich auf Kugeln sitzende Federn w, welche in die Gleitplatten eingelassen sind und diese unter gleichbleibender Spannung an die gegenüberliegende Laufbahn des Gehäuses drücken. Die umlaufende Antriebsnabe q ist mit einigen Kanälen v versehen, in denen sich nach innen öffnende Rückschlagventile befinden. Bei Drehung der Nabe steht wenigstens einer dieser Kanäle im jeweiligen Raum y oder z des Arbeitsdruckes und läßt diesen in den Raum x unterhalb der Gleitplatten zwar eintreten, nicht aber gegen die rücksperrenden Ventile in den drucklosen Raum entweichen. Es erfolgt so in jeder beliebigen Stellung, Drehrichtung und Geschwindigkeit der Gleitplatten eine Druckentlastung derselben, während ihre spielfreie Anlage durch die Federspannung gewährleistet wird.The steering movements are transmitted in the usual way in a non-positive manner from the steering wheel via the steering spindle a with joint b and upstream bevel gears c and d, which the former also serves to control the steering assistance, as well as worm (steering screw) e and worm wheel f on the pitman arm g. The assistant is powered by a motor driven - not shown - pump generated and via a steering valve control transferred to the power steering motor k. Its drive hub q is non-rotatably seated on the Worm shaft and rotates in a housing, the central axis of which is against that of the worm shaft is offset in parallel. The slidable in radial slots of the drive hub Sliding plates r are inevitable on loose rings s and coaxial with the housing bore guided. On these rings are supported springs w seated on balls, which in the Slide plates are embedded and these under constant tension to the opposite Press the raceway of the housing. The rotating drive hub q has a few channels v, in which there are inwardly opening check valves. When rotating the hub is at least one of these channels in the respective space y or z of the working pressure and allows this to enter the space x below the sliding plates, but not escape against the non-return valves into the pressureless space. It happens that way in any position, direction of rotation and speed of the sliding plates a pressure relief of the same, while their backlash-free system by the spring tension is guaranteed.

Die Ventilkanäle können, in derselben Weise wirkend, auch im feststehenden Gehäuse angebracht sein, der Raum unter den Gleitplatten auch aus Einzelräumen bestehen, falls auf die innere Ringführung mit der unveränderlichen Federspannung verzichtet wird. Ebenso kann diese Ringführung fest mit dem Gehäuse verbunden sein.The valve channels can, acting in the same way, also in the stationary Housing must be attached, the space under the sliding plates also consist of individual spaces, if the inner ring guide with the unchangeable spring tension is omitted will. This ring guide can also be firmly connected to the housing.

Die von den Lenkventilen kommende und bei t in das Motorinnere eindringende Druckflüssigkeit kann nur nach Lenkarbeit leistender, zwangläufiger Drehung der Schneckenwelle in die auf der Gegenseite befindliche drucklose Rückflußleitung bei u gelangen, um so die Lenkhilfe in Tätigkeit zu setzen. Der Rückfluß zur Pumpe erfolgt aus dem Innern des Lenkgetriebes bei p.The one coming from the steering valves and entering the inside of the engine at t Hydraulic fluid can only after a steering work performed, inevitable rotation of the Worm shaft in the unpressurized return line on the opposite side u arrive in order to put the power steering into action. The return flow to the pump takes place from inside the steering gear at p.

Unterhalb des Lenkrades, mit ihren freien Enden einerseits an der bewegten Lenkspindel, andererseits an der festen Lenksäule abgestützt, sind zwei je rechts oder links vorgespannte Federn m, n angebracht. Bei jedem Lenkeinschlag wird eine dieser Federn weiter gespannt und dreht die Lenkspindel, falls das Lenkrad freigegeben wird, in ihre Ausgangslage, die Geradeausfahrstellung, zurück. Dabei werden, wenn am Kegelrad d ein Drehwiderstand auftritt, durch das um o schwenkbar gelagerte Kegelrad c die Lenkventile betätigt und eine hydraulische Hilfskraft ausgelöst; welche ihrerseits nunmehr die Rücklaufbewegung erzwingt.Below the steering wheel, with their free ends on the one hand moving steering shaft, on the other hand supported on the fixed steering column, are two preloaded springs m, n attached to the right or left. Every time you turn the steering one of these springs is further tensioned and turns the steering shaft, if the steering wheel is released, back to its starting position, the straight-ahead driving position. Included when a rotational resistance occurs at the bevel gear d, through which it can be pivoted by o mounted bevel gear c actuates the steering valves and triggered a hydraulic auxiliary force; which in turn now forces the return movement.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Power steering with spindle or worm gear for motor vehicles, especially with hydraulic power steering, in which the for Triggering of the auxiliary force by the steering movements serving control between the steering screw and steering wheel is arranged, characterized by the following, individually known per se Features: a) a gear ratio reducing the speed of the steering wheel in front of the steering screw; b) the steering screw is self-locking or almost self-locking: c) the power steering acts on the force side, d. H. it works on the steering screw; d) with approved, hammered Steering wheel, the steering assistance is triggered by springs, which during the steering angle have been strained.

2. Power steering system according to claim 1, the power steering by a vane motor takes place, whose drive hub with radially movable sliding plates (Wings) is provided and with a parallel offset central axis in a fixed Clehäus runs around, characterized in that known per se, each of the space Above and below the sliding plates (r) connecting and serving for pressure equalization Holes (v) in the circumferential Provide hub with check valves which open inward under the working pressure.

3. Power steering system according to claim 2, characterized in that the sliding plates are guided with their underside on rings (s) and are pressed by springs (w) with constant tension on the opposite housing track. Considered publications: German Patent Nos. 923 175, 937 690; French patent specification No. 630555.