DE1940490C3 - Power steering for vehicles - Google Patents
Power steering for vehiclesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung für Fahrzeuge, bei der ein im Durchmesser in einen engen Führungskolbenteil und in einen weiten, den wirksamen Querschnitt für das Druckmittel bildenden Arbeitskolbenteil abgestufter Arbeitskolben in einem entsprechend abgestuften Getriebegehäuse verschiebbar gelagert ist sowie eine mit ihrem Zahnsegment in ein Zahnstangenprofil des Führungskolbenteiles eingreifende Lenkwelle und ein mit einer Lenkmutter zusammenarbeitender Steuerschieber im Bereich des engen Getriebegehäuseteiles gelagert sind, und bei der die Lenkmutter im Führungskolbenteil drehbeweglich und axial unverschiebbar gelagert sowie mit einer im Getriebegehäuse axiäi festgelegten Lenkschnecke schraubbeweglich verbunden ist und bei der das Zahnsegment durch die zur Längsachse der Lenkwelle, senkrechte und die Achse des Arbeitskolbens enthaltende Axialebene geschnitten sowie die Lenkmutter in eine S radiaie Ausnehmung des Führungskolbenteiles eingesetzt ist, deren Längsachse senkrecht zur Längsachse des Arbeitskolbens verläuft.The invention relates to power steering for Vehicles with a narrow guide piston part in diameter and a wide one, the effective one Cross-section for the working piston part forming the pressure medium, graduated working piston in a correspondingly stepped gear housing is slidably mounted and one with its tooth segment in a Rack profile of the guide piston part engaging steering shaft and a steering shaft that cooperates with a steering nut Control slide are mounted in the area of the narrow gear housing part, and in which the Steering nut in the guide piston part rotatably and axially immovably mounted and with an im Gear housing axiäi fixed steering worm is connected screwably and in which the toothed segment through the to the longitudinal axis of the steering shaft, vertical and containing the axis of the working piston Axial plane cut and the steering nut inserted into a S radiaie recess of the guide piston part is, the longitudinal axis of which is perpendicular to the longitudinal axis of the working piston.
Bei einer bekannten Servolenkung dieser Art (DT-AS 12 61 000) sind die Ausnehmung für die Lenkmutter undIn a known power steering of this type (DT-AS 12 61 000) are the recess for the steering nut and
ίο das Zahnstangenprofil in Richtung der Kolbenachse hintereinanderliegenden Abschnitten des Führungskolbenteiles sowie die Achsen von Steuerventil und Lenkwelle parallel zueinander angeordnet Diese Servolenkung baut wegen ihrer Kolbenabstufung in vorteilhafter Weise eng, weist jedoch wegen der im wesentlichen zur Erzielung eines großen tragenden Kolbenquerschnittes im Bereich des Zahnstangenprofi-Ies getroffenen Hintereinanderanordnung von Ausnehmung und Zahnstangenprofil eine relativ großeίο the rack profile in the direction of the piston axis successive sections of the guide piston part and the axes of the control valve and Steering shaft arranged parallel to each other This power steering is built in due to its piston gradation advantageously narrow, but has because of the essential to achieve a large load-bearing Piston cross-section in the area of the rack profile made arrangement of recess one behind the other and rack profile a relatively large one
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht im wesentlichen darin, eine Servolenkung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine kurze, relativ schmale und kompakte Bauform aufweistThe object underlying the invention is essentially to provide a power steering system To create the type mentioned at the beginning, which has a short, relatively narrow and compact design
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der die Ausnehmung für die Lenkmutter enthaltende Axialabschnitt des Führungskolbenteiles auch das Zahnstangenprofil aufweist und die Längsachse der Ausnehmung parallel zur Zahnfußebene des Zahnstangenprofils und die Längsachse des Steuerschiebers senkrecht zur Längsachse der Lenkwelle verläuftThis object is achieved according to the invention in that the recess for the steering nut containing axial section of the guide piston part also has the rack profile and the longitudinal axis the recess parallel to the tooth root plane of the rack profile and the longitudinal axis of the control slide runs perpendicular to the longitudinal axis of the steering shaft
Durch die Erfindung ist eine Servolenkung geschaffen, deren Getriebegehäuse praktisch nicht langer baut als es zur Unterbringung des Zahnsegmentes und des Arbeitskolbens erforderlich ist Alle für die Steuerung wichtigen Teile sind auf engstem Raum untergebrachtThe invention provides a power steering system, the transmission housing of which is practically not built any longer than it is required to accommodate the toothed segment and the working piston All for the control important parts are housed in a very small space
Die erfindungsgemäße Anordnung des Steuerschiebers ergibt den Vorteil, daß das Getriebegehäuse nicht breiter baut, als es zur alleinigen Unterbringung der Lenkwelle erforderlich ist. Das Getriebegehäuse der erfindungsgemäßen Servolenkung kann infolge seiner kurzen Baulänge aus Sicherheitsgründen unmittelbar an der Stirnwand des Fahrzeuges angeordnet sein, ohne daß die Lenkungskupplung in den Fahrgastraum hineinragt Durch das radiale Einsetzen der Lenkmutter in den Arbeitskolben kann der Kolbendurchmesser klein gehalten werden bzw. abgestuft sein, so daß das Getriebegehäuse in allen Richtungen relativ wenigThe inventive arrangement of the control slide has the advantage that the gear housing does not Builds wider than is necessary to accommodate the steering shaft alone. The gearbox of the Power steering according to the invention can, due to its short overall length, for safety reasons directly the front wall of the vehicle can be arranged without the steering clutch in the passenger compartment protrudes By inserting the steering nut radially into the working piston, the piston diameter be kept small or stepped, so that the gear housing is relatively little in all directions
so Raum beanspruchtso occupies space
Unter bestimmten Lagerbedingungen für die Lenkmutter kann es vorteilhaft sein, wenn die mittlere drehachsnormale Querebene der Lenkmutter in der mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens geringfügigUnder certain storage conditions for the steering nut, it can be advantageous if the middle The transverse plane of the steering nut, normal to the axis of rotation, is slightly in the middle stroke position of the working piston
SS gegenüber der die Achse der Lenkwelle enthaltenden drehachsnormalen Querebene des Lenkgetriebegehäuses versetzt ist Die Lenkung baut jedoch optimal kurz, wenn die Anordnung so getroffen ist daß in der mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens die mittlere Querebene der Lenkmutter in der zur Achse des Arbeitskolbens senkrechten Querebene durch die Achse der Lenkwelle liegen.SS with respect to the transverse plane of the steering gear housing that is normal to the axis of rotation and contains the axis of the steering shaft is offset The steering builds optimally short if the arrangement is made so that in the middle stroke position of the working piston the middle transverse plane of the steering nut in the to the axis of the Working piston lie perpendicular transverse plane through the axis of the steering shaft.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Servolenkung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ausnehmung über ihre Längenerstreckung gleichbleibenden, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist Hierdurch ist es möglich, die Ausnehmung rationell durch Räumen herzustellen.In a further advantageous embodiment of the power steering According to the invention it is provided that the recess is constant over its length, has a substantially rectangular cross-section. This makes it possible for the recess to be produced rationally through spaces.
Ein besonders gedrungener Gesamtquerschnitt ergibt sich bei der Servolenkung nach der Erfindung dadurch, daß der Steuerschieber in dem dem gehäuseinneren Ende der Lenkwelle benachbarten Teil des, Getriebegehäuses gelagert istA particularly compact overall cross-section results in the power steering according to the invention in that that the control slide in the part of the gear housing adjacent to the end of the steering shaft on the inside of the housing is stored
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Servolenkung dargestellt. Es zeigtIn the drawing, two embodiments of the power steering according to the invention are shown. It shows
F i g. 1' den Schnitt in der die Achse des Steuerschiebers und der Lenkwelle enthaltenden Durchmesserebene der Lenkung des ersten Ausführungsbeispieles nach Linie I-1 der F ig. 2,F i g. 1 'the section in the diameter plane containing the axis of the control slide and the steering shaft the steering of the first embodiment along line I-1 of FIG. 2,
F i g. 2 den Längsschnitt durch die Lenkung des ersten Ausführungsbeispieles gemäß Linie U-II in F i g.! undF i g. 2 shows the longitudinal section through the steering of the first exemplary embodiment along line U-II in FIG. and
F i g. 3 einen Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispieles. i$ F i g. 3 shows a longitudinal section of the second embodiment. i $
Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich ist, weist das Getriebegehäuse 10 dieser erfindungsgemäßen Lenkung jeweils einen im Durchmesser abgestuften Arbeitszylinder U auf, in dessen engem Zylinderteil 38a ein Arbeitskolben 12 axialverschiebbar geführt ist, der entsprechend der Zylinderabstufung sowohl mit einem im Durchmesser erweiterten Kolbenteil 12a für seine gegenüber einem weiten Zylinderteil 38 wirksame Arbeitsfläche als auch mit einem im Durchmesser verengten Führungskolbenteiles 126 versehen ist Durch die Verengung des Führungskolbenteiles 126 baut das Gehäuse 10 sehr schmal. Im Führungskolbenteil 126 des Arbeitskolbens 12 ist eine Lenkmutter 13, die über einen Kugelumlauf 14 mit einer Lenkschnecke 15 schraubbeweglich verbunden ist, an den Lagerstellen 13a und 136 drehbar und axial unverschiebbar gelagert In einer Ausbuchtung 16 des Getriebegehäuses 10 ist eine Lenkwelle 17 gelagert die ein Zahnsegment 18 aufweist, das mit einem Zahnstangenprofil 19 im engeren Führungskolbenteil 126 des Arbeitskolbens 12 im Zahneingriff steht Das Getriebegehäuse 10 ist ferner mit einer Gehäusebohrung 20 versehen, in die ein Steuerschieber 21 unmittelbar eingesetzt ist, durch den die Zu- und Ableitung des Druckmittels zu den Arbeitsräumen 22 und 23 des Arbeitszylinders 11 beiderseits des Arbeitskolbens 12 gesteuert wird.As shown in FIGS. 1 and 2 shows that Gear housing 10 of this steering system according to the invention each have a stepped diameter Working cylinder U, in the narrow cylinder part 38a of which a working piston 12 is guided in an axially displaceable manner, the according to the cylinder gradation both with a piston part 12a enlarged in diameter for its compared to a wide cylinder part 38 effective working surface as well as with a diameter narrowed guide piston part 126 is provided Housing 10 very narrow. In the guide piston part 126 of the working piston 12 is a steering nut 13, which has a The recirculating ball 14 is connected to a steering worm 15 such that it can be screwed, at the bearing points 13a and 136 rotatably and axially immovably mounted. In a bulge 16 of the gear housing 10 is a Steering shaft 17 is mounted which has a toothed segment 18, which with a rack profile 19 in the narrower The guide piston part 126 of the working piston 12 is in tooth engagement. The transmission housing 10 is also provided with a housing bore 20 into which a control slide 21 is inserted directly through the the supply and discharge of the pressure medium to the working spaces 22 and 23 of the working cylinder 11 on both sides of the working piston 12 is controlled.
Die Längsachse 24 der Lenkweile 17 und die Längsachse 25 des Steuerschiebers 21 liegen in einer gemeinsamen Durchmesserebene /-/ des Getriebegehäuses 10. In der in Fig.2 gezeichneten mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens 12 fallen die drehachsnormale Mittelebene 26 der Lenkmutter 13 und die Durchmesserebene /-/zusammen.The longitudinal axis 24 of the steering shaft 17 and the longitudinal axis 25 of the control slide 21 lie in one common diameter plane / - / of the gear housing 10. In the middle shown in FIG The stroke position of the working piston 12 is the center plane 26 of the steering nut 13, which is normal to the axis of rotation, and the Diameter plane / - / together.
Der Arbeitskolben 12 ist radial außen gegenüber der im Durchmesser weiten Wand 38 des Arbeitszylinders U durch eine Dichtung 37 und radial innen durch eine Dichtung 39 gegenüber einer Dichtungshülse 40 abgedichtet. Die Dichtungshülse 40 umschließt konzentrisch ein Spindelteil 41 der Lenkschnecke 15. Die Dichtungshülse 40 ist mit einem Gehäusestirndeckel 42 einteilig ausgeführt, in dem das Spindelteil 41 axial und radial mittels einer Lageranordnung 46 gelagert ist. Der Gehäusestirndeckel 42 ist mittels Schrauben 43 am Getriebegehäuse 10 befestigt und gegenüber dem Arbeitszylinder U durch einen O-Ring 44 sowie gegenüber dem Spindelteil 41 durch einen weiteren O-Ring 45 abgedichtet.The working piston 12 is radially outwardly opposite the wall 38 of the working cylinder with a wide diameter U through a seal 37 and radially inward through a seal 39 with respect to a sealing sleeve 40 sealed. The sealing sleeve 40 concentrically encloses a spindle part 41 of the steering worm 15. The Sealing sleeve 40 is made in one piece with a housing end cover 42, in which the spindle part 41 is axial and is mounted radially by means of a bearing arrangement 46. The housing end cover 42 is by means of screws 43 on Gear housing 10 attached and opposite the working cylinder U by an O-ring 44 as well sealed with respect to the spindle part 41 by a further O-ring 45.
Die Lenkschnecke 15 ist bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 und 2 an ihrem der Lageranordnung 46 abgewendeten Ende über den Kugelumlauf 14, die Lenkmutter 13 und ein Schrägkugellager 47 radial im Arbeitskolben 12 abgestütztThe steering worm 15 is in the embodiment of FIG. 1 and 2 on their bearing assembly 46 remote end via the recirculating ball 14, the steering nut 13 and an angular contact ball bearing 47 radially in the Working piston 12 supported
Steuerschiebers 21 am gehäuseinneren Ende 69 der Lenkwelle 17 befindet sich derselbe in Einbaulage oberhalb des Arbeitszylinders U, so daß eine wirksame Betriebsentlüftung der Arbeitsraum 22 und 23 über den Steuerschieber gewährleistet istControl slide 21 on the inside end 69 of the steering shaft 17 is the same in the installed position above the working cylinder U, so that an effective operational ventilation of the working space 22 and 23 via the Control slide is guaranteed
Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.3) der Erfindung ist der Lenkspindelaustritt auf die gegenüber der Ausführung nach den F i g. 1 und 2 entgegengesetzte Seite des Getriebegehäuses verlegt, wodurch der Abstand Lenkspindelaustritt-Lenkwellenmitte sehr klein ist und das Getriebegehäuse insgesamt sehr kurz bautIn the second embodiment (Figure 3) of the Invention is the steering spindle outlet on the opposite to the embodiment according to the F i g. 1 and 2 opposite Side of the gear housing relocated, which means that the distance between the steering spindle outlet and the center of the steering shaft is very high is small and the transmission housing is very short overall
Ein Getriebegehäuse 410 weist einen im Durchmesser abgestuften Arbeitszylinder 411 auf, in dem ein entsprechend abgestufter Arbeitskolben 412 verschiebbar geführt ist Der Arbeitskolben 412 ist durch seinen weiten Kolbenteil 412a mittels einer Dichtung 437 gegenüber dem weiten Zyiinderteil 438 abgedichtet und über sein enges Führungskolbenteil 4126 im engen Zylinderteil 438a radial geführt Im Führungskolbenteil 4126 ist eine Lenkmutter 413, die über einen Kugelumlauf 414 mit einer Lenkschnecke 415 schraubbeweglich verbunden ist, an Lagerstellen 413a und 4136 drehbar und axial unverschiebbar gelagert In einer Ausbuchtung 416 des Getriebegehäuses 410 ist eine Lenkwelle 417 gelagert, die ein Zahnsegment 418 aufweist, das mit einem Zahnstangenprofil 419 im engen Führungskolbenteil 4126 im Zahneingriff steht.A gear housing 410 has a working cylinder 411 graduated in diameter, in which a The working piston 412 is guided by its wide piston part 412a is sealed off from the wide cylinder part 438 by means of a seal 437 and Radially guided in the guide piston part via its narrow guide piston part 4126 in the narrow cylinder part 438a 4126 is a steering nut 413, which can be screwed via a recirculating ball 414 with a steering worm 415 is connected, rotatably and axially immovably mounted at bearing points 413a and 4136 In a Bulge 416 of the gear housing 410 is mounted on a steering shaft 417 which has a toothed segment 418 which is in tooth engagement with a rack profile 419 in the narrow guide piston part 4126.
Die Achse der Lenkwelle 417 liegt in einer Durchmesserebene V/-V7des Getriebegehäuses 410. In der in F i g. 3 gezeichneten mittleren Hubstellung des Arbeitskolbens 412 weisen die drehachsnormale Mittelebene 426 der Lenkmutter 413, in der auch die Achse des Steuerschiebers liegt, und die Durchmesserebene VI-VI einen nur geringfügigen Abstand voneinander auf, so daß das Getriebegehäuse kurz baut.The axis of the steering shaft 417 lies in a diameter plane V / -V7 of the gear housing 410. 3 drawn middle stroke position of the working piston 412 have the normal axis of rotation center plane 426 of the steering nut 413, in which the axis of the control slide is located, and the diameter plane VI-VI only a slight distance from each other, so that the gear housing is short.
Ein mit der Lenkschnecke 415 starr verbundenes Lenkspindelteil 441 tritt an derjenigen Gehäusestirnseite 471 aus dem Getriebegehäuse 410 heraus, die dem engen Führungskolbenteil 4126 des Arbeitskolbens 412 benachbart ist. Hierdurch kann ein Abstand 474 zwischen Lenkwellenachse und Gehäusestirnseite 471 kleingehalten werden. Eine zentrische Öffnung 472 des Arbeitskolbens 412 ist an dem weiten Ende des Arbeitskolbens durch einen Schraubverschlußdeckel 473 druckdicht verschlossen, so daß eine besondere Dichtungshülse zwischen Arbeitskolben 412 und Lenkspindelteil 441 nicht erforderlich istA steering spindle part 441 rigidly connected to the steering worm 415 occurs on that housing face 471 out of the gear housing 410, which the narrow guide piston part 4126 of the working piston 412 is adjacent. This allows a distance 474 between the steering shaft axis and the housing end face 471 be kept small. A central opening 472 of the working piston 412 is at the wide end of the Working piston closed pressure-tight by a screw cap 473, so that a special Sealing sleeve between working piston 412 and steering spindle part 441 is not required
Bei den beiden Lenkungen der Fig. 1, 2 und 3 ist jeweils folgende gemeinsame Anordnung vorgesehen:In the two steering systems of FIGS. 1, 2 and 3, the following common arrangement is provided in each case:
Die Längsachse 24 der Lenkwelle 17 bzw. 417 und die Längsachse 25 des Steuerschiebers 21 stehen senkrecht aufeinander. Die Zahnbreite 27 des Zahnsegmentes 18 bzw. 418 der Lenkwelle 17 bzw. 417 ist annähernd mittig zu der Axialebene //-// des Getriebegehäuses 10 bzw. 410 angeordnet. Der Arbeitskolben 12 bzw. 412 weist eine radiale Ausnehmung 28 bzw. 428 für das Einsetzen der Lenkmutter 13 bzw. 413 auf. Die Längsachse 29 dieser Ausnehmung verläuft senkrecht zur Längsachse 30 bzw. 430 des Arbeitskolbens 12 bzw. 412 und parallel zur Zahnfiißebene 31 des Zahnstangenprofils 19 bzw. 419 am Arbeitskolben 12 bzw. 412.The longitudinal axis 24 of the steering shaft 17 or 417 and the longitudinal axis 25 of the control slide 21 are perpendicular on each other. The tooth width 27 of the toothed segment 18 or 418 of the steering shaft 17 or 417 is approximately in the middle to the axial plane // - // of the gear housing 10 or 410. The working piston 12 or 412 has a radial recess 28 or 428 for the insertion of the steering nut 13 or 413. The longitudinal axis 29 this recess runs perpendicular to the longitudinal axis 30 or 430 of the working piston 12 or 412 and parallel to the tooth root plane 31 of the rack profile 19 or 419 on the working piston 12 or 412.
Die Ausnehmung 28 bzw. 428 liegt in Richtung der Kolbenlängsachse 30 bzw. 430 in Höhe des Zahnstangenprofiles 19 bzw. 419 im Führungskolbenteil 126 bzw. 4126. Durch die Anordnung und Ausbildung der Ausnehmung 28 bzw. 428 ist es möglich, eine Steuerieiste 35 zum Betätigen des Steuerschiebers 21The recess 28 or 428 lies in the direction of the piston longitudinal axis 30 or 430 at the level of the rack profile 19 or 419 in the guide piston part 126 or 4126. Due to the arrangement and design of the Recess 28 or 428, it is possible to have a control bar 35 for actuating the control slide 21
mit der Lenkmutter 13 bzw. 413 einteilig auszuführen und die Lenkmutter 13 bzw. 413 radial in den Arbeitskolben 12 bzw. 412 einzusetzen. Durch die zur Lenkwelle 17 bzw. 417 senkrechte Anordnung des Steuerschiebers 21 wird das Getriebegehäuse 10 bzw. 410 nicht länger und nicht breiter als zur Lagerung der Lenkwelle erforderlich. Der Arbeitszylinder 11 bzw. 411 liegt nahe dem Schnittpunkt der Längsachsen 24 und 25, so daß der Gehäusequerschnitt klein ist. Die erfindungsgemäße Lenkung weist ein Zahnsegment auf, dessen korrespondierendes Zahnstangenprofil am engen Führungskolbenteil des Arbeitskolbens vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich eine Verringerung des Kolben durchmesser gegenüber den bekannten Lenkungen.with the steering nut 13 or 413 perform in one piece and the steering nut 13 or 413 radially in the Insert working piston 12 or 412. Due to the vertical arrangement of the steering shaft 17 and 417 Control slide 21, the gear housing 10 or 410 is no longer and no wider than for storage of the Steering shaft required. The working cylinder 11 or 411 is close to the intersection of the longitudinal axes 24 and 25, so that the housing cross-section is small. The inventive Steering has a toothed segment, the corresponding rack profile of which on the narrow guide piston part of the working piston is provided. This results in a reduction in the piston diameter compared to the known steering systems.
Zur Vereinfachung der Fertigung des Arbeitskolben! durchsetzt die radiale Ausnehmung den Kolber vollständig. Für die Ausnehmung ist ein rechteckigei Querschnitt vorgesehen, wie bei 36 in F i g. 2 bzw. 436 ir Fig.3 angedeutet ist, so daß die Ausnehmung durcl Räumverfahren hergestellt werden kann.To simplify the production of the working piston! the radial recess penetrates the piston Completely. A rectangular cross-section is provided for the recess, as at 36 in FIG. 2 or 436 ir Fig.3 is indicated, so that the recess durcl Broaching process can be produced.
Es ist selbstverständlich möglich, ein oder mehrere Merkmale der einen Ausführung bei der anderer gezeigten Ausführung zu verwenden.It is of course possible to have one or more features of one design in the other to use the version shown.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (4)
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