DE102005026041A1

DE102005026041A1 - Control for a power steering

Info

Publication number: DE102005026041A1
Application number: DE200510026041
Authority: DE
Inventors: Martin Vohmann; Klaus Von Hammel; Günther Foller; Bernd Schiek; Rüdiger RACHEL; Manfred Rombold
Original assignee: ThyssenKrupp Presta Steertec GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-21
Also published as: FR2886607A1; CN1872604B; RU2317223C1; CN1872604A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerelement für eine Servolenkung, umfassend ein erstes um eine Drehachse (30) drehbar gelagertes Steuerteil (5), ein zweites, um die Drehachse (30) drehbar gelagertes und zu dem ersten Steuerteil (5) drehbewegliches Steuerteil (3), wobei ein Durchtrittsquerschnitt für eine Hydraulikflüssigkeit durch ein Verdrehen des zweiten Steuerteils (3) relativ zu dem ersten Steuerteil (5) veränderbar ist, und eine hydraulische Rückwirkungseinrichtung (20) mit zumindest einem druckbeaufschlagten, durch eine Führung (22) im Wesentlichen entlang einer Geraden (31) beweglich geführten Stellelement (21), dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgerade (31) des Stellelements (21) die Drehachse (30) nicht schneidet.The invention relates to a control element for a power steering system, comprising a first control part (5) rotatably mounted about a rotation axis (30), a second control part (3) rotatably mounted about the rotation axis (30) and rotatable relative to the first control part (5). wherein a passage cross section for a hydraulic fluid is variable by a rotation of the second control part (3) relative to the first control part (5), and a hydraulic feedback device (20) with at least one pressurized, by a guide (22) substantially along a straight line ( 31) movably guided adjusting element (21), characterized in that the movement line (31) of the adjusting element (21) does not intersect the axis of rotation (30).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerelement für eine Servolenkung nach dem Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The present invention relates to a power steering control according to the preamble of claim 1.

DE 102 54 688 B3 beschreibt eine hydraulische Servolenkung für Kraftfahrzeuge, bei der ein Servoventil in Form einer Drehschiebeanordnung ausgebildet ist. Das Servoventil als hydraulisches Steuerelement umfasst ein inneres Steuerteil und ein äußeres Steuerteil, die jeweils um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sind, wobei das innere Steuerteil relativ zu dem äußeren Steuerteil verdrehbar ist, um einen Querschnitt für eine Hydraulikflüssigkeit veränderlich freizugeben. Zudem ist eine Rückwirkungseinrichtung beschrieben, bei der Kugeln in abschnittsweise zylindrischen Bohrungen des äußeren Steuerteils geführt sind und bei hydraulischer Druckbeaufschlagung mit einer entsprechenden Wirkfläche des inneren Steuerteils zusammenwirken, wobei insgesamt ein Drehmoment zwischen äußerem und innerem Steuerteil erzeugt wird. Dabei ist die Bewegungsrichtung beziehungsweise die Symmetrieachse der zylindri schen Führung der Kugeln so orientiert, dass sie die gemeinsame Drehachse schneidet. DE 102 54 688 B3 describes a hydraulic power steering system for motor vehicles, in which a servo valve is designed in the form of a rotary slide arrangement. The servo valve as a hydraulic control element comprises an inner control part and an outer control part, each of which is rotatably mounted about a common axis of rotation, wherein the inner control part is rotatable relative to the outer control part to variably release a cross section for a hydraulic fluid. In addition, a reaction device is described in which balls are guided in sections cylindrical bores of the outer control part and cooperate with hydraulic pressurization with a corresponding effective surface of the inner control part, wherein a total of torque between the outer and inner control part is generated. In this case, the direction of movement or the axis of symmetry of cylindri's leadership of the balls is oriented so that it intersects the common axis of rotation.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Steuerelement für eine Servolenkung anzugeben, welches mit einer besonders langlebigen und leichtgängigen Rückwirkungseinrichtung ausgestattet ist.It The object of the invention is a control for a power steering specify which with a particularly durable and smooth feedback device Is provided.

Diese Aufgabe wird für eine eingangs genanntes Steuerelement für eine Servolenkung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Task is for an aforementioned control for a power steering according to the invention with the characterizing features of claim 1 solved.

Durch die erfindungsgemäße räumliche Anordnung von Stellelement, Führung und Drehachse ist es auf einfache Weise ermöglicht, dass bei gegebener hydraulischer Druckbeaufschlagung und gegebenem Stellelementdurchmesser ein besonders großes Drehmoment zwischen innerem und äußerem Steuerteil erzeugt wird. Zudem kann hierdurch ein reibungsbedingter Verschleiß von dem Stellelement und den entsprechenden Angriffsbereichen des Stellelements gegenüber dem Stand der Technik verringert werden, da nur kleine oder gar keine Querkomponenten der von dem Stellelement ausgeübten Kraft auftreten.By the spatial according to the invention Arrangement of control element, guide and rotation axis makes it possible in a simple way that given hydraulic pressurization and given actuator diameter a very big one Torque between inner and outer control part is produced. In addition, this can cause a friction-related wear of the Control element and the corresponding attack areas of the actuating element across from The prior art can be reduced because only small or even no transverse components of the force exerted by the actuator force occur.

In bevorzugter Ausführung eines erfindungsgemäßen Steuerelements ist das Stellelement kugelförmig und die Führung ist eine zumindest abschnittsweise zylindrische Bohrung. Hierdurch hat das Stellelement geringe Reibungsverluste und ist einfach herstellbar.In preferred embodiment a control according to the invention the control element is spherical and the leadership is an at least partially cylindrical bore. hereby the actuator has low friction losses and is easy to produce.

Weiterhin bevorzugt entspricht ein senkrechter Abstand zwischen der Drehachse und der Geraden zumindest etwa einen Viertel eines Durchmessers des ersten Steuerteils. Hierdurch ist bei gegebener hydraulischer Beaufschlagung der Rückwirkungseinrichtung ein großes Drehmoment gewährleistet.Farther preferably corresponds to a vertical distance between the axis of rotation and the straight at least about a quarter of a diameter of the first control part. This is at a given hydraulic Actuation of the reaction device a big Torque guaranteed.

Weiterhin bevorzugt ist eine erzwungene relative Drehung des ersten Steuerteils zum zweiten Steuerteil durch das Stellelement nur in einer bestimmten Drehrichtung bewirkbar, wobei ei ne erzwungene relative Drehung in entgegengesetzter Richtung durch ein zweites Stellelement bewirkbar ist. Hierdurch ist auf einfache Weise eine rückwirkendes Drehmoment selektierbar in beiden Richtungen ausübbar.Farther preferred is a forced relative rotation of the first control part to the second control part by the actuator only in a certain Direction of rotation effected, wherein ei ne forced relative rotation in opposite direction by a second actuator can be effected. As a result, a retroactive torque can be selected in a simple manner exercisable in both directions.

Weitere Vorteile und Merkmale eines erfindungsgemäßen Steuerelements ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel und aus den abhängigen Ansprüchen.Further Advantages and features of a control according to the invention result from the embodiment described below and from the dependent Claims.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerelements beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.following becomes a preferred embodiment an embodiment a control according to the invention described and explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch ein Steuerelement nach dem Stand der Technik. 1 shows a schematic sectional view through a control according to the prior art.

2 zeigt eine schematisierte Schnittansicht des Steuerelements aus 1 entlang der Linie A-A. 2 shows a schematic sectional view of the control 1 along the line AA.

3 zeigt eine 2 entsprechende Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Steuerelements. 3 shows one 2 corresponding sectional view of a control according to the invention.

Das in 1 dargestellte Steuerelement ist aus der Druckschrift DE 102 54 688 B3 bekannt, welche hiermit durch Bezugnahme im Umfang ihrer gesamten Offenbarung eingebunden wird.This in 1 shown control is from the document DE 102 54 688 B3 which is hereby incorporated by reference within the scope of all of its disclosure.

Das dem Stand der Technik entsprechende Steuerelement 1 umfasst ein erstes Steuerteil 5 und ein zweites Steuerteil 3, welche über ein Kugellager 4 drehbar um eine Drehachse 30 an dem Gehäuse gelagert sind. Das erste Steuerteil 5 ist relativ zu dem zweiten Steuerteil 3 um die Drehachse 30 verdrehbar, wobei ein federnder Drehstab 6, der mittels eines Splints 7 mit dem ersten Steuerteil 5 und mittels eines weiteren Splints 8 mit dem zweiten Steuerteil 3 verbunden ist, bei einer Verdrehung aus einer Ausgangslage eine elastisch rückwirkende Kraft bewirkt. Im Zuge des relativen Verdrehens der Steuerteile 3, 5 aus der Ausgangslage heraus wird mittels entsprechender Bohrungen und Ausfräsungen 12 der Steuerteile 3, 5 ein zu nehmender Durchtrittsquerschnitt für eine Hydraulikflüssigkeit freigegeben, wodurch ein Kolben-Zylinder-Element (nicht dargestellt) zur Kraftunterstützung einer Zahnstange 11 der Servolenkung betätigt wird. Die Zahnstange 11 ist zudem mit einer Zähnung 10 eines Ritzels 9 verkämmt, welche an dem zweiten Steuerteil 3 ausgebildet ist und eine manuelle Kraftbeaufschlagung der Zahnstange durch eine Bedienperson ermöglicht. Dabei steht ein nicht dargestelltes Lenkrad drehfest mit dem inneren Steuerteil 5 in Verbindung.The prior art control 1 includes a first control part 5 and a second control part 3 which has a ball bearing 4 rotatable about an axis of rotation 30 are mounted on the housing. The first control part 5 is relative to the second control part 3 around the axis of rotation 30 rotatable, with a resilient torsion bar 6 that by means of a splint 7 with the first control part 5 and by means of another splint 8th with the second control part 3 ver is bound, causes a rotation from a starting position, an elastically retroactive force. In the course of relative rotation of the control parts 3 . 5 from the initial position is by means of appropriate holes and cutouts 12 the control parts 3 . 5 a passage cross-section to be taken for a hydraulic fluid is released, whereby a piston-cylinder element (not shown) for power assisting a rack 11 the power steering is operated. The rack 11 is also with a perforation 10 a pinion 9 dammed, which at the second control part 3 is formed and allows manual application of force to the rack by an operator. It is a non-illustrated steering wheel rotatably with the inner control part 5 in connection.

Eine Rückwirkungseinrichtung 20 umfasst zwei Sätze von Stellelementen 21, die jeweils als Kugeln ausgebildet sind und in zylindrischen Bohrungen 22 geführt sind. Die Bohrungen 22 sind in einer Wandung des zweiten Steuerteils 3 angeordnet und zielen mit ihren Symmetrieachsen, die zugleich Bewegungsgeraden 31 der Stellelemente 21 sind, senkrecht auf die Drehachse 30. Somit ist die Bewegungsrichtung der kugelförmigen Stellelemente 21, welche nur einen Freiheitsgrad aufweist, genau auf die Drehachse 30 ausgerichtet (Stand der Technik).A feedback device 20 includes two sets of actuators 21 , which are each formed as balls and cylindrical bores 22 are guided. The holes 22 are in a wall of the second control part 3 arranged and aim with their axes of symmetry, at the same time movement lines 31 the control elements 21 are perpendicular to the axis of rotation 30 , Thus, the direction of movement of the spherical control elements 21 , which has only one degree of freedom, exactly on the axis of rotation 30 aligned (prior art).

Bei Druckbeaufschlagung durch eine Hydraulikflüssigkeit werden die Stellelemente 21 nach innen auf das erste Steuerteil 5 zu bewegt, wo sie mit entsprechend ausgeformten Wirkflächen 28 am Außenumfang des ersten Steuerteils 5 zusammenwirken, was zu einer Kraftumlenkung und Drehmomentbeaufschlagung des ersten Steuerteils 5 relativ zu den zweiten Steuerteil 3 führt.When pressurized by a hydraulic fluid, the control elements 21 inside on the first control part 5 moved to where they with appropriately shaped active surfaces 28 on the outer circumference of the first control part 5 cooperate, resulting in a force deflection and torque application of the first control part 5 relative to the second control part 3 leads.

Die Wirkflächen 28 sind dabei asymmetrisch ausgebildet (gestrichelte Linie in 2), wobei ein erster Satz von Stellelementen 20a eine Drehmomentbeaufschlagung in einer ersten Richtung und eine zweiter Satz von Stellelementen 20b eine entsprechende Drehmomentbeaufschlagung in entgegengesetzter Richtung bewirkt. Die Hydraulikflüssigkeit ist selektierbar auf den ersten Satz 20a oder den zweiten Satz 20b von Stellelementen leitbar, wobei eine hydraulische Abgrenzung der beiden Sätze von Stellelementen mittels Dichtungen 25 und Ringräumen 23, 24 erfolgt.The active surfaces 28 are asymmetrically formed (dashed line in 2 ), wherein a first set of actuators 20a a torque application in a first direction and a second set of control elements 20b causes a corresponding torque in the opposite direction. The hydraulic fluid is selectable on the first set 20a or the second sentence 20b of actuators conductive, with a hydraulic delimitation of the two sets of control elements by means of seals 25 and annular spaces 23 . 24 he follows.

Der in 2 dargestellte schematische Schnitt durch das Steuerelement aus 1 entlang der Linie A-A zeigt eine Anordnung nach dem Stand der Technik, bei der die Führung 22 mit ihrer Symmetrieachse genau auf die Drehachse 30 zielt. Aus 2 wird deutlich, dass bei Kraftbeaufschlagung der Wirkfläche 28, die verrundet oder auch aus winkeligen geraden Flächen geformt sein kann, nur eine Teilkomponente der in Bewegungsrichtung 31 des Stellelements 21 wirkenden Kraft ein Drehmoment zwischen den Steuerteilen 3, 5 erzeugt. Eine weitere Komponente wirkt senkrecht auf die Wand der Führung 22 und bedeutet somit Materialverschleiß und Reibungsverluste. Hierdurch ist zum einen ein hoher Druck auf das Stellelement 21 erforderlich und zum anderen ein hoher Abrieb an der Wirkfläche 28 und den Kugeln 21 sowie der Wand der Führung 22 bedingt. Insbesondere ein Einarbeiten der Kugel 21 in die Führungswand oder ein Abrieb der Kugeloberfläche führt über die Zeit zu einem größeren Spiel der Kugel 21 in der Führung 22 und somit zu einem Druckverlust der Hydraulikflüssigkeit.The in 2 illustrated schematic section through the control 1 along the line AA shows a prior art arrangement in which the guide 22 with its symmetry axis exactly on the axis of rotation 30 aims. Out 2 becomes clear that when force is applied the effective area 28 , which may be rounded or even formed from angled straight surfaces, only a partial component of the direction of movement 31 of the actuating element 21 acting force a torque between the control parts 3 . 5 generated. Another component acts perpendicular to the wall of the guide 22 and thus means material wear and friction losses. As a result, on the one hand, a high pressure on the actuator 21 required and on the other a high abrasion on the effective surface 28 and the balls 21 as well as the wall of the guide 22 conditionally. In particular, incorporation of the ball 21 in the guide wall or abrasion of the ball surface over time leads to a larger game of the ball 21 in the lead 22 and thus to a pressure drop of the hydraulic fluid.

Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung der zuvor beschriebenen Vorrichtung ist aus 3 ersichtlich. Hierbei ist die Führungsbohrung 22 bezüglich der Bewegungsrichtung 31 um den senkrechten Abstand d zur Drehachse parallel versetzt. Die Bewegungsrichtung 31 des Stellelements 21 zielt nun nicht mehr auf die Drehachse 30. Hierdurch ist ein bei gleicher Kraftbeaufschlagung des Stellelements 1 deutlich größeres Drehmoment zwischen den Steuerteilen 3, 5 erzielbar. Zudem wird die Kraftkomponente, die kein Drehmoment zwischen den Steuerteilen 3, 5 bewirkt, vernachlässigbar, so dass auch die Reibung zwischen Stellelement 1 und Wirkfläche 28 bei gegebenem Drehmoment erheblich reduziert wird.The further development of the device described above is made 3 seen. Here is the guide hole 22 with respect to the direction of movement 31 offset parallel to the vertical distance d to the axis of rotation. The direction of movement 31 of the actuating element 21 no longer aims at the axis of rotation 30 , This is one with the same force applied to the actuator 1 significantly greater torque between the control parts 3 . 5 achievable. In addition, the force component, which is no torque between the control parts 3 . 5 causes negligible, so also the friction between actuator 1 and effective area 28 is significantly reduced at a given torque.

Grundsätzlich ist es daher gegenüber dem Stand der Technik auch ermöglicht, dass die Stellelemente keine Kugeln sind, sondern z.B. mit abschnittsweise zylindrischer Wandung in den Führungen 22 geführt sind. Dies bedingt eine bessere und langlebigere Dichtheit gegenüber der Hydraulikflüssigkeit.Basically, it is therefore possible over the prior art also that the control elements are not balls, but for example with sections cylindrical wall in the guides 22 are guided. This requires a better and more durable seal against the hydraulic fluid.

Bei der schematischen Darstellung gemäß 3 entspricht der senkrechte Abstand d der Bewegungsrichtung 31 von der Drehachse 30 in etwa dem halben Durchmesser des inneren, ersten Steuerteils 5. Dies bedeutet zugleich, dass das Stellelement 21 am äußeren Rand des inneren Steuerteils 5 in bezüglich seines Umfangs tangentialer Richtung angreift. Erhebliche Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik lassen sich bereits bei kleinerem Versatz der Führungen 22 gegenüber einer auf die Drehachse zielenden Position erreichen, beispielsweise bei einem parallelen Versatz von nur einem Viertel des Durchmessers des inneren Steuerteils 5.In the schematic representation according to 3 corresponds to the vertical distance d of the direction of movement 31 from the axis of rotation 30 in about half the diameter of the inner, first control part 5 , This means at the same time that the actuator 21 on the outer edge of the inner control part 5 engages with respect to its circumference tangential direction. Significant improvements over the prior art can be already at a smaller offset of the guides 22 relative to a position aimed at the axis of rotation, for example at a parallel offset of only one quarter of the diameter of the inner control part 5 ,

Claims

Control for a power steering, comprising a first about an axis of rotation ( 30 ) rotatably mounted control part ( 5 ), a second, around the axis of rotation ( 30 ) rotatably mounted and to the first control part ( 5 ) rotatable Control part ( 3 ), wherein a passage cross-section for a hydraulic fluid by a rotation of the second control part ( 3 ) relative to the first control part ( 5 ) is variable, and a hydraulic reaction device ( 20 ) with at least one pressurized, by a guide ( 22 ) substantially along a straight line ( 31 ) movably guided control element ( 21 ), characterized in that the movement line ( 31 ) of the actuating element ( 21 ) the axis of rotation ( 30 ) does not cut.

Control element according to Claim 1, characterized in that the actuating element ( 21 ) is spherical and that the guide ( 22 ) is an at least partially cylindrical bore.

Control element according to one of the preceding claims, characterized in that the vertical distance (d) between the axis of rotation ( 30 ) and the straight line ( 31 ) at least about one quarter of a diameter of the first control part ( 5 ) corresponds.

Control element according to one of the preceding claims, characterized in that a forced relative rotation of the first control part ( 5 ) to the second control part ( 3 ) by the actuator ( 20a . 21 ) is effected only in a certain direction of rotation, and that a forced relative rotation in the opposite direction by a second actuator ( 20b . 21 ) is feasible.