DE2927039A1 - HYDRAULIC AUXILIARY STEERING - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einer Pumpe, einem Lenkungsventil und einem Arbeitszylinder mit zwei Arbeitsräumen, wobei an den von dem Lenkungsventil zu den Arbeitsräumen führenden hydraulischen Verbindungsbohrungen oder Verbindungsleitungen Drosselstellen angeordnet sind.The invention relates to a hydraulic power steering system for motor vehicles, with a pump, a steering valve and a working cylinder with two working spaces, throttling points being arranged on the hydraulic connecting bores or connecting lines leading from the steering valve to the working spaces.
Bei einer derartigen Lenkung wird die Handkraft am Lenkrad hydraulisch unterstützt. Das für einen Lenkvorgang erforderliche Drucköl wird von einer motor-getriebenen Pumpe gefördert. Das Steuerventil leitet beim Lenken und bei entsprechender Gegenkraft an den Rädern das Drucköl auf eine Seite des Arbeitszylinders in einen Arbeitsraum. Die dadurch entstehende Kraft unterstützt die Drehbewegung am Lenkrad und nimmt dem Fahrer den größten Teil der erforderlichen Lenkarbeit ab.With such a steering, the hand force on the steering wheel is supported hydraulically. The pressure oil required for a steering process is delivered by a motor-driven pump. The control valve conducts when steering and with a corresponding counterforce on the wheels, the pressure oil on one side of the working cylinder in a working space. The resulting force supports the turning movement of the steering wheel and relieves the driver of most of the necessary steering work.
Bei einer Zahnstangen-Hydrolenkung z.B. sind die Spurstangen im allgemeinen an den linken und rechten Stirnseiten der Zahnstange angeschlossen.In the case of a rack and pinion power steering, for example, the tie rods are generally connected to the left and right end faces of the rack.
Zur Betätigung der Lenkung wird jeweils der entsprechende Arbeitsraum des Arbeitszylinders mit Drucköl gefüllt, während gleichzeitig der andere Arbeitsraum durch die Kolbenbewegung entleert wird. Nachteilig dabei ist jedoch, daß bei Fahrzeugen die bei Geradeausfahrt sehr feinfühlig reagieren, sich ein "nervöses" Fahrzeugverhalten ergibt. Bei kurzem Anreißen am Lenkrad neigen solche Fahrzeuge auch oft zum Pendeln um die Geradeausfahrt (Nachschwingen). Der Kolben des Arbeitszylinders führt dabei entsprechende Axialbewegungen um die Mitte aus. Dies bedeutet, es stellen sich hydraulische Schwingungen im Lenksystem ein.To operate the steering, the corresponding working space of the working cylinder is filled with pressurized oil, while at the same time the other working space is emptied by the piston movement. The disadvantage here, however, is that vehicles which react very sensitively when driving straight ahead result in "nervous" vehicle behavior. If the steering wheel is scratched for a short time, such vehicles often tend to oscillate around straight-ahead travel (reverberation). The piston of the working cylinder executes corresponding axial movements around the center. This means that hydraulic oscillations occur in the steering system.
Aus diesem Grunde ist es deshalb bereits bekannt in den von dem Lenkungsventil zu den Arbeitsräumen führenden Hydraulikleitungen Drosselstellen vorzusehen. Durch diese Maßnahme werden die nachteiligen Schwingungen vermieden. Von Nachteil dabei ist jedoch, daß auch das Ansaugen in einem Arbeitsraum nur über die Drossel erfolgen kann. Dadurch ergibt sich nun das Problem, daß bei schnellen Lenkbewegungen die Mechanik die hydraulische Unterstützung "überholt". Dies bedeutet, daß dabei dasFor this reason, it is therefore already known to provide throttle points in the hydraulic lines leading from the steering valve to the working spaces. This measure avoids the disadvantageous vibrations. The disadvantage here, however, is that the suction in a work space can only take place via the throttle. As a result, the problem arises that the mechanics "overtakes" the hydraulic support when the steering movement is rapid. This means that doing the
Nachsaugen von Öl nicht schnell genug erfolgen kann, so daß ein harter Punkt bzw. eine kurzzeitige Erhöhung der Handkraft am Lenkrad eintritt. Aus diesem Grunde konnte die Drosselung zur Vermeidung von Schwingungen in der Praxis auch nicht zu stark gewählt werden, weil sonst mit zunehmender Dämpfung das Nachsaugverhalten noch schlechter geworden wäre.Oil cannot be sucked in quickly enough, so that a hard point or a brief increase in manual force on the steering wheel occurs. For this reason, the throttling to avoid vibrations could not be selected too strong in practice, because otherwise the suction behavior would have become even worse with increasing damping.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hilfskraftlenkung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der hydraulische Schwingungen im Lenksystem unter Beibehaltung eines guten Nachsaugverhaltens vermieden werden.The present invention is therefore based on the object of creating a hydraulic power steering system of the type mentioned at the beginning, with which hydraulic vibrations in the steering system are avoided while maintaining good suction behavior.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Hydraulikbohrungen oder Hydraulikleitungen jeweils ein in Richtung zu dem jeweiligen Arbeitsraum hin sich öffnendes, mit einer Drosseldurchgangsbohrung versehenes Rückschlagventil angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in that in each of the hydraulic bores or hydraulic lines there is arranged a check valve which opens in the direction of the respective working space and is provided with a throttle through hole.
Durch das erfindungsgemäße Rückschlagventil wird praktisch eine "Einwegdrossel" geschaffen. Hydrauliköl, das zu dem jeweiligen Arbeitsraum strömt, kann durch das geöffnete Rückschlagventil im wesentlichen ungedrosselt in den Arbeitsraum einströmen. Ausströmendes Hydrauliköl wird hingegen gedrosselt, weil es nur durch die Drosseldurchgangsbohrung in dem Rückschlagventil abfließen kann. Durch diese Drosselung wird auf wirksame Weise das Nachschwingen des Fahrzeuges und in manchen Fällen auch zusätzlich Ratterschwingungen im Lenkventil vermieden, denn die Ölsäule gibt einen entsprechendenThe check valve according to the invention practically creates a "one-way throttle". Hydraulic oil that flows to the respective work space can flow into the work space essentially unthrottled through the open check valve. Hydraulic oil flowing out, on the other hand, is throttled because it can only flow off through the throttle through hole in the check valve. This throttling effectively prevents the vehicle from oscillating and, in some cases, also prevents chatter oscillations in the steering valve, because the oil column gives a corresponding effect
Widerstand in Verdrängerrichtung.Resistance in the displacement direction.
Von Vorteil ist es, wenn das Rückschlagventil einen geringen Öffnungswiderstand aufweist.It is advantageous if the check valve has a low opening resistance.
Durch diese Maßnahme kann das Hydrauliköl in den zu füllenden Arbeitsraum ohne großen Widerstand einströmen.As a result of this measure, the hydraulic oil can flow into the working space to be filled without great resistance.
Eine einfache konstruktive Ausgestaltung des Rückschlagventiles besteht darin, daß das Rückschlagventil als Hohlschraube ausgebildet ist, in deren Innenbohrung eine Ventilplatte mit einer Drosselbohrung angeordnet ist, die mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet.A simple structural design of the check valve is that the check valve is designed as a hollow screw, in the inner bore of which a valve plate with a throttle bore is arranged, which works together with a valve seat.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Hohlschraube in das Gehäuse des Arbeitszylinders eingeschraubt ist, wobei der Ventilsitz von einem Absatz in der Innenbohrung gebildet ist und wobei sich eine Schließfeder auf ihrer dem Arbeitszylinder zugewandten Seite an einem mit Preßsitz in der Innenbohrung liegenden Klemmring abstützt.In a further embodiment of the invention it can be provided that the hollow screw is screwed into the housing of the working cylinder, the valve seat being formed by a shoulder in the inner bore and a closing spring on its side facing the working cylinder on a press fit in the inner bore Clamping ring is supported.
Durch diese Maßnahme ist das Rückschlagventil auf einfache Weise in dem Arbeitszylinder integriert.As a result of this measure, the check valve is integrated in the working cylinder in a simple manner.
Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß die Hohlschraube in das Gehäuse des Arbeitszylinders eingeschraubt ist und daß die Hohlschraube an ihrem zum Arbeitszylinder gewandten Ende am Umfang eine Hinterschneidung aufweist in der eine über dieAnother embodiment of the invention is that the hollow screw is screwed into the housing of the working cylinder and that the hollow screw at its end facing the working cylinder has an undercut on the circumference in one over the
Stirnseite der Hohlschraube gespannte Ventilplatte mit einem hakenartigen Ringwulst eingreift und daß die Ventilplatte einen zum Arbeitszylinder hin sich öffnenden Federlappen aufweist.The end face of the hollow screw engages the tensioned valve plate with a hook-like annular bead and that the valve plate has a spring tab which opens towards the working cylinder.
Diese Ausbildung der Hohlschraube stellt eine sehr einfache und billige Lösung dar. Beim Ausströmen des Hydrauliköles aus dem Arbeitszylinder ergibt sich auf einfache Weise eine Drosselung, weil das Öl nur über die Drosselbohrung abfließen kann. Zum Ansaugen hingegen hebt der Federlappen von der Stirnseite ab und das Öl kann ungehindert in den zu füllenden Arbeitsraum einfließen.This design of the hollow screw represents a very simple and inexpensive solution. When the hydraulic oil flows out of the working cylinder, a throttling results in a simple manner because the oil can only flow out through the throttle bore. For suction, however, the spring tab lifts off the front side and the oil can flow unhindered into the working space to be filled.
Erfindungsgemäß kann ferner auch vorgesehen sein, daß die Hohlschraube in das Lenkventilgehäuse eingeschraubt ist, wobei der Ventilsitz auf der dem Lenkventilgehäuse zugewandten Seite durch einen in die Innenbohrung eingepreßten Ventilring gebildet ist und wobei sich eine Schließfeder auf einem Absatz in der Innenbohrung abstützt.According to the invention it can also be provided that the hollow screw is screwed into the steering valve housing, the valve seat on the side facing the steering valve housing being formed by a valve ring pressed into the inner bore and a closing spring being supported on a shoulder in the inner bore.
Durch diese Anordnung ist das Rückschlagventil in dem Lenkventilgehäuse integriert.With this arrangement, the check valve is integrated in the steering valve housing.
Eine einfache konstruktive Lösung ist gegeben, wenn die Hydraulikleitungen am Lenkventilgehäuse und am Arbeitszylinder (Ritzelgehäuse, Endstück) jeweils in einen Ringkanal münden und das Rückschlagventil (Hohlschraube) jeweils in einem der beiden zu einer Hydraulikleitung gehörenden Ringkanäle angeordnet ist.A simple constructive solution is given if the hydraulic lines on the steering valve housing and on the working cylinder (pinion housing, end piece) each open into an annular channel and the check valve (hollow screw) is arranged in one of the two annular channels belonging to a hydraulic line.
Von dem an sich bekannten Ringkanal aus kann dabei das Hydrauliköl über entsprechende Umfangsbohrungen in der Hohlschraube in deren Innenbohrung gelangen oder umgekehrt über die Umfangsbohrungen aus der Innenbohrung in den Ringkanal abfließen.From the ring channel, known per se, the hydraulic oil can get into the inner bore of the hollow screw via corresponding circumferential bores or, conversely, can flow out of the inner bore into the ring channel via the circumferential bores.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen näher dargestellt.An exemplary embodiment is shown in more detail below with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Ansicht einer Zahnstangenlenkung;1: view of a rack and pinion steering;
Fig. 2: Ansicht in Pfeilrichtung nach der Fig. 1;FIG. 2: View in the direction of the arrow according to FIG. 1;
Fig. 3: eine Hohlschraube als Rückschlagventil, die in der Hydraulikleitung im Lenkventil eingeschraubt ist;3: a hollow screw as a check valve which is screwed into the hydraulic line in the steering valve;
Fig. 4: eine Hohlschraube als Rückschlagventil, die in der Hydraulikleitung in dem Arbeitszylinder eingeschraubt ist;4: a hollow screw as a check valve which is screwed into the hydraulic line in the working cylinder;
Fig. 5 und Fig. 6: eine Hohlschraube als Rückschlagventil anderer Bauart, die in der Hydraulikleitung in dem Arbeitszylinder eingeschraubt ist.Fig. 5 and Fig. 6: a hollow screw as a non-return valve of a different type, which is screwed into the hydraulic line in the working cylinder.
Die Zahnstangenlenkung ist von herkömmlichem Aufbau, sie weist ein Lenkventilgehäuse 1 auf, in der eine Lenkspindel 2 gelagert ist. Weiterhin ist ein Ritzelgehäuse 3, ein Zylinderrohr 4 und ein Endstück 5 vorhanden. Eine Zahnstange 6 ist in dem Ritzelgehäuse 3 und dem Endstück 5 gelagert und weist einen nicht näher dargestellten Arbeitskolben 7 auf, der den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume 8 und 9 teilt. Die beiden Arbeitsräume 8 und 9 sind jeweils mit einer Hydraulikleitung 10 bzw. 11 verbunden. Über Ringkanäle 12 bzw. 13 ist die Hydraulikleitung 10 mit dem Ventilgehäuse 1 bzw. dem Endstück 5 verbunden, wobei der Arbeitsraum 8 über den Ringkanal 13 mit Hydrauliköl versorgt wird. Die Hydraulikleitung 11 ist über einen Ringkanal 14 mit dem Ventilgehäuse 1 und über einen Ringkanal 15 mit dem Ritzelgehäuse verbunden, wobei die Ölversorgung des Arbeitsraumes 9 ebenfalls über den Ringkanal 15 erfolgt.The rack and pinion steering is of conventional design; it has a steering valve housing 1 in which a steering spindle 2 is stored. Furthermore, a pinion housing 3, a cylinder tube 4 and an end piece 5 are provided. A rack 6 is mounted in the pinion housing 3 and the end piece 5 and has a working piston 7, not shown in detail, which divides the working cylinder into two working spaces 8 and 9. The two work spaces 8 and 9 are each connected to a hydraulic line 10 and 11, respectively. The hydraulic line 10 is connected to the valve housing 1 or the end piece 5 via ring channels 12 or 13, the working space 8 being supplied with hydraulic oil via the ring channel 13. The hydraulic line 11 is connected to the valve housing 1 via an annular channel 14 and to the pinion housing via an annular channel 15, the oil supply to the working chamber 9 also taking place via the annular channel 15.
Die Rückschlagventile sind nun in den Ringkanälen 12 bis 15 angeordnet, wobei es jeweils ausreichend ist, wenn in jeder der beiden Hydraulikleitungen 10 und 11 jeweils nur ein einziges Rückschlagventil liegt. Die Ausbildung des Rückschlagventiles hängt dabei davon ab, ob es in dem Ringkanal 13 bzw. 15 oder in dem Ringkanal 12 bzw. 14 liegt.The check valves are now arranged in the annular channels 12 to 15, it being sufficient in each case if only a single check valve is located in each of the two hydraulic lines 10 and 11. The design of the check valve depends on whether it is located in the annular channel 13 or 15 or in the annular channel 12 or 14.
Das in der Fig. 3 dargestellte Rückschlagventil ist in dem Ringkanal 12 und 14 in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet, während die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 4 bis 6 in dem Ringkanal 13 und 15 am Arbeitszylinder eingebaut sind.The check valve shown in FIG. 3 is arranged in the annular channel 12 and 14 in the valve housing 1, while the exemplary embodiments according to FIGS. 4 to 6 are installed in the annular channel 13 and 15 on the working cylinder.
Das Rückschlagventil ist, wie dargestellt, als Hohlschraube 16 mit einer Innenbohrung 17 ausgebildet. Über Umfangs- bohrungen 18 kann das Hydrauliköl aus den Ringkanälen 12 bis 15 in die Innenbohrung 17 einströmen oder in sie abfließen.As shown, the check valve is designed as a hollow screw 16 with an inner bore 17. About circumferential Bores 18, the hydraulic oil can flow from the annular channels 12 to 15 into the inner bore 17 or flow into it.
Die Pfeile in den Fig. 3, 4 und 5 deuten die Fließrichtung des Hydrauliköles zur Befüllung eines Arbeitsraumes an. Aus dieser Fließrichtung ergibt sich jeweils die unterschiedliche Anordnung einer Ventilplatte 19, die jeweils mit einer Drosselbohrung 20 versehen ist.The arrows in FIGS. 3, 4 and 5 indicate the direction of flow of the hydraulic oil for filling a work space. The different arrangement of a valve plate 19, which is each provided with a throttle bore 20, results from this flow direction.
Gemäß Fig. 3 ist die Ventilplatte 19 durch eine Schließfeder 21, die sich auf einem Absatz 22 der Innenbohrung 17 abstützt gegen einen Ventilsitz gedrückt, der als Ventilring 23 ausgebildet ist. Der Ventilring 23 ist dabei in die Innenbohrung 17 eingepreßt.According to FIG. 3, the valve plate 19 is pressed against a valve seat, which is designed as a valve ring 23, by a closing spring 21, which is supported on a shoulder 22 of the inner bore 17. The valve ring 23 is pressed into the inner bore 17.
Wie ersichtlich, ist das Ansaugverhalten des Arbeitsraumes 8 oder 9 durch diese Ausbildung des Rückschlagventiles nicht gestört. Bei einer entsprechend schwachen Ausbildung der Schließfeder 21 hebt nämlich die Ventilplatte 19 sehr leicht von dem Ventilsitz 23 ab und das Hydrauliköl kann ungehindert in den zu füllenden Arbeitsraum einfließen. Umgekehrt jedoch, wenn Hydrauliköl aus dem Arbeitszylinder verdrängt wird, kann diese Verdrängung nur über die Drosselbohrung 20 erfolgen.As can be seen, the suction behavior of the working space 8 or 9 is not disturbed by this design of the check valve. In the case of a correspondingly weak design of the closing spring 21, the valve plate 19 lifts up very slightly from the valve seat 23 and the hydraulic oil can flow unhindered into the working space to be filled. Conversely, however, when hydraulic oil is displaced from the working cylinder, this displacement can only take place via the throttle bore 20.
Das in der Fig. 4 dargestellte ebenfalls als Hohlschraube 16 ausgebildete Rückschlagventil erzeugt die gleiche Wirkung. Da diese Hohlschraube 16 jedoch in dem Endstück 5 oder dem Ritzelgehäuse 3 des Arbeitszylinders eingeschraubt ist, dient ein Absatz 24 in der Gehäusebohrung 17 als Ventilsitz, während sich die Schließfeder 21 auf einem Klemmring 25 abstützt, der mit Preßsitz in die Innenbohrung 17 der Hohlschraube 16 eingesetzt ist.The check valve shown in FIG. 4, which is also designed as a hollow screw 16, produces the same effect. Since this hollow screw 16, however, in the end piece 5 or the pinion housing 3 of the working cylinder is screwed in, a shoulder 24 in the housing bore 17 serves as a valve seat, while the closing spring 21 is supported on a clamping ring 25 which is inserted into the inner bore 17 of the hollow screw 16 with a press fit.
Das ebenfalls als Hohlschraube 16 ausgebildete Rückschlagventil nach den Fig. 5 und 6 ist ebenfalls in dem Endstück 5 oder dem Ritzelgehäuse 3 in dem Arbeitszylinder eingeschraubt. Eine Ventilplatte 26 aus federndem Material weist einen hakenartigen Ringwulst 27 auf. Die Ventilplatte 26 ist über die Stirnseite der Hohlschraube 16 gespannt, wobei der hakenartige Ringwulst 27 in einer Hinterschneidung 28 der Hohlschraube 16 einrastet. Die Ventilplatte 26 besitzt ebenfalls eine Drosselbohrung 20. Weiterhin ist sie mit einem Federlappen 29 versehen (s. Fig. 6). Der Federlappen 29 ist dabei etwas größer als der Durchmesser der Innenbohrung 17. Dadurch wird ebenfalls ein Rückschlagventil gebildet. Strömt nämlich das Hydrauliköl von innen nach außen, so hebt der Federlappen 29 von der Innenbohrung 17 ab, so daß es unbehindert in den zu füllenden Arbeitsraum des Arbeitszylinders strömen kann. Im umgekehrten Falle hingegen legt sich dieser Federlappen 29 über die Öffnung der Innenbohrungen 17, so daß das Abfließen des Hydrauliköls nur noch gedrosselt durch die Drosselbohrung 20 durchströmen kann.The check valve, also designed as a hollow screw 16 according to FIGS. 5 and 6, is also screwed into the end piece 5 or the pinion housing 3 in the working cylinder. A valve plate 26 made of resilient material has a hook-like annular bead 27. The valve plate 26 is stretched over the end face of the hollow screw 16, the hook-like annular bead 27 engaging in an undercut 28 of the hollow screw 16. The valve plate 26 also has a throttle bore 20. It is also provided with a spring tab 29 (see FIG. 6). The spring tab 29 is slightly larger than the diameter of the inner bore 17. This also forms a check valve. If the hydraulic oil flows from the inside to the outside, the spring tab 29 lifts off the inner bore 17 so that it can flow unhindered into the working space of the working cylinder to be filled. In the opposite case, however, this spring tab 29 lies over the opening of the inner bores 17, so that the outflow of the hydraulic oil can only flow through the throttle bore 20 in a throttled manner.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch noch andere Arten von Rückschlagventilen möglich.Of course, other types of check valves are also possible within the scope of the invention.
Wesentlich ist lediglich, daß das Rückschlagventil so ausgebildet ist, daß es in Strömungsrichtung zu den Arbeitsräumen öffnet und weiterhin für eine umgekehrte Fließrichtung mit einer Drosselbohrung versehen ist.It is only essential that the check valve is designed so that it opens in the direction of flow to the working spaces and is furthermore provided with a throttle bore for a reverse flow direction.
Statt einer Ventilplatte 19 kann z.B. auch eine Kugel, oder eine kegelförmige Ventilplatte verwendet werden.Instead of a valve plate 19, for example, a ball or a conical valve plate can also be used.
Wenn es aus Raumgründen möglich ist, können die Drosselventile jeweils auch direkt in einer entsprechenden Bohrung oder Nut, die mit dem entsprechenden Arbeitsraum 8 bzw. 9 in Verbindung steht, im Lenkventil 1 angeordnet sein.If it is possible for reasons of space, the throttle valves can each also be arranged in the steering valve 1 directly in a corresponding bore or groove which is connected to the corresponding working space 8 or 9.
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