DE102012112214A1 - Steering device for motor vehicle, has bearing that stays in active connection with hydraulic valve by connecting unit, where impingement or displacement of bearing takes place by actuator - Google Patents

Steering device for motor vehicle, has bearing that stays in active connection with hydraulic valve by connecting unit, where impingement or displacement of bearing takes place by actuator Download PDF

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Abstract

The steering device (1) has a hydraulic piston (3), which is arranged in a hydraulic cylinder (2) and is axially driven by a piston rod (4) in a displaced manner. The piston rod has a toothing, which is combed by a gear wheel (5). The gear wheel is held in a laterally movable bearing (8) and is rotated by a driver-sided operating element. The bearing stays in an active connection with a hydraulic valve by a connecting unit. The impingement or displacement of the bearing takes place by an actuator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a steering device, in particular for a motor vehicle, in particular according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung mit einem schwimmend angeordneten Zahnrad bzw. Ritzel. Das Zahnrad wird dabei von einer Lenkwelle mittels eines Lenkrads verdreht. Über das Ritzel wird eine Kolbenstange einer Kolben-Zylindereinheit axial verlagert, welche das Gewinde des Zahnrads kämt. Hierbei kommt es je nach Handmoment und Druck in den Zylindern der Kolben-Zylindereinheit zu einer Auslenkung des Ritzels um etwa +–1 mm, was durch die federnde Lagerung des Zahnrads erlaubt wird. Durch die sich dadurch ergebende Bewegung des Lagers wird ein Hydraulikventil über ein Verbindungselement angesteuert, welches den Druck in den Zylindern der Kolben-Zylindereinheit ansteuert. The invention relates to a steering device with a floating gear or pinion. The gear is thereby rotated by a steering shaft by means of a steering wheel. About the pinion, a piston rod of a piston-cylinder unit is axially displaced, which kämme the thread of the gear. Depending on the moment of hand and pressure in the cylinders of the piston-cylinder unit, this results in a deflection of the pinion about + -1 mm, which is permitted by the resilient mounting of the gearwheel. Due to the resulting movement of the bearing, a hydraulic valve is actuated via a connecting element, which controls the pressure in the cylinders of the piston-cylinder unit.

Auch sind hydraulisch betätigte Lenkvorrichtungen durch die DE 103 34 112 A1 bekannt geworden. Also, hydraulically operated steering devices are by the DE 103 34 112 A1 known.

Diese Lenkvorrichtung ist rein passiv gesteuert. Um den Komfort und das Lenkverhalten zu verbessern ist ein aktiver Eingriff in das Lenkverhalten erwünscht. Dies können unter anderem eine Linearisierung der Lenkungskennlinie, eine geschwindigkeitsabhängige Lenkunterstützung oder eine Korrektur des Geradeauslaufs der Lenkung sein. This steering device is purely passive controlled. In order to improve the comfort and the steering behavior, an active intervention in the steering behavior is desired. These may include a linearization of the steering characteristic, a speed-dependent steering assistance or a correction of the straight-line steering.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkvorrichtung der eingangs gennannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass aktive Lenkfunktionen realisiert werden können. It is the object of the present invention to improve a steering device of the type mentioned in the introduction so that active steering functions can be realized.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. The object is achieved with the features of claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung mit einem in einem Hydraulikzylinder angeordneten Hydraulikkolben, wobei der Hydraulikkolben mittels einer Kolbenstange antreibbar axial verlagerbar ist, die Kolbenstange eine Verzahnung aufweist, die von einem Zahnrad gekämmt wird, das Zahnrad in einem Lager gehalten ist und von einem fahrerseitigen Bedienelement verdrehbar ist, wobei das Lager mittels eines Verbindungsmittels mit einem Hydraulikventil in Wirkverbindung steht, wobei eine Beaufschlagung oder Verschiebung des Lagers mittels eines Stellglieds erfolgt. Damit kann eine externe Ansteuerung des Lenkverhaltens zu der fahrerseitigen Einflussnahme realisiert werden. An embodiment of the invention relates to a steering device with a arranged in a hydraulic cylinder hydraulic piston, wherein the hydraulic piston by means of a piston rod drivable axially displaceable, the piston rod has a toothed, which is combed by a gear, the gear is held in a bearing and a driver side Operating element is rotatable, wherein the bearing is in operative connection by means of a connecting means with a hydraulic valve, wherein a loading or displacement of the bearing takes place by means of an actuator. Thus, an external control of the steering behavior to the driver-side influence can be realized.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Stellglied zwischen dem Verbindungselement und einem Schieber, wie Kolben, des Hydraulikventils angeordnet ist. So kann direkten Einfluss auf die Verstellmechanik genommen werden, um eine externe Beeinflussung vorzunehmen. It is expedient if the actuator between the connecting element and a slider, such as piston, of the hydraulic valve is arranged. Thus, direct influence on the adjustment mechanism can be taken to make an external influence.

Auch ist es zweckmäßig, wenn das Stellglied zwischen einem Gehäuse des Hydraulikventils und einer Lagerung des Hydraulikventils angeordnet ist. Da die Lage des Hydraulikventils relativ zu der Lagerung des Hydraulikventils Einfluss auf die Verstellmechanik nimmt, kann auch damit Einfluss durch eine externe Ansteuerung genommen werden. It is also expedient if the actuator is arranged between a housing of the hydraulic valve and a bearing of the hydraulic valve. Since the position of the hydraulic valve relative to the bearing of the hydraulic valve influences the adjustment mechanism, this can also be influenced by an external control.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das Stellglied elektromechanisch und/oder hydromechanisch ansteuerbar ist. Dabei ist das Stellglied ein elektromotorisch oder ein hydraulisch betätigbares Stellglied. According to the invention it is advantageous if the actuator is electromechanically and / or hydromechanically controllable. In this case, the actuator is an electric motor or a hydraulically actuated actuator.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen: In the following the invention will be explained in detail by means of an embodiment with reference to the drawing. In the drawing show:

1 eine schematische Darstellung einer Lenkvorrichtung, 1 a schematic representation of a steering device,

2 eine Ansicht eines schwimmenden Lagers mit einem Verbindungselement zu einem Hydraulikventil, 2 a view of a floating bearing with a connecting element to a hydraulic valve,

3a, b zwei Darstellungen des Verbindungselements mit dem Hydraulikventil und einem Stellglied, 3a , b two illustrations of the connecting element with the hydraulic valve and an actuator,

4 eine Darstellung des Verbindungselements mit dem Hydraulikventil und einem Stellglied. 4 an illustration of the connecting element with the hydraulic valve and an actuator.

Die 1 zeigt eine Lenkvorrichtung 1 mit einem in einem Hydraulikzylinder 2 angeordneten Kolben 3 mit einer Kolbenstange 4, wobei die Kolbenstange 4 axial verlagerbar, wobei die Kolbenstange mittels eines Zahnrads 5 hinsichtlich einer axialen Bewegung nach links oder rechts im Hydraulikzylinder 2 antreibbar ist. Das Zahnrad 5 wird dabei bevorzugt über eine Lenkwelle 6 von einem Lenkrad 7 angetrieben und verdreht, wobei das Lenkrad von einem Bediener betätigbar ist. Alternativ kann das Zahnrad auch von einem anderweitigen Antrieb zumindest zeitweise antreibbar sein. The 1 shows a steering device 1 with one in a hydraulic cylinder 2 arranged piston 3 with a piston rod 4 , where the piston rod 4 axially displaceable, wherein the piston rod by means of a gear 5 in terms of an axial movement to the left or right in the hydraulic cylinder 2 is drivable. The gear 5 is preferred over a steering shaft 6 from a steering wheel 7 driven and rotated, wherein the steering wheel is operable by an operator. Alternatively, the gear can also be driven by a different drive at least temporarily.

Das Zahnrad 5 ist weiterhin in einem Lager 8 drehbar gelagert angeordnet. Die Kolben-Zylindereinheit, bestehend aus dem Hydraulikzylinder 2 und dem Kolben 3 weist zwei Druckräume 9, 10 auf, die jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Kolbens in dem Hydraulikzylinder 2 angeordnet sind. Dabei weist der Druckraum 9 einen Fluidanschluss 11 und der Druckraum 10 einen Fluidanschluss 12 auf zur Fluidversorgung bzw. Druckbeaufschlagung des jeweiligen Druckraums 9, 10 auf. The gear 5 is still in a warehouse 8th arranged rotatably mounted. The piston-cylinder unit, consisting of the hydraulic cylinder 2 and the piston 3 has two pressure chambers 9 . 10 on, respectively on opposite sides of the piston in the hydraulic cylinder 2 are arranged. In this case, the pressure chamber 9 a fluid connection 11 and the pressure room 10 a fluid connection 12 to the fluid supply or pressurization of the respective pressure chamber 9 . 10 on.

Das Lager 8 ist ein zumindest lateral federnd ausgebildetes Lager, welches das Zahnrad 5 schwimmend lagert. Dies bedeutet, dass das Zahnrad 5 in lateraler Richtung zumindest geringfügig ausweichen kann. Dieses zulässige Ausweichen kann beispielsweise etwa ±1 mm betragen. The warehouse 8th is an at least laterally resilient trained bearing which the gear 5 floating stores. This means that the gear 5 can dodge at least slightly in the lateral direction. This permissible deflection can be, for example, about ± 1 mm.

Die 2 zeigt einen Ausschnitt der Lenkvorrichtung 1 mit dem Lager 8 des Zahnrads 5, wobei das Lager 8 über ein Verbindungselement 13 mit einem Hydraulikventil 14 in Verbindung steht. The 2 shows a section of the steering device 1 with the warehouse 8th of the gear 5 , where the bearing 8th via a connecting element 13 with a hydraulic valve 14 communicates.

Dabei verlagert das Verbindungselement 13 einen innerhalb des Hydraulikventils 14 vorgesehenen Kolben zur Ansteuerung des Fluidstroms oder der Druckbeaufschlagung zu den Druckräumen 9 und 10 der Kolbenzylindereinheit 2, 3 der 1. Dabei ist das Hydraulikventil 14 derart vorgesehen, dass jeweils ein Fluidauslass 15, 16 vorgesehen ist zur Verbindung mit den Druckräumen 9, 10, sowie ein Fluideinlass 17 zur Druckmittelversorgung und Druckbeaufschlagung und ein Fluidauslass 18 zum Auslass des Druckmittels zum Rücklauf. Als Druckmittel kann beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit, wie Hydrauliköl, verwendet werden. The connecting element shifts 13 one inside the hydraulic valve 14 provided piston for controlling the fluid flow or the pressurization to the pressure chambers 9 and 10 the piston-cylinder unit 2 . 3 of the 1 , Here is the hydraulic valve 14 provided such that in each case a fluid outlet 15 . 16 is provided for connection to the pressure chambers 9 . 10 , as well as a fluid inlet 17 for pressure medium supply and pressurization and a fluid outlet 18 to the outlet of the pressure medium to the return. As a pressure medium, for example, a hydraulic fluid such as hydraulic oil can be used.

Die 3a zeigt, dass ein Stellglied 19 zwischen dem Verbindungselement 13 und dem Hydraulikventil 14 angeordnet ist, um die Länge dem Verbindungselement 13 durch eine, insbesondere vorzugsweise elektronische, Ansteuerung des Stellglieds 19 vornehmen zu können. The 3a shows that an actuator 19 between the connecting element 13 and the hydraulic valve 14 is arranged to the length of the connecting element 13 by a, in particular preferably electronic, control of the actuator 19 to be able to make.

In 3b ist das Verbindungselement zweiteilig ausgebildet. Das erste Verbindungselement 13a ist in Form einer Wippe ausgebildet, an das ein Stellglied 19 angreift. Das zweite Verbindungselement 13b ist mit dem Hydraulikventil 14 verbunden. Der Hub des Stellglieds 19 ist mittels einer mechanischen Hubbegrenzung eingeschränkt. Hierdurch wird die hydraulische Kennlinie der Lenkunterstützung nur begrenzt beeinflusst, wodurch die Sicherheitsanforderungen an die Steuerung des Stellglieds 19 sinken. In 3b the connecting element is formed in two parts. The first connection element 13a is formed in the form of a rocker to which an actuator 19 attacks. The second connection element 13b is with the hydraulic valve 14 connected. The stroke of the actuator 19 is limited by means of a mechanical stroke limitation. As a result, the hydraulic characteristic of the steering assistance is influenced only limited, whereby the safety requirements for the control of the actuator 19 decline.

Die 4 zeigt wie ein Stellglied 20 die Anordnung des Hydraulikventils 14 gegen eine Lagerung 21 in ihrer Position verstellen kann, um so indirekt eine Auswirkung auf das Verbindungselement 13 vornehmen zu können. Dabei ist das Hydraulikventil 14 selbst mittels der Lagerungen 22 verstellbar gelagert. Durch die Verlagerung des Hydraulikventils selbst bei gleichbleibender Länge des Verbindungselements bedeutet dies eine Veränderung der Position der Hydraulikstange und eine Beeinflussung des Lagers. The 4 shows like an actuator 20 the arrangement of the hydraulic valve 14 against storage 21 in their position, so indirectly affect the connector 13 to be able to make. Here is the hydraulic valve 14 even by means of the bearings 22 adjustable. Due to the displacement of the hydraulic valve even with the same length of the connecting element, this means a change in the position of the hydraulic rod and an influence on the bearing.

Durch das Stellglied 19, 20 kann unter anderem eine Linearisierung der Lenkungskennlinie, eine geschwindigkeitsabhängige Lenkunterstützung oder eine Korrektur des Geradeauslaufs der Lenkung realisiert werden. Dadurch, dass das Stellglied 19, 20 auf das Hydraulikventil 14 einwirkt, wird der Hydraulikdruck in den Druckräumen 9, 10 erhöht oder verringert. Dadurch kann man beispielsweise beim Rangieren des Kraftfahrzeugs besonders viel Lenkkraftunterstützung zur Verfügung stellen, während beim Fahren weniger Lenkkraftunterstützung zur Verfügung stellt. Der Fahrzeugführer muss beim Rangieren weniger Kraft zur Drehung des Lenkrades aufwenden. Through the actuator 19 . 20 Among other things, a linearization of the steering characteristic, a speed-dependent steering assistance or a correction of the straight-line steering can be realized. In that the actuator 19 . 20 on the hydraulic valve 14 acts, the hydraulic pressure in the pressure chambers 9 . 10 increased or decreased. This makes it possible, for example, when maneuvering the motor vehicle provide a lot of power steering assistance, while driving less power steering available. The driver must use less force to maneuver the steering wheel when maneuvering.

Falls der Geradeauslauf der Lenkung nicht mehr stimmt, wird das Stellglied 19, 20 dahingehend angesteuert, dass der Hydraulikkolben 3 so verschoben wird, dass das Lenkrad wieder einen Geradeauslauf aufweist. Zur Einstellung des Geradeauslaufs kann im Fahrzeuginneren ein Schalter vorgesehen sein, der direkt mit dem Stellglied 19, 20 verbunden ist, sodass der Fahrzeugführer den Geradeauslauf einstellen kann. If the directional stability of the steering is no longer correct, the actuator becomes 19 . 20 triggered in such a way that the hydraulic piston 3 is shifted so that the steering wheel again has a straight line. To set the straight-ahead, a switch can be provided in the vehicle interior, directly to the actuator 19 . 20 is connected so that the driver can adjust the directional stability.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ansteuerung des Stellglied 19, 20 eine elektromechanische und/oder hydraulische Ansteuerung des Stellglieds 19, 20 ist, wobei das Stellglied 19, 20 selbst bevorzugt ein elektromotorisches oder hydraulisch betätigbares Stellglied ist. It is particularly advantageous if the activation of the actuator 19 . 20 an electromechanical and / or hydraulic control of the actuator 19 . 20 is, where the actuator 19 . 20 itself is preferably an electromotive or hydraulically actuable actuator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Lenkvorrichtung steering device
2 2
Hydraulikzylinder hydraulic cylinders
3 3
Hydraulikkolben hydraulic pistons
4 4
Kolbenstange piston rod
5 5
Zahnrad gear
6 6
Lenkwelle steering shaft
7 7
Lenkrad, Bedienelement Steering wheel, operating element
8 8th
Lager camp
9 9
Druckraum pressure chamber
10 10
Druckraum pressure chamber
11 11
Fluidanschluss fluid port
12 12
Fluidanschluss fluid port
13, 13a, 13b 13, 13a, 13b
Verbindungselement connecting element
14 14
Hydraulikventil hydraulic valve
15 15
Fluidauslass fluid outlet
16 16
Fluidauslass fluid outlet
17 17
Fluideinlass fluid inlet
18 18
Fluidauslass fluid outlet
19 19
Stellglied actuator
20 20
Stellglied actuator
21 21
Lagerung storage
22 22
Lagerung storage
23 23
Hubbegrenzung Stroke
24 24
Hubbegrenzung Stroke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10334112 A1 [0003] DE 10334112 A1 [0003]

Claims (7)

Lenkvorrichtung (1) mit einem in einem Hydraulikzylinder (2) angeordneten Hydraulikkolben (3), wobei der Hydraulikkolben (3) mittels einer Kolbenstange (4) antreibbar axial verlagerbar ist, die Kolbenstange (4) eine Verzahnung aufweist, die von einem Zahnrad (5) gekämmt wird, das Zahnrad (5) in einem lateral beweglichen Lager (8) gehalten ist und von einem fahrerseitigen Bedienelement (6) verdrehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (8) mittels eines Verbindungsmittels mit einem Hydraulikventil (14) in Wirkverbindung steht, wobei eine Beaufschlagung oder Verschiebung des Lagers (8) mittels eines Stellglieds (19, 20) erfolgt. Steering device ( 1 ) with one in a hydraulic cylinder ( 2 ) arranged hydraulic piston ( 3 ), wherein the hydraulic piston ( 3 ) by means of a piston rod ( 4 ) is axially displaceable drivable, the piston rod ( 4 ) has a toothing that by a gear ( 5 ), the gear ( 5 ) in a laterally movable bearing ( 8th ) and by a driver-side control ( 6 ) is rotatable, characterized in that the bearing ( 8th ) by means of a connecting means with a hydraulic valve ( 14 ) is in operative connection, wherein a loading or displacement of the bearing ( 8th ) by means of an actuator ( 19 . 20 ) he follows. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel ein Verbindungselement (13) ist. Steering device according to claim 1, characterized in that the connecting means a connecting element ( 13 ). Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (19) zwischen dem Verbindungselement (13) und einem Schieber des Hydraulikventils (14) angeordnet ist. Steering device according to claim 1, characterized in that the actuator ( 19 ) between the connecting element ( 13 ) and a slide of the hydraulic valve ( 14 ) is arranged. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (20) zwischen einem Gehäuse des Hydraulikventils (14) und einer Lagerung (21) des Hydraulikventils (14) angeordnet ist. Steering device according to claim 1, characterized in that the actuator ( 20 ) between a housing of the hydraulic valve ( 14 ) and a storage ( 21 ) of the hydraulic valve ( 14 ) is arranged. Lenkvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (19, 20) elektromechanisch und/oder hydraulisch ansteuerbar ist. Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 19 . 20 ) is electromechanically and / or hydraulically controlled. Lenkvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (19, 20) ein elektromotorisch oder hydraulisch betätigbares Stellglied ist. Steering device according to claim 5, characterized in that the actuator ( 19 . 20 ) is an electric motor or hydraulically actuated actuator. Lenkvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub des Stellglieds (19, 20) mit Hilfe einer Hubbegrenzung (23, 24) begrenzt ist. Steering device according to claim 5 or 6, characterized in that the stroke of the actuator ( 19 . 20 ) by means of a stroke limitation ( 23 . 24 ) is limited.
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