DE102004020075A1

DE102004020075A1 - Steering gear for a vehicle comprises a rotation-translation drive formed by a spindle nut which twists on a gear spindle and in the direction of the spindle longitudinal axis via a first adjusting element while maintaining its position

Info

Publication number: DE102004020075A1
Application number: DE200410020075
Authority: DE
Inventors: Roland Schmidt
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-04-24
Filing date: 2004-04-24
Publication date: 2005-11-24

Abstract

Steering gear comprises a rotation-translation drive formed by a spindle nut which twists on a gear spindle and in the direction of the spindle longitudinal axis via a first adjusting element while maintaining its position. A further translatory displacement of the drive spindle is produced in interaction with the spindle nut by a second adjusting element. Preferred Features: An electric motor producing an adjusting movement is provided on the first adjusting element and/or on the second adjusting element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe einer Überlagerungslenkung, mit einem Rotations/Translations-Trieb, mit dem eine Drehbewegung einer Lenkhandhabe in eine translatorische Bewegung gewandelt werden kann, und einer Überlagerungseinrichtung, mit dem der Lenkbewegung eine weitere translatorische Bewegung überlagert werden kann. Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeuglenkung mit einem derartigen Lenkgetriebe.The The invention relates to a steering gear of a superposition steering, with a Rotation / translation drive, with which a rotational movement of a steering handle can be converted into a translatory movement, and an overlay device, superimposed with the steering movement another translational movement can be. Furthermore, the invention relates to a vehicle steering with such a steering gear.

Heutige Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit einer Lenkhandhabe bzw. einem Lenkrad versehen, das mechanisch mit lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Ferner ist eine Lenkunterstützungseinrichtung (Servounterstützung) vorgesehen mit der hydraulisch oder elektrohydraulisch die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung der Lenkhandhabe unterstützt wird. Dadurch ist der Kraftaufwand eines Fahrers des Fahrzeugs beim Lenken verringert. Die Lenkunterstützungseinrichtung ist oftmals als Hydraulikzylinder gestaltet, der im Mittelbereich eines zugehörigen Lenkmechanismus angeordnet ist und dort eine translatorische Bewegung eines Elements des Mechanismus unterstützt.today Vehicles, especially passenger cars, are usually with a steering handle or a steering wheel provided mechanically with steerable vehicle wheels is positively coupled. Furthermore, a steering assistance device (power assistance) is provided with the hydraulic or electrohydraulic actuation of the Steering mechanism is supported in response to the rotation of the steering handle. As a result, the effort of a driver of the vehicle when steering reduced. The steering assistance device is often designed as a hydraulic cylinder, the middle range an associated one Steering mechanism is arranged and there a translational movement of an element of the mechanism.

Es sind ferner Überlagerungslenkungen bekannt, mittels denen dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel unter bestimmten Betriebszuständen des zugehörigen Fahrzeugs eine weitere Lenkbewegung mittels eines Aktuators überlagert werden kann. Die zusätzliche Lenkbewegung wird durch einen Regler definiert und dient beispielsweise zur Erhöhung der Stabilität und Agilität des Fahrzeugs, zur Kompensation von Störgrößen und zur Anpassung der Radlenkwinkel als Funktion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.It are also overlay steering known, by means of which the driver specified by the steering angle certain operating conditions of the associated Vehicle superimposed on a further steering movement by means of an actuator can be. The additional Steering motion is defined by a controller and is used, for example to increase stability and agility of the vehicle, to compensate for disturbances and to adjust the wheel steering angle as a function of the driving speed of the vehicle.

Aus DE 41 03 067 C2 ist eine solche Überlagerungslenkung bekannt, bei der das gesamte Gehäuse eines Lenkgetriebes relativ zum Fahrzeug verschoben werden kann, um eine daraus resultierende, überlagerte lineare Bewegung einer Spurstange hervorzurufen. Das Verschieben des Gehäuses geschieht mittels einer Zylinder-Kolben-Anordnung die außen an dem Gehäuse ansetzt und gegenüber dem restlichen Fahrzeug abgestützt ist. Auf diese Weise kann die Relativbewegung zwischen Gehäuse und Fahrzeug erreicht werden.Out DE 41 03 067 C2 Such a superposition steering is known in which the entire housing of a steering gear can be moved relative to the vehicle to cause a resulting superimposed linear movement of a tie rod. The displacement of the housing is done by means of a cylinder-piston assembly which attaches to the outside of the housing and is supported relative to the rest of the vehicle. In this way, the relative movement between the housing and the vehicle can be achieved.

Aus DE 101 59 700 A1 ist ein Überlagerungsgetriebe für eine Überlagerungslenkung bekannt, bei dem durch das Überlagerungsgetriebe eine vom Fahrer eingegebene Rotationsbewegung zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe mittels eines ersten Rotations/Translations-Triebes in eine translatorische Bewegung umgewandelt und dieser Translationsbewegung mittels eines zweiten Rotations/Translations-Triebes eine weitere Bewegung überlagert wird.Out DE 101 59 700 A1 a superposition gear for a superposition steering is known in which converted by the superposition gear input by the driver rotational movement between a steering wheel and a steering gear by means of a first rotation / translation drive in a translational movement and this translational movement by means of a second rotation / translation drive another Movement is superimposed.

Bei den oben genannten, bekannten Überlagerungslenkungen wird durch den Einbau des Überlagerungsgetriebes im Lenkungsstrang zusätzlicher Bauraum benötigt der teilweise zu erheblichen Package-Problemen führt. Zudem sind die dabei verwendeten Getriebe und Elektromotoren vergleichsweise aufwendig und teuer.at the above-mentioned, known overlay steering is due to the installation of the superposition gear in the steering column additional space needed which sometimes leads to significant package problems. In addition, the used are Gear and electric motors comparatively complicated and expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer Überlagerungslenkung bereitzustellen, die insgesamt vergleichsweise wenig Bauraum benötigt, eine hohe Betriebssicherheit aufweist und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist.Of the Invention is based on the object, a vehicle with a superposition steering provide that requires a comparatively small amount of space, a total has high reliability and inexpensive to manufacture and assemble is.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Lenkgetriebe der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Überlagerungseinrichtung mit einer in das Lenkgetriebe integrierten Zylinder-Kolben-Anordnung gestaltet ist. Die Aufgabe ist ferner mit einer Fahrzeuglenkung gelöst, die mit einem derartigen erfindungsgemäßen Lenkgetriebe versehen ist.The Task is according to the invention with a steering gear of the type mentioned above, in which the superposition device with a built-in steering gear cylinder-piston assembly is designed. The task is also with a vehicle steering solved, which is provided with such a steering gear according to the invention.

Mit der Integration einer Zylinder-Kolben-Anordnung als Überlagerungseinrichtung in das Lenkgetriebe einer Überlagerungslenkung hinein, geht die Erfindung einen neuen Weg, denn im Gegensatz zu bekannten Lösungen fehlt die klassische Abstützung der Zylinder-Kolben-Anordnung am Chassis des Fahrzeugs, mittels der eine Relativbewegung zwischen dem Lenkgetriebe und dem Chassis des Fahrzeugs erzeugt werden könnte. Erfindungsgemäß wird die zu erzeugende überlagerte Bewegung translatorisch innerhalb des Lenkgetriebes erzeugt und dazu eine Zylinder-Kolben-Anordnung verwendet. Die derart gestaltete Anordnung lässt sich zumindest annähernd im Bauraum eines konventionellen Lenkgetriebes integrieren. Als weitere Vorteile ergeben sich ein besonders geringes Gewicht, ein einfacher Aufbau und damit geringe Kosten in der Herstellung, Montage und Wartung.With the integration of a cylinder-piston arrangement as an overlay device in the steering gear of a superposition steering into, the invention goes a new way, because in contrast to known solutions lacks the classic support of the Cylinder-piston arrangement on the chassis of the vehicle, by means of a relative movement between the steering gear and the chassis of the Vehicle could be generated. According to the invention superimposed to be generated Movement generated translationally within the steering gear and to used a cylinder-piston assembly. The so designed Arrangement leaves at least approximate integrate in the space of a conventional steering gear. When Further advantages result in a particularly low weight simple construction and thus low costs in the production, installation and maintenance.

Die erfindungsgemäß integrierte Zylinder-Kolben-Anordnung kann von einer vorhandenen Lenkhilfepumpe oder auch von einer separaten (in der Regel elektrisch angetriebenen) Pumpe mit Hydraulikfluid versorgt werden. Grundsätzlich eignet sich das erfindungsgemäße System auch für einen direkten elektrischen Antrieb, der beispielsweise bei einer elektrischen Lenkunterstützung sinnvoll ist.The integrated according to the invention Cylinder-piston arrangement can be powered by an existing power steering pump or even from a separate (usually electrically powered) Pump be supplied with hydraulic fluid. In principle, the system according to the invention is suitable also for a direct electric drive, for example, at a electric steering assistance makes sense.

Bei der Verwendung einer separaten Pumpe zur Ansteuerung der erfindungsgemäßen Zylinder-Kolben-Anordnung kann diese Pumpe in einen im Hinblick auf Package-Probleme unkritischen Bauraum angeordnet sein. Ferner entfallen bei der erfindungsgemäßen Überlagerungseinrichtung beispielsweise Plantetenradgetriebe und Elektromotoren, wie sie heute vielfach für diese Aufgaben verwendet werden.When using a separate pump for controlling the cylinder-piston arrangement according to the invention, this pump can in a be arranged with regard to package problems uncritical space. Further omitted in the superimposition device according to the invention, for example, planetary gear and electric motors, as they are widely used today for these tasks.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Rotations/Translations-Trieb des Lenkgetriebes mit einer Mutter-Spindel-Anordnung gestaltet, bei der sowohl die Mutter als auch die Spindel verschiebbar geführt sind. Die Mutter kann beispielsweise als Kugelumlaufmutter gestaltet sein, die innerhalb eines Gehäuses des Lenkgetriebes verdrehbar ist und ferner in diesem Gehäuse in der Längsrichtung der zugehörigen Spindel verschoben werden kann. Das Verschieben der Mutter-Spindel-Anordnung geschieht in diesem Fall mit Hilfe der erfindungemäß integrierten Zylinder-Kolben-Anordnung, wodurch dann die sich in der Mutter befindliche Spindel ebenfalls verschoben wird. Das Verschieben der Spindel ergibt die oben beschriebene überlagerte, weitere translatorische Bewegung.at An advantageous development of the invention is the rotation / translation drive of the steering gear designed with a nut-spindle arrangement in which both the Nut and the spindle are guided displaceably. For example, the mother can be designed as a ball nut, which within a housing of the Steering gear is rotatable and further in this housing in the longitudinal direction the associated Spindle can be moved. Moving the nut-spindle assembly happens in this case using the erfindungemäß integrated Cylinder-piston assembly, which then the spindle located in the mother is also moved. Moving the spindle gives the superimposed, described above, further translational movement.

Die Verschiebung der Mutter relativ zum Gehäuse des Lenkgetriebes wird besonders voreilhaft ermöglicht, indem die Mutter von einem Rotationselement des Rotations/Translations-Triebes umgeben ist, das in dem Gehäuse des Lenkgetriebes drehbar gelagert ist und in dem die Mutter durch eine Kerbverzahnung oder einen Kugelumlauf momentenübertragend und zugleich in Längsrichtung bewegbar geführt ist. Die Kerbverzahnung kann beispielsweise als Längsverzahnung gestaltet sein, die bei einer Drehung des Rotationselements aufgrund einer Bewegung der Lenkhandhabe diese Drehung auf die Mutter überträgt und dennoch eine Längsverschiebung der Mutter mit Hilfe der erfindungsgemäß integrierten Zylinder-Kolben-Anordnung ermöglicht.The Displacement of the nut relative to the housing of the steering gear is particularly hastily possible, by the mother of a rotation element of the rotation / translation drive surrounded in the housing the steering gear is rotatably mounted and in which the mother through a serration or a ball circulation torque transmitting and at the same time in the longitudinal direction movably guided is. The serration can, for example, as a longitudinal toothing be formed, which is due to a rotation of the rotary member a movement of the steering handle transmits this rotation to the mother and yet a longitudinal displacement the mother using the inventively integrated cylinder-piston assembly allows.

Alternativ kann die Kerbverzahnung oder der Kugelumlauf zwischen Mutter und Rotationselement mit einer Gewindesteigung versehen sein. Indem die Verzahnung zwischen Mutter und Rotationselement nicht als Linearführung, sondern als Gewinde gestaltet ist, bewirkt ein Verschieben der Mutter mit Hilfe der erfindungsgemäß integrierten Zylinder-Kolben-Anordnung eine zusätzliche Verdrehung der Mutter, die dann zu einer zusätzlichen Verschiebung der Spindel innerhalb der Mutter führt. Auf diese Weise kann der erforderliche Stellweg des Kolbens der erfindungemäß integrierten Zylinder-Kolben-Anordnung zur Erzielung eines bestimmten Überlagerungsweges an der Spindel vergleichsweise klein gehalten werden. Es kann so ein besonders kurzes erfindungemäßes Lenkgetriebe mit geringem Bauraum gestaltet werden. Zur Erzielung der erforderlichen Überlagerungskraft ist die Wirkfläche des Kolbens der derart erfindungemäß integrierten Zylinder-Kolben-Anordnung entsprechend vergrößert. Damit der gewünschte Übersetzungseffekt erzielt werden kann, ist die Gewindesteigung zwischen Mutter und Rotationselement entgegengesetzt zur Gewindesteigung der Kopplung zwischen Mutter und Spindel gerichtet.alternative can the serration or the ball circulation between nut and Rotary element be provided with a thread pitch. By doing the teeth between nut and rotary element not as a linear guide, but designed as a thread, causes a displacement of the nut with Help the integrated according to the invention Cylinder-piston arrangement an additional rotation of the nut, which then becomes an additional one Displacement of the spindle inside the nut leads. In this way, the required travel of the piston of erfindungemäß integrated Cylinder-piston arrangement to achieve a specific overlay path be kept comparatively small on the spindle. It can be like that a particularly short erfindungemäßes steering gear be designed with little space. To achieve the required overlapping force is the effective area the piston of such erfindungemäß integrated cylinder-piston assembly increased accordingly. In order to the desired translation effect can be achieved, is the thread pitch between mother and Rotation element opposite to the thread pitch of the coupling directed between nut and spindle.

Damit in dem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe Reibungsverluste möglichst gering gehalten werden können, ist es vorteilhaft, wenn der Kolben der erfindungsgemäßen Überlagerungseinrichtung kraftübertragend aber drehbar mit der Mutter der Mutter-Spindel-Anordnung gekoppelt ist. Eine Drehbewegung des Kolbens und damit verbundene Reibungsverluste beim Drehen der Mutter entfallen bei einer derartigen Anordnung.In order to in the steering gear according to the invention Frictional losses as possible can be kept low, it is advantageous if the piston of the superimposing device according to the invention force-transmitting but rotatably coupled to the nut of the nut-spindle assembly is. A rotational movement of the piston and associated friction losses when turning the nut omitted in such an arrangement.

Die erfindungsgemäße Überlagerungseinrichtung eignet sich besonders vorteilhaft zur Anordnung in einem Lenkgetriebe, bei dem ferner eine Lenkunterstützungseinrichtung vorgesehen ist, die ebenfalls mit einer Zylinder-Kolben-Anordnung gestaltet ist. Das Lenkgetriebe kann dann insgesamt als längliche Baugruppe gestaltet werden, die in einem Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, ähnlich wie bekannte Lenkgetriebe platz- und funktionsoptimiert verbaut werden kann.The Inventive overlay device is particularly advantageous for arrangement in a steering gear, further comprising a steering assisting device is provided, which is also designed with a cylinder-piston arrangement. The Steering gear can then be designed overall as an elongated assembly be in a vehicle, especially a passenger car, much like known steering gear space and function optimized to be installed can.

Diese Art der Anordnung ist besonders vorteilhaft weitergebildet, indem die Kolben der Überlagerungseinrichtung und der Lenkunterstützungseinrichtung koaxial ausgerichtet sind. Die Kolben können dann beispielsweise beide an der Spindel der oben genannten Mutter-Spindel-Anordnung ortsfest bzw. verschiebbar angeordnet sein.These Type of arrangement is particularly advantageous developed by Pistons of overlay device and the steering assistance device are aligned coaxially. The pistons can then both, for example on the spindle of the above mother-spindle arrangement stationary or be arranged slidably.

Damit die gewünschten Überlagerungs- und Lenkunterstützungsfunktionen realisiert werden können, sollten die Wirkflächen des Kolbens der Überlagerungseinrichtung und die des Kolbens der Lenkunterstützungseinrichtung im Wesentlichen gleich groß gestaltet sein.In order to the desired overlay and steering assistance functions can be realized should the active surfaces Piston of overlay device and that of the piston of the steering assist device substantially the same size be.

Bei einem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe, bei dem sowohl eine Überlagerungs- als auch eine Lenkunterstützungseinrichtung vorhanden sind, müssen bei Überlagerung einer Lenkbewegung sowohl der Zylinder der Überlagerungseinrichtung als auch der Zylinder der Lenkunterstützungseinrichtung mit Hydraulikfluid gefüllt werden. Damit der dabei von einer Pumpe zufördernde Hydraulikstrom vergleichsweise gering ist, beziehungsweise keine größere Pumpe als bei einem herkömmlichen Lenkgetriebe benötigt wird, sollte zwischen der Überlagerungseinrichtung und der Lenkunterstützungseinrichtung eine wahlweise zu öffnende hydraulische Verbindung vorgesehen sein, durch die beim Bewegen des Kolbens der Überlagerungseinrichtung Hydraulikfluid in den Zylinder der Lenkunterstützungseinrichtung verschoben wird. Die Steuerung des durch die genannte Verbindung strömenden Hydraulikfluid kann beispielsweise mittels eines doppelten 4/3-Wegeventils erreicht werden, welches nachfolgend noch näher beschrieben werden wird.In a steering gear according to the invention, in which both a superposition and a steering assistance device are present, when superimposing a steering movement, both the cylinder of the superposition device and the cylinder of the steering assistance device must be filled with hydraulic fluid. In order for the hydraulic flow promoting a pump to be comparatively small, or no larger pump is required than for a conventional steering gear, an optional opening hydraulic connection should be provided between the superposition device and the steering assistance device, by which hydraulic fluid is moved in upon movement of the piston of the superposition device the cylinder of the steering assistance device is moved. The control of the flowing through said compound hydraulic fluid, for example by means of a double 4/3-way valve he are enough, which will be described in more detail below.

Schließlich sei noch angemerkt, dass das erfindungsgemäße Lenkgetriebe vorteilhaft mit einem Wegsensor am Kolben der Überlagerungseinrichtung versehen ist, so dass die Stellung und/oder die Bewegung des Kolbens bei der Steuerung der überlagerten Bewegung berücksichtigt werden kann.Finally, be nor noted that the steering gear according to the invention advantageous provided with a displacement sensor on the piston of the superposition device is, so that the position and / or movement of the piston at the control of the superimposed Movement considered can be.

Um die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung unter allen Betriebszuständen zu gewährleisten, sollte ferner für den Kolben der Überlagerungseinrichtung eine Speereinrichtung zur Lagesicherung des Kolbens bei einer Betriebsstörung vorgesehen sein.Around the reliability of the vehicle steering system according to the invention among all operating conditions to ensure, should also be for the piston of the superposition device a spreader device for securing the position of the piston in the event of a malfunction is provided be.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Fahrzeuglenkungen anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:following Be exemplary embodiments of inventive vehicle steering systems with the attached schematic drawings closer explained. It shows:

1 eine stark vereinfachte Teildarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung mit einem längsgeschnittenen Lenkgetriebe, 1 a greatly simplified partial representation of a first embodiment of a vehicle steering system according to the invention with a longitudinally-cut steering gear,

2 eine teilweise längsgeschnittene perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes und 2 a partially longitudinally sectioned perspective view of a second embodiment of a steering gear according to the invention and

3 eine stark vereinfachte Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung mit einem längsgeschnittenen Lenkgetriebe. 3 a highly simplified partial view of a third embodiment of a vehicle steering system according to the invention with a longitudinally-cut steering gear.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Überlagerungslenkung 10 eines weiter nicht veranschaulichten Fahrzeugs dargestellt, die von einem Fahrer des Fahrzeugs an einer Lenkhandhabe 12 bedient wird. Durch Drehen der Lenkhandhabe 12 bewegt der Fahrer eine Lenksäule 14, die die Drehbewegung auf ein Lenkgetriebe 16 überträgt. Am, bezogen auf 1, unterem Ende der Lenksäule 14 ist dazu ein erstes Kegelrad 18 momentenübertragend angeordnet, das in ein zweites Kegelrad 20 eingreift. Das zweite Kegelrad 20 ist in einem länglichen Gehäuse 22 des Lenkgetriebes 16 mit Hilfe eines Lagers 24 quer zur Längsachse des Gehäuses 22 drehbar gelagert.In 1 is a first embodiment of a superposition steering 10 of a further unillustrated vehicle displayed by a driver of the vehicle on a steering handle 12 is served. By turning the steering handle 12 the driver moves a steering column 14 that turn on a steering gear 16 transfers. Am, based on 1 , lower end of the steering column 14 is a first bevel gear 18 torque transmitting disposed in a second bevel gear 20 intervenes. The second bevel gear 20 is in an elongated housing 22 of the steering gear 16 with the help of a warehouse 24 transverse to the longitudinal axis of the housing 22 rotatably mounted.

Das zweite Kegelrad 20 umgibt dabei eine Mutter-Spindel-Anordnung 26, deren Mutter 28 mit einem Kugelumlauf 30 mit einer Gewindesteigung auf einer entsprechend angepassten Spindel 32 drehbar ist.The second bevel gear 20 surrounds a nut-spindle arrangement 26 whose mother 28 with a recirculating ball 30 with a thread pitch on a correspondingly adapted spindle 32 is rotatable.

Beim Drehen der Lenkhandhabe 12 wird mit dieser mechanischen Koppelung die Spindel 32 in Längsrichtung des Gehäuses 22 verschoben und wirkt dann als Betätigungsstange für eine nicht weiter dargestellte Lenkmechanik des Fahrzeugs.When turning the steering handle 12 becomes with this mechanical coupling the spindle 32 in the longitudinal direction of the housing 22 moved and then acts as an actuating rod for a steering mechanism, not shown, of the vehicle.

Das Lenkgetriebe 16 ist ferner mit einer Lenkunterstützungseinrichtung 34 in Gestalt einer Servounterstützung versehen, die über ein an der Lenksäule 14 angeordnetes Lenkventil 36 betätigt und gesteuert wird. Der Lenkunterstützungseinrichtung 34 wird von einer Pumpe 38 mit dem Lenkventil 36 wahlweise ein Hydraulikfluid zugeführt, welches die Pumpe 38 aus einem Tank 40 ansaugt und in eine Druckleitung 42 fördert. Überschüssiges bzw. rückströmendes Hydraulikfluid kann vom Lenkventil 36 aus durch eine Rückleitung 44 in den Tank 40 zurückgeführt werden. Die Pumpe 38 kann eine elektrisch angetriebene Pumpe oder eine herkömmliche Lenkhilfepumpe sein, die mittels eines Riementriebes angetrieben wird. Vorteilhaft ist es, wenn die Pumpe 38 für die nachfolgend noch beschriebene Überlagerungsfunktion einen vergrößerten Volumenstrom bzw. eine vergrößerte Förderleistung bereitstellt.The steering gear 16 is further provided with a steering assist device 34 provided in the form of a power assistance, the one on the steering column 14 arranged steering valve 36 is operated and controlled. The steering assistance device 34 is from a pump 38 with the steering valve 36 optionally a hydraulic fluid supplied to the pump 38 from a tank 40 sucks and into a pressure line 42 promotes. Excess or backflowing hydraulic fluid may be from the steering valve 36 out through a return line 44 in the tank 40 to be led back. The pump 38 may be an electrically driven pump or a conventional power steering pump, which is driven by a belt drive. It is advantageous if the pump 38 provides an increased volume flow or an increased flow rate for the overlay function described below.

Am Lenkventil 36 sind ferner eine erste Leitung 46 und eine zweite Leitung 48 angeschlossen, die zu einer Zylinder-Kolben-Anordnung 50 führen, welche die eigentliche Lenkunterstützung leistet. Die Zylinder-Kolben-Anordnung 50 ist mit einem ersten Zylinder 52 gestaltet, der in dem Gehäuse 22 ausgebildet ist und in dem ein Kolben 54 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 54 teilt den Zylinder 52 in zwei Zylinderkammern 52a und 52b, in die jeweils eine der beiden Leitungen 46 bzw. 48 münden. Durch entsprechende Zufuhr von Hydraulikfluid in eine der beiden Zylinderkammern 52a oder 52b und entsprechende Abfuhr von Hydraulikfluid aus der anderen Zylinderkammer wird an dem Kolben 54 ein Druckgefälle aufgebaut, das zur Verschiebung des Kolbens 54 führt. Der Kolben 54 ist mit der Spindel 32 kraftübertragend gekoppelt, so dass mit dem am Kolben 54 wirkenden Druck eine Kraft und damit eine Lenkunterstützung auf die Spindel 32 ausgeübt werden kann.At the steering valve 36 are also a first line 46 and a second line 48 connected to a cylinder-piston arrangement 50 lead, which provides the actual steering assistance. The cylinder-piston arrangement 50 is with a first cylinder 52 designed in the housing 22 is formed and in which a piston 54 slidably guided. The piston 54 divide the cylinder 52 in two cylinder chambers 52a and 52b , in each case one of the two lines 46 respectively. 48 lead. By appropriate supply of hydraulic fluid in one of the two cylinder chambers 52a or 52b and corresponding discharge of hydraulic fluid from the other cylinder chamber is at the piston 54 a pressure gradient built up, which is responsible for the displacement of the piston 54 leads. The piston 54 is with the spindle 32 coupled force-transmitting, so that with the piston 54 acting pressure a force and thus a steering assistance to the spindle 32 can be exercised.

An dem Lenkgetriebe 16 ist ferner eine Überlagerungseinrichtung 56 vorgesehen die als wesentliche Komponenten eine an der Druckleitung 42 abzweigende dritte Leitung 58, eine an der Rückleitung 54 abzweigende vierte Leitung 60, ein mit diesen Leitungen 58 und 60 verbundenes 4/3-Wegeventil 62 sowie eine Zylinder-Kolben-Anordnung 64 aufweist. Die Zylinder-Kolben-Anordnung 64 umfasst einen Zylinder 66, der in das Gehäuse 22 des Lenkgetriebes 16 integriert ist und in dem ein zweiter Kolben 68 in Längsrichtung des Gehäuses 22 verschiebbar geführt ist. Der Zylinder 66 ist mit einer radial nach innen gerichteten Trennwand 66a versehen und der Kolben 68 ist derart im Querschnitt H-förmig gestaltet, dass zwischen der Trennwand 66a und zwei Stirnwänden 68a und 68b des Kolbens 68 zwei Zylinderkammern 66b und 66c begrenzt sind. In diese beiden Zylinderkammern 66b und 66c mündet jeweils eine der beiden Leitungen 58 bzw. 60, so dass beim Einführen von Hydraulikfluid durch eine der beiden Leitungen 58 bzw. 60 in der zugehörigen Zylinderkammer 66b oder 66c hydraulischer Druck aufgebaut werden kann.At the steering gear 16 is also an overlay device 56 provided as essential components one at the pressure line 42 branching third line 58 , one at the return line 54 branching fourth line 60 , one with these wires 58 and 60 connected 4/3-way valve 62 and a cylinder-piston arrangement 64 having. The cylinder-piston arrangement 64 includes a cylinder 66 in the case 22 of the steering gear 16 is integrated and in which a second piston 68 in the longitudinal direction of the housing 22 slidably guided. The cylinder 66 is with a radially inward partition 66a provided and the piston 68 is designed in such a cross-section H-shaped that between the partition 66a and two end walls 68a and 68b of the piston 68 two cylinder chambers 66b and 66c are limited. In these two cylinder chambers 66b and 66c opens one of the two lines 58 or 60, so that when introducing hydraulic fluid through one of the two lines 58 or 60 in the associated cylinder chamber 66b or 66c hydraulic pressure can be built up.

Der Kolben 68 ist mit Hilfe eines Lagers 70 druck- und zugkräfteübertragend mit der Mutter 28 gekoppelt, wobei die Mutter 28 dennoch im Gehäuse 22 verdrehbar ist. An der Mantelfläche der Mutter 28 ist eine längsgerichtete (Kerb-)Verzahnung 72 ausgebildet, mittels der die Mutter 28 in dem zweiten Kegelrad 20 momentenübertragend und in Längsrichtung des Gehäuses 22 verschiebbar geführt ist. Beim oben erläuterten Anlegen von Druck in einer der beiden Zylinderkammern 66b oder 66c wird auf den Kolben 68 eine hydraulische Kraft ausgelöst, die dieser Kolben 68 auf die Mutter 28 überträgt. Da die Mutter 28 in dem zweiten Kegelrad 20 nicht frei verdrehbar ist, verschiebt sie bei ihrer Bewegung innerhalb des Gehäuses 22 auch die Spindel 32, wodurch zusätzlich oder unabhängig zu einer von einem Fahrer ausgeübten Lenkbewegung eine Überlagerungsbewegung auf das Lenkgestänge des Fahrzeugs ausgeübt wird.The piston 68 is with the help of a warehouse 70 pressure and tensile forces transmitted with the mother 28 coupled, the mother 28 nevertheless in the housing 22 is rotatable. On the lateral surface of the nut 28 is a longitudinal (notch) toothing 72 trained, by means of which the mother 28 in the second bevel gear 20 torque transmitting and in the longitudinal direction of the housing 22 slidably guided. In the above-described application of pressure in one of the two cylinder chambers 66b or 66c gets on the piston 68 a hydraulic force is triggered by this piston 68 on the mother 28 transfers. Because the mother 28 in the second bevel gear 20 is not freely rotatable, it moves as they move within the housing 22 also the spindle 32 whereby additionally or independently to a steering movement exerted by a driver, a superposition movement is exerted on the steering linkage of the vehicle.

In 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Lenkgetriebes 16 veranschaulicht, welches im Wesentlichen wie das in 1 dargestellte Lenkgetriebe 16 gestaltet ist. Bei dem Lenkgetriebe 16 der 2 ist jedoch zwischen der Mutter 28 und dem zweiten Kegelrad 20 nicht eine Linearführung sondern eine Verzahnung 72 mit einer Gewindesteigung vorgesehen. Diese Gewindesteigung führt dazu, dass beim Verschieben der Mutter 28 mittels des Kolbens 68 die Mutter 28 ferner in dem zweiten Kegelrad 20 verdreht wird und dabei aufgrund des zwischen der Mutter 28 und der Spindel 32 ausgebildeten Kugelumlaufs die Spindel 32 im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen größeren Weg verschoben wird. Am Kolben 68 kann daher mit einem vergleichsweise kleinen Hub gearbeitet werden.In 2 is an embodiment of a steering gear 16 illustrates which is essentially like the one in 1 illustrated steering gear 16 is designed. At the steering gear 16 of the 2 but is between the mother 28 and the second bevel gear 20 not a linear guide but a toothing 72 provided with a thread pitch. This thread pitch causes when moving the nut 28 by means of the piston 68 the mother 28 further in the second bevel gear 20 is twisted while doing so due to the between the mother 28 and the spindle 32 trained ball screw the spindle 32 in comparison to the in 1 illustrated embodiment is shifted over a longer distance. On the piston 68 can therefore be worked with a relatively small stroke.

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Überlagerungslenkung 10 dargestellt, bei der als einzige Änderung zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Steuerung der Zylinder-Kolben-Anordnung 64 zwei miteinander gekoppelte 4/3-Wegeventile 62 vorgesehen sind. Ferner ist anstelle der vierten Leitung 60 eine Verbindungsleitung 74 vorgesehen, die einzelne Anschlüsse der beiden 4/3-Wegeventile 62 miteinander verbindet und weiter zu den Zylinderkammern 52a bzw. 52b des Zylinders 52 geführt ist. Die beiden 4/3-Wegeventile 62 sind dabei derart gestaltet, dass beim Ablassen von Hydraulikfluid aus einer der beiden Zylinderkammern 66b oder 66c dieses Fluid in eine der Zylinderkammern 52a bzw. 52b verschoben wird. Das aus dem Zylinder 66 in den Zylinder 52 verschobene Fluidvolumen führt dazu, dass trotz der Überlagerungsbewegung an der Spindel 32 an der Lenkunterstützungseinrichtung 34 kein größerer Volumenstrom benötigt wird, als bei einem herkömmlichen Lenkgetriebe.In 3 is an embodiment of a superposition steering 10 presented as the only change to the in 1 illustrated embodiment for controlling the cylinder-piston assembly 64 two coupled 4/3-way valves 62 are provided. Further, instead of the fourth line 60 a connection line 74 provided, the individual connections of the two 4/3-way valves 62 connects to each other and on to the cylinder chambers 52a respectively. 52b of the cylinder 52 is guided. The two 4/3-way valves 62 are designed such that when draining hydraulic fluid from one of the two cylinder chambers 66b or 66c this fluid in one of the cylinder chambers 52a respectively. 52b is moved. That out of the cylinder 66 in the cylinder 52 displaced fluid volume causes, despite the overlay movement on the spindle 32 at the steering assistance device 34 no larger volume flow is needed than in a conventional steering gear.

1010: ÜberlagerungslenkungSuperimposed steering
1212: LenkhandhabeSteering handle
1414: Lenksäulesteering column
1616: Lenkgetriebesteering gear
1818: Kegelradbevel gear
2020: Kegelradbevel gear
2222: Gehäusecasing
2424: Lagercamp
2626: Mutter-Spindel-AnordnungNut-spindle arrangement
2828: Muttermother
3030: Kugelumlaufrecirculating ball
3232: Spindelspindle
3434: LenkunterstützungseinrichtungSteering assist means
3636: Lenkventilsteering valve
3838: Pumpepump
4040: Tanktank
4242: Druckleitungpressure line
4444: Rückleitungreturn
4646: erste Leitungfirst management
4848: zweite Leitungsecond management
5050: erste Zylinder-Kolben-Anordnungfirst Cylinder-piston arrangement
5252: erster Zylinderfirst cylinder
52a52a: Zylinderkammercylinder chamber
52b52b: Zylinderkammercylinder chamber
5454: erster Kolbenfirst piston
5656: ÜberlagerungseinrichtungSuperposition device
5858: dritte Leitungthird management
6060: vierte Leitungfourth management
6262: 4/3-Wegeventil4/3-way valve
6464: zweite Zylinder-Kolben-Anordnungsecond Cylinder-piston arrangement
6666: zweiter Zylindersecond cylinder
66a66a: Trennwandpartition wall
66b66b: Zylinderkammercylinder chamber
66c66c: Zylinderkammercylinder chamber
6868: zweiter Kolbensecond piston
68a68a: Stirnwandbulkhead
68b68b: Stirnwandbulkhead
7070: Lagercamp
7272: Verzahnunggearing
7474: Verbindungsleitungconnecting line

Claims

Steering gear ( 16 ) of a superposition steering ( 10 ), with a rotation / translation drive, with which a rotational movement of a steering handle ( 12 ) can be converted into a translatory movement, and an overlay device ( 56 ), with the steering movement, a further translational movement can be superimposed, characterized in that the Überlagerungsein direction ( 56 ) with a in the steering gear ( 16 ) integrated cylinder-piston arrangement ( 64 ) is designed.

Steering gear according to claim 1, characterized in that the rotation / translation drive with a nut-spindle arrangement ( 26 ), in which both the mother ( 28 ) as well as the spindle ( 32 ) are guided displaceably.

Steering gear according to claim 2, characterized in that the nut ( 28 ) by means of a rotary element ( 20 ) of the rotation / translation drive is rotatable by a serration ( 72 ) or a recirculating ball with the nut ( 28 ) is torque-transmitting coupled.

Steering gear according to claim 3, characterized in that the serration ( 72 ) or the ball circulation between mother ( 28 ) and rotation element ( 20 ) is provided with a thread pitch.

Steering gear according to one of claims 2 to 4, characterized in that the piston ( 68 ) of the superposition device ( 56 ) force transmitting but rotatable with the nut ( 28 ) of the nut-spindle arrangement ( 26 ) is coupled.

Steering gear according to one of claims 1 to 5, characterized in that a steering assistance device ( 34 ), which is also provided with a cylinder-piston arrangement ( 50 ) is designed.

Steering gear according to claim 6, characterized in that the pistons ( 68 . 54 ) of the superposition device ( 56 ) and the steering assistance device ( 34 ) are aligned coaxially.

Steering gear according to claim 6 or 7, characterized in that the active surface of the piston ( 68 ) of the superposition device ( 56 ) equal to the effective area of the piston ( 54 ) of the steering assistance device ( 34 ) is designed.

Steering gear according to one of claims 6 to 8, characterized in that an optionally openable hydraulic connection ( 74 ) between the overlay device ( 56 ) and the steering assistance device ( 34 ) is provided by the movement of the piston ( 68 ) of the superposition device ( 56 ) a hydraulic fluid in the cylinder ( 52 ) of the steering assistance device ( 34 ) can be moved.

Steering gear according to one of claims 1 to 9, characterized in that for the piston ( 68 ) of the superposition device ( 56 ) a displacement sensor is provided.

Steering gear according to one of claims 1 to 10, characterized in that for the piston ( 68 ) of the superposition device ( 56 ) a locking device for securing the position of the piston ( 68 ) is provided in case of a malfunction.

Vehicle steering with a steering gear ( 16 ) according to one of claims 1 to 11.