DE1811268C3 - Hydraulic power steering device - Google Patents
Hydraulic power steering deviceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, aber auch für Luft- oder Wasserfahrzeuge u. dgl., bei der von zwei ineinandergreifenden und begrenzt gegeneinander verdrehbaren Teilen der Lenkspindel der eine Lenkspindelteil mindestens ein Paar miteinander gleichachsig angeordneter Zylinderkammern aufweist, von denen je nach der Richtung des Lenkeinschliigs jeweils eine mit dem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist und die hydraulische Kraft über einen Kolben auf einen zwischen die Zylinderkammern eingreifenden radialen Vorsprung des anderen Lenkspindelteils entgegen dem darauf einwirkenden mechanischen Betätigungsmoment überträgt.The invention relates to a hydraulic power steering device, especially for motor vehicles, but also for aircraft or watercraft and the like of two interlocking and limited mutually rotatable parts of the steering spindle a steering spindle part has at least one pair of cylinder chambers arranged coaxially with one another, of which, depending on the direction of the steering inclusion, one with the hydraulic pressure medium can be acted upon and the hydraulic force is applied to one between the cylinder chambers via a piston engaging radial projection of the other steering spindle part against the one acting on it transmits mechanical actuation torque.
Bei einer bekannten Servolenkeinrichtung dieser Bauart (deutsche Patentschrift 1 014 444) ist der Radius des radialen Vorsprungs ebenso groß wie der Radius des l.enkspindelteils. das die Z\linderkammeni aulweist. Zwischen jeder der beiden miteinander gleichachsigen Zvlmderkamniern und dem Vorsprung ist ein eigener, einfachwirkender Kolben angeordnet, der sich mit seinem von der zugehörigen Zylinderkammer abgewaiullen Lnde am Boden einer Ausnehmung in dem radialen Vorsprung abstützt. Wegen der beengten Rauinverhälinisse- in der Servolenkeinrichtung haben die Kolben nur eine geringe Grölte und einen Durchmesser, der ihrer Länge praktisch gleich ist. Der im Zylinder geführte Teil jedes Kolbens ist schon in der Normalstellung des radialen Vorsprungs. also bei Geradeausfahrt, nur unwesentlich langer als der Kolbendurchmesser Di > Verhäli-In a known power steering device of this type (German patent specification 1 014 444) the radius of the radial projection is just as large as the radius of the steering spindle part. that shows the Z \ linderkammeni. A separate, single-acting piston is arranged between each of the two coaxial Zvlmderkamniern and the projection, which is supported with its end remote from the associated cylinder chamber on the bottom of a recess in the radial projection. Because of the narrow Rauinverhälinisse- in the power steering device, the pistons have only a small size and a diameter that is practically the same length. The part of each piston guided in the cylinder is already in the normal position of the radial projection. i.e. when driving straight ahead, only slightly longer than the piston diameter Di>
nis der geführten Kolhenlänge zum Kolbendurchmesser nimmt bei dem jeweils vom Druckmittel beaufschlagten Kolben, also gerade bei demjenigen Kolben., der mit einer bei zunehmendem Lenkradeinschlag immer mehr von der Kolbenachse alv.vci-nis the guided piston length to the piston diameter decreases with the piston acted upon by the pressure medium, i.e. precisely with the one Piston., Which with an increasing steering wheel angle more and more from the piston axis alv.vci-
chenden Reaktionskraft des Vorsprungs belastet wird, immer mehr ab. All dies lint zur Folge, daß bei den Kolben verhältnismäßig leicht Verklemmungen auftreten, besonders wenn ihr Verschleiß weiter fortgeschritten ist, wodurch die Reaktioiiskraft des KoI-bens ausfallt und damit auch die Brauchbarkeit der Servolenkung vermindert wird.corresponding reaction force of the projection loaded becomes, more and more from. All of this has the consequence that the pistons can jam relatively easily occur, especially when their wear and tear has progressed, thereby reducing the reactive force of the piston fails and thus the usefulness of the power steering is reduced.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Servolenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß d-er je nach Richtung des Lenkeinschlags in der einen oder anderen dei beiden Zylinderkammern beiderseits, des radialen Vorsprungs herrschende hydraulische Druck zuverlässig in eine am Vorsprung angreifende mechanische Kraft und somit in ein mechanisches Rückstellmoment umgewandelt wird, und daß der den Vorsprung aufweisende Lenkspindelieil nach dem Fortfall dei hydraulischen Druckes zuverlässig wieder in seine Normalstenung zurückkehren kann; die Gefahr des Verklemmens soll also beseitigt werden.The invention is therefore based on the object of providing a hydraulic power steering device of the initially introduced described genus in such a way that d-he depending on the direction of the steering angle in the one or another of the two cylinder chambers on both sides, of the radial projection prevailing hydraulic pressure reliably into a pressure acting on the projection mechanical force and thus converted into a mechanical restoring torque, and that the steering spindle member having the projection is reliable after the hydraulic pressure has ceased to exist can return to normal; the risk of jamming should therefore be eliminated will.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den beiden bzw. ie zwei gleichachsigen Zylinderkammern ein einziger, doppeltwirkender Kolben angeordnet ist, der mit dem bzw. einem radialen Vorsprung des mechanisch betätigten Lenkspindelanteils in seinen beiden Bewegungsrichtungen verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that a single, double-acting piston is arranged between the two or ie two coaxial cylinder chambers, which is connected to the or a radial projection of the mechanically operated steering spindle portion in its two directions of movement.
Damit wird erreicht, daß der einzige zwischen den beiden bzw. je zwei gleichachsigen Zylinderkammern angeordnete Kolben an seinen beiden, je eine Zylinderkammer begrenzenden Enden geführt ist und daher von einer etwaigen Radialkomponente der R*- aktionskraft des Vorsprungs wie ein Träger auf zwei Stützen beansprucht wird. Der Kolben kann sich selbst dann in den Zylinderkammern nicht verklemmen, wenn er je nach der Richtung der Auslenkung aus seiner Normalstellung an seinem einen Ende nur in einem Bereich geführt ist, der wesentlich kurzer als sein Durchmesser ist.This ensures that the only one between the two or two coaxial cylinder chambers arranged piston is guided at its two ends each delimiting a cylinder chamber and therefore from a possible radial component of the R * - action force of the projection like one carrier on two Supports is claimed. The piston cannot jam itself in the cylinder chambers if, depending on the direction of deflection from its normal position, at one end only is performed in an area that is much shorter than its diameter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der bzw. jeder doppeltwirkende Kolben eine" den zugehörigen radialen Vorsprung aufnehmende Kerbe auf.In a preferred embodiment of the invention, the or each double-acting piston one "receiving the associated radial projection Notch.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der bzw. jeder radiale Vorsprung als Zahn mit Evolventenprofil ausgebildet und in der als Zahnlücke ausgebildeten Kerbe des zugehörigen doppeltwirkenden Kolbens abwälzbar ist.It is advantageous if the or each radial projection is a tooth with an involute profile formed and formed as a tooth gap notch of the associated double-acting piston is shiftable.
Eine zweckmäßige Weiterhilduiiü besteht schließlieh darin, daß am mechanisch betätigten Lenkspindelteil in Winkelahständcn /wischen zwei einander diametral gegenüber angeordneten, in die Zahnlücke je eines doppeltwirkenden Kolbens eingreifendenFinally, there is appropriate further training in that on the mechanically operated steering spindle part in Winkelahständcn / wipe two each other diametrically opposite, each engaging in the tooth gap of a double-acting piston
7-ähncn weilen; Zähne vorgesehen sind, die mil Spiel in je eine Zahnlücke des anderen Lenkspindelteils eingreifen.7-like dwellings; Teeth are provided that have the mil game engage in each tooth gap of the other steering spindle part.
Die Hrhndung wird im folgenden an Hand schejnatischer Zeichnungen an einem Ausfühiuiigsbeiipiel näher erläutert. Es zeigtIn the following, the hearing becomes more shenatic Drawings based on an example explained in more detail. It shows
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Servolenkeinrichlung, Fig. 1 is a longitudinal section of a power steering device,
F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie U-II in F ig. 1 undF i g. 2 shows a cross section along the line U-II in F ig. 1 and
Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 2. Die dargestellte Servolenkeinrichtung weist ein Ciehäuseteil 1 auf. das ein zentrales Lenkspindelteil 2 mit einem darin angeordneten Drehslab 3 sowie eine Hülse 4 aufnimmt.FIG. 3 shows an enlarged detail from FIG. 2. The power steering device shown has a housing part 1. a central steering spindle part 2 with a rotary lab 3 and a sleeve 4 arranged therein.
Das Lenkspindelteil 2 ist über den Drehstab 3 mit tinem Lenkspindelteil5 verbunden; das Lenkspindelteil 5 ist in einen Servokolben 6 eingeschraubt: der Servokolben weist Zähne 7 auf, die mit den Zähnen 9 eines Zahnsegments 8 kämmen. Dieser Teil der Servolenkeinrichtung ist in einem Gehar seteil 10 aufgenommen. The steering spindle part 2 is connected to the steering spindle part 5 via the torsion bar 3; the steering shaft part 5 is screwed into a servo piston 6: the servo piston has teeth 7 that coincide with teeth 9 a tooth segment 8 comb. This part of the power steering device is included in a seteil 10 Gehar.
Das Gehäuseteil 10 umschließt zwei Räumeil und 12, von denen der erste den Servokolben 6 und der zweite das Zahnsegment 8 enthält. Der Servokolben 6 teilt den ihn aufnehmenden Raum 11 in zwei Kammern 13 und 14.The housing part 10 encloses two Räumeil and 12, of which the first the servo piston 6 and the second contains the tooth segment 8. The servo piston 6 divides the space 11 receiving it two chambers 13 and 14.
Der Drehstab 3 ist mit seinen beiden Enden an den Lenkspindelteilen 2 und 5 jeweils mit einem Stift 15 bzw. 16 befestigt. Die Hülse 4 umschließt das Lenkgpindelteil 2 eng und ist mit dem Lenkspinddteil 5 in radialer Richtung durch einen exzentrischen Einstellbolzen 17 und in Längsrichtung durch eine Halteklammer 18 verbunden.The torsion bar 3 is with its two ends on the steering spindle parts 2 and 5 each with a Pin 15 or 16 attached. The sleeve 4 encloses the Lenkgpindelteil 2 tightly and is with the Lenkspinddteil 5 in the radial direction by an eccentric adjusting bolt 17 and in the longitudinal direction connected by a retaining clip 18.
Das Lenkspindelteil 2 und die Hülse 4 besitzen sechs achsparallele Nuten. Die Nuten der Hülse 4 sind an ihren Enden durch Ringe 19 abgeschlossen. Drei Nuten 20 des l.enkspindelteils 2 sind kurz und erstrecken sich nur innerhalb des Zwischenraumes zwischen den Ringen 19; drei weitere Nuten 21 sind dagegen lang und münden in eine Höhlung 22.The steering spindle part 2 and the sleeve 4 have six axially parallel grooves. The grooves of the sleeve 4 are closed at their ends by rings 19. Three grooves 20 of the steering spindle part 2 are short and extend only within the space between the rings 19; three more grooves 21 are on the other hand long and open into a cavity 22.
Das Lenkspindelteil 2 ist an seinem einen Ende in einem Lager 23 gehalten und stützt sich mit seinem anderen Ende über ein Lager 24 unmittelbar am Lenkspindel teil 5 ab. Das Lenkspindel teil 5 ist seinerseits in axialer und radialer Richtung durch ein Kugellager 25 gelagert und festgelegt; das Kugellager 25 ist an einem Gehäuseteil 26 zwischen zwei Ringen 27 und 28 festgelegt. Das Gehäuseteil 26 ist an einem Gehäuseteil 29 der Lenkvorrichtung befestigt. Am Lenkspindelteil 5 ist das Kugellager 25 mit einer Mutter 30 und einer Sicherungsscheibe 31 befestigt. Am Lenkspindelteil 2 sind radiale Vorsprünge in Form von Zähnen 32 ausgebildet, die mit einem gewissen Spiel in Zahnlücken 33 und 34 im Inneren des Lenkspindelteils 5 eingreifen. Das Lenkspindelteil 5 weist außerdem zwei Zylinderkammern 35 auf, in denen je ein doppeltwirkender Kolben 36 verschiebbar aufgenommen ist. Jeder Kolben 36 weist in seiner Mitte eine seitliche Kerbe 37 auf. mit der ein Vorsprung 32 in Eingriff steht. Dieser Eingriff ist für kleine Abschnitte des Kolbenhubes dem Eingriff einer Zahnstange Mit einem Ritzel vergleichbar. Die Zylinderkammern 3S sind jeweils an ihrem einen Ende durch eine eigepreßte Scheibe 38 oder ein anderes stopfenartiges Bauteil abgeschlossen und durch Bohrungen 39 mit der Kammer 13 verbunden.The steering spindle part 2 is held at one end in a bearing 23 and is supported with his the other end via a bearing 24 directly on the steering shaft part 5. The steering shaft part 5 is in turn supported and fixed in the axial and radial directions by a ball bearing 25; the ball bearing 25 is fixed on a housing part 26 between two rings 27 and 28. The housing part 26 is on a Housing part 29 of the steering device attached. On the steering spindle part 5, the ball bearing 25 is with a Nut 30 and a lock washer 31 attached. On the steering spindle part 2 are radial projections in Form of teeth 32 formed with a certain amount of play in tooth gaps 33 and 34 inside of the steering spindle part 5 engage. The steering spindle part 5 also has two cylinder chambers 35, in each of which a double-acting piston 36 is slidably received. Each piston 36 has a lateral notch 37 in its center. with which a projection 32 is engaged. This engagement is For small sections of the piston stroke, comparable to the engagement of a rack with a pinion. the Cylinder chambers 3S are each at one end by a pressed-in disk 38 or another plug-like component completed and connected to the chamber 13 by bores 39.
Die Zähne 32 haben ein Evolventen- oder anderes Abwälzprolil: die seilliehe Kerbe 37 jedes Kolbens 36 hat ein AbwalzprofU, das demjenigen der Zähne 32 entspricht. Die Zahnlücken 33 sind in zwei Paaren einander diametral gegenüberstehend angeordnet. Die übrigen Zahnlücken 34 sind in einem Paar einander diametral gegenüberliegend angeordnet und kommen mil den Zähnen 32 nicht in Eingriff, da sie mit den Kerben 37 der Kolben 36 fluchten, ίο Für die Ölversorgung der Servolenkeinrichlunt. sind ein Einlaß 40, ein Durchlaß 41 und ein Auslaß 42 vorgesehen. An diese ist die Kammer 14 über einen Durchlaß 43. und einen Kanal 44 anschließhar. Ein weiterer Kanal 45 und Durchlässe ermöglichen es. die zweite Kammer 13, die a!s Druckkammer wirken kann, mit dem Austritt 42 zu verbinden. Der hydraulische Druck wirkt auch auf die Stirnseiten 47 bzw. 48 der Kolben 36 ein.The teeth 32 have an involute or other rolling profile: the notch 37 of each piston 36 has a rolling profile that corresponds to that of teeth 32. The tooth gaps 33 are in two pairs arranged diametrically opposite one another. The remaining tooth gaps 34 are in a pair with each other Arranged diametrically opposite and mil the teeth 32 do not mesh because they with the The notches 37 of the pistons 36 are aligned, ίο for the oil supply to the power steering unit. an inlet 40, a passage 41 and an outlet 42 are provided. At this the chamber 14 is over a passage 43 and a channel 44 connect. Another channel 45 and passages allow it. to connect the second chamber 13, which can act as a pressure chamber, to the outlet 42. the Hydraulic pressure also acts on the end faces 47 and 48 of the pistons 36.
Die beschriebene Servolenkeinrichtung arbeitet folgendermaßen: In der N'atelstellung, die vom Drehstab 3 selbsttätig eingehalten wird, gelangt das durch den Einlaß 40 eintretende Öl durch die Durchlässe 41 der Hülse 4 in die Nuten 20 und von dort in dh Nuten 21, die das Öl über die Höhlung 22 zum Auslaß 42 leiten.The power steering device described works as follows: In the N'atelstellung, which from The torsion bar 3 is maintained automatically, the oil entering through the inlet 40 passes through the passages 41 of the sleeve 4 into the grooves 20 and from there into that is, grooves 21, which the oil through the cavity 22 to Pass outlet 42.
Um das Lenkspindelteil 2 in einer bestimmten Richtung zu drehen, muß der Widerstand des Drehstabes 3 überwunden werden, da sich das Lenkspindelteil 5 einer Drehung widersetzt. Der Widerstand des Drehstabes 3 ist dem Winkel proportional, um den das Lenkspindelteil 2 gegen das Lenkspindelteil 5 verdreht ist. Diese gegenseitige Verdrehung ist dadurch begrenzt, daß die Zähne 32 in den Lücken 33 zum Anliegen kommen.In order to rotate the steering spindle part 2 in a certain direction, the resistance of the torsion bar must 3 to be overcome, since the steering spindle part 5 resists rotation. The resistance of the torsion bar 3 is proportional to the angle by which the steering spindle part 2 relative to the steering spindle part 5 is twisted. This mutual rotation is limited by the fact that the teeth 32 in the gaps 33 get to the point.
Bei einer Drehung des Lenkspindelteils 2 werden dessen Nuten 20 gegen die Nuten der Hülse 4 verschoben, so daß das Öl durch die Durchlässe 43 und den Kanal 44 zur Druckmittelkammer 14 der Lenkvorrichtung strömt, wo es einen Druck auf den Servokolben 6 ausübt und diesen zwingt, sich zu verschieben. Gleichzeitig übt das durch den Kanal 44 strömende öl auch einen Druck auf die Stirnflächen 47 der Kolben 36 aus. so daß diese über die Zähne 32 ein dem eingeleiteten Drehmoment entgegengerichtetes Drehmoment auf den Lenkspindelteil 2 ausüben. Die Kraft, die auf den Lenkspindelteil 2 aufzubringen ist, muß daher außer dem Drehwiderstand des Drehstabes 3 auch die von den Kolben 36 erzeugte Reaktionskraft überwinden, die dem Öl-So druck proportional ist.When the steering spindle part 2 is rotated, its grooves 20 are displaced against the grooves of the sleeve 4, so that the oil through the passages 43 and the channel 44 to the pressure medium chamber 14 of the steering device flows where it exerts pressure on the servo piston 6 and forces it to move. At the same time, the oil flowing through the channel 44 also exerts pressure on the end faces 47 of the piston 36 from. so that this via the teeth 32 is directed opposite to the torque introduced Apply torque to steering spindle part 2. The force acting on the steering shaft part 2 is to be applied, therefore, in addition to the rotational resistance of the torsion bar 3, that of the pistons 36 Overcome generated reaction force, which is proportional to the oil-So pressure.
Wenn sich der Servokolben 6 unter der Einwirkung des d'irch den Kanal 44 zugeführten Öls verschiebt, zwingt er das in der Kammer 13 enthaltene öl. durch den Kanal 45 und die Durchlässe der Hülse 4 zu entweichen, von wo es durch die Nuten 21 des Lenkspindelteils 2 zum Auslaß 42 gelangt.When the servo piston 6 moves under the action of the oil supplied to the channel 44, he forces the oil contained in the chamber 13. through the channel 45 and the passages of the To escape sleeve 4, from where it passes through the grooves 21 of the steering spindle part 2 to the outlet 42.
Die vorstehende Wirkungsbeschreibung gilt auch für die Betätigung im entgegengesetzten Drehsinn, wenn man nur die Strömungsrichtungen des Öls umkehrt und berücksichtigt, daß die Kolben 36 dem Öldruck nur. mit ihrer Stirnfläche 48 ausgesetzt sind, da sie das Öl durch die mit der Kammer 13 verbundenen Bohrungen 39 erhalten.The above description of effects also applies for actuation in the opposite direction of rotation, if only the direction of flow of the oil is reversed and takes into account that the piston 36 is oil pressure only. are exposed with their end face 48, since they receive the oil through the bores 39 connected to the chamber 13.
Es ist wesentlich, daß die beiden Kolben 36 eine im Vergleich mit ihrem Durchmesser uroße Gesamtlänge haben, so daß die Möglichkeit eines Hämicnbleibens infolge Verkantung ausgeschlossen iss.It is essential that the two pistons 36 one are of great overall length in comparison with their diameter, so there is a possibility of hemorrhage excluded due to tilting.
Hierzu 1 Blatt ZeichnuneenFor this 1 sheet of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |