DE3740052A1

DE3740052A1 - Steering mechanism for a power-assisted steering system

Info

Publication number: DE3740052A1
Application number: DE19873740052
Authority: DE
Inventors: Dieter Elser; Erwin Wiedemann; Walter Kogel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1986-12-05
Filing date: 1987-11-26
Publication date: 1988-06-09

Abstract

A steering mechanism for a power-assisted steering system for motor vehicles is provided with two steering circuits separated hydraulically from each other, one steering circuit being supplied with hydraulic fluid by a pump (19) driven by a motor (20) and the second steering circuit being supplied by a wheel-driven pump (22). A control slide valve (9, 10), a control sleeve (3) surrounding the control slide valve, a torsion bar (2) and a piston (5) which increases the manual steering power and has cylinder chambers (7, 8) are furthermore provided. A second torsion bar (27) is arranged in the steering mechanism housing and this torsion bar is likewise connected at one end to the control slide valve (9, 10) and at its other end to the control sleeve (3). The two torsion bars (2, 27) are connected in parallel and one of the two torsion bars is connected at one end to the control slide valve (9, 10) or the control sleeve, with a symmetrical play for both directions of rotation. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Lenkgetriebe für eine Hilfskraft lenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a steering gear for an assistant steering according to the preamble of claim 1.

Ein Lenkgetriebe dieser Art ist z.B. aus der DE-PS 29 18 975 bekannt. Ebenso ist in der DE-OS 31 09 851 eine Hilfskraftlen kung mit zwei voneinander unabhängigen Lenkkreisen beschrie ben, wobei die Pumpe für einen Lenkkreis von einem Antriebs motor aus und die Pumpe des anderen Lenkkreises über ein Rad angetrieben wird.A steering gear of this type is e.g. from DE-PS 29 18 975 known. Also in DE-OS 31 09 851 is an assistant described with two independent steering circuits ben, the pump for a steering circuit from a drive engine off and the pump of the other steering circuit via a wheel is driven.

Bei derartigen Zweikreislenkanlagen mit einer radgetriebenen und mit einer motorgetriebenen Pumpe soll die hydraulische Unterstützung des Kreises mit der motorgetriebenen Pumpe so stark ausgebildet sein, daß Rangiervorgänge durchgeführt wer den können. Dies bedeutet, daß der zweite Kreis mit der rad getriebenen Pumpe ein zusätzliches hydraulisches Potential darstellt. Aus Sicherheitsgründen ist der zweite Kreis je doch erforderlich.In such two-circuit steering systems with a wheel-driven and with a motor-driven pump, the hydraulic Support the circuit with the motor driven pump so be well trained to carry out shunting operations that can. This means that the second circle with the rad driven pump an additional hydraulic potential represents. The second circle is for security reasons nevertheless required.

Nachteilig dabei ist aber, daß im Vergleich zu einer Ein kreislenkung damit ein höheres Gesamtpotential der Hydraulik vorliegt, welches u.U. sogar doppelt so hoch sein kann. Da durch besteht die Gefahr von Beschädigungen an dem Fahrzeug, denn aufgrund des hohen Gesamtpotentiales bzw. der hohen Ser voverstärkung kann das Fahrzeug nahezu unbemerkt vom Fahrer auch in sehr unebenem Gelände noch sicher gelenkt werden.The disadvantage here, however, is that compared to an one circular steering thus a higher overall potential of the hydraulics is present, which may can even be twice as high. There there is a risk of damage to the vehicle, because of the high overall potential or the high Ser The driver can hardly notice the reinforcement can still be steered safely even on very uneven terrain.

Es ist zwar bereits bekannt, für die Zuschaltung des zweiten Kreises eine geringfügig höhere Kraft am Lenkrad vorzusehen, aber diese wird häufig nicht erkannt. Dadurch fährt der Fah rer auch in einem schwierigen Gelände mit einer überhöhten Geschwindigkeit, was zu Überbeanspruchung und zu Beschädigun gen an Fahrzeugteilen führen kann.It is already known for the connection of the second To provide a slightly higher force on the steering wheel, but this is often not recognized. This drives the driver rer even in difficult terrain with an inflated Speed, resulting in overuse and damage can lead to vehicle parts.

Task and solution

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hilfskraftlenkung der eingangs erwähnten Art zu schaf fen, bei der unter Beibehaltung des zweiten Lenkkreises, der aus Sicherheitsgründen erforderlich ist, keine Überbeanspru chung oder Beschädigung von Teilen aufgrund eines übergroßen Gesamtpotentiales entsteht.The present invention is therefore based on the object to create a power steering system of the type mentioned fen, while maintaining the second steering circle, the required for safety reasons, no overuse Damage or damage due to oversized parts Overall potential arises.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is characterized by solved the part of claim 1 mentioned features.

Durch die Anordnung eines zweiten Drehstabes, der die hydrau lische Verstärkung über einen Kreis vorzugsweise den Kreis für die radangetriebene Pumpe, regelt, wird auf relativ ein fache Weise eine Überbeanspruchung von Lenkungsteilen vermie den. Durch die spielbehaftete Verbindung des zweiten Drehsta bes wird nämlich dieser erst ab einem bestimmten Winkel ak tiv bzw. wirksam. Dies bedeutet, daß der zweite Drehstab erst dann aktiviert wird, wenn im ersten Kreis ein bestimm ter Druck erzeugt worden ist, was z.B. der Maximaldruck sein kann. By arranging a second torsion bar, the hydrau reinforcement via a circle, preferably the circle for the wheel-driven pump, regulates, is on relatively avoids excessive stress on steering parts the. Through the playful connection of the second rotary sta This becomes namely only from a certain angle ak active or effective. This means that the second torsion bar is only activated when a certain one in the first circle pressure has been generated, e.g. be the maximum pressure can.

Durch diese Ausgestaltung ist die Sicherheitsfunktion ge währt, andererseits hingegen merkt der Fahrer deutlich, wenn er in den Grenzbereich gerät, denn in diesem Falle müßte er eine deutlich höhere Handkraft aufbringen, da praktisch in diesem Falle beide Drehstäbe verdreht werden müssen, womit zur Aktivierung des zweiten Kreises wesentlich höhere Lenk kräfte erforderlich würden. Trotzdem werden die üblichen Lenkkräfte für Kreis 1 nicht verändert. In Kreis 1 wird der Maximaldruck somit bei einem kleineren Steuerwinkel als bei dem Kreis 2 erreicht.This configuration ensures the safety function, on the other hand, however, the driver clearly notices when he reaches the limit, because in this case he would have to apply a significantly higher hand force, since in this case practically both torsion bars have to be turned, which activates the second circle much higher steering forces would be required. Nevertheless, the usual steering forces for circuit 1 are not changed. In circuit 1 , the maximum pressure is thus achieved with a smaller steering angle than in circuit 2 .

In einfacher Weise ist der zweite Drehstab als Rohr ausgebil det und über den ersten Drehstab geschoben. Im Bedarfsfall wäre auch eine andere Anordnung möglich, aber durch die Aus bildung des zweiten Drehstabes als Rohr kann praktisch die ursprüngliche Baulänge beibehalten werden.In a simple manner, the second torsion bar is designed as a tube det and pushed over the first torsion bar. If necessary a different arrangement would be possible, but by the off formation of the second torsion bar as a tube can practically original length can be retained.

In der EP-OS 00 38 493 ist zwar bereits eine Hilfskraftlen kung beschrieben, bei der ein zweiter Drehstab über einem ersten Drehstab angeordnet ist, aber dabei handelt es sich nicht um eine Zweikreislenkung. Außerdem soll mit diesen beiden Drehstäben eine andere Aufgabe gelöst werden, nämlich ein Ausgleich von unterschiedlich großen Kolbenräumen. Hier zu wirken in einer Drehrichtung beide Drehstäbe, während in der anderen Richtung nur ein Drehstab wirksam ist.In EP-OS 00 38 493 there is already an assistant kung described in which a second torsion bar over a first torsion bar is arranged, but it is not a dual-circuit steering. In addition, with these two torsion bars another task can be solved, namely a compensation of different sized piston spaces. Here to act both torsion bars in one direction of rotation while in only one torsion bar is effective in the other direction.

Das erfindungsgemäße Spiel für die Verbindung des zweiten Drehstabes kann zwischen diesem und dem Steuerschieber ange ordnet sein. Selbstverständlich kann das Spiel jedoch auch am anderen Ende des zweiten Drehstabes zwischen diesem und der Steuerbüchse liegen. The game according to the invention for the connection of the second Torsion bar can be between this and the spool to be in order. Of course, the game can also at the other end of the second torsion bar between this and the control box.

Das erfindungsgemäße Spiel kann auf beliebige Weise erreicht werden. Hierzu kann z.B. ein Ende des Drehstabes ein Mitnah meglied aufweisen, das in ein an dem Steuerschieber oder der Steuerbüchse angeordneten Gegenglied eingreift.The game according to the invention can be achieved in any way will. For this, e.g. one end of the torsion bar a mitnah have meglied that in a on the spool or the Control sleeve arranged counter member engages.

Als Mitnahmeglied können ein oder mehrere Zapfen vorgesehen sein, die aus dem Drehstab heraus und mit Spiel in einen Schlitz in dem Steuerschieber ragen.One or more pins can be provided as a driving link be that out of the torsion bar and with play in one Project a slot in the control spool.

Explanation of the invention

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig erläutert:Below is an embodiment of the invention based on the drawing explains in principle:

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zweikreislenkung; Fig. 1 shows a longitudinal section through a dual circuit steering;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung (nur innerer Teil); Fig. 2 is a section along the line II-II of Figure 1 in an enlarged view (only inner part).

Fig. 3 eine Ansicht aus Pfeilrichtung Z der Fig. 2; Fig. 3 is a view from the direction of arrow Z of Fig. 2;

Fig. 4 ein Druck/Kraftdiagramm. Fig. 4 is a pressure / force diagram.

Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe ist grundsätzlich von be kanntem Aufbau, wie es z.B. in der DE-PS 29 18 975 beschrie ben ist, weshalb nachfolgend nur auf die erfindungsgemäßen Teile näher eingegangen wird. The steering gear according to the invention is basically from be known structure, e.g. described in DE-PS 29 18 975 ben is, which is why only the inventive Parts will be discussed in more detail.

Eine Lenkspindel 1 steht über einem ersten Drehstab 2 mit ei ner Steuerbüchse 3 in Verbindung. Ein Teil der Steuerbüchse 3 ist als Gewindespindel 4 ausgebildet, die über eine Kugel umlaufmutter 5 mit Kugeln 6 zusammenarbeitet. Die Kugelum laufmutter 5 dient gleichzeitig als Arbeitskolben mit zwei Druckräumen 7 und 8.A steering spindle 1 is connected via a first torsion bar 2 to a control sleeve 3 . Part of the control sleeve 3 is designed as a threaded spindle 4 , which works with balls 6 via a ball nut 5 . The Kugelum nut 5 also serves as a piston with two pressure chambers 7 and 8th

An der Lenkspindel 1 sind Steuerschieber 9 und 10 gebildet. Der Steuerschieber 9 arbeitet mit einem Teil 3 A der Steuer büchse 3 zusammen, während der Steuerschieber 10 mit einem Teil 3 B zusammenarbeitet. Die genannten Teile stellen zwei axial hintereinander angeordnete Drehschieberventile dar. Durch das erste Drehschieberventil mit dem Steuerschieber 9 und dem Steuerbüchsenteil 3 A wird ein innerhalb des Getriebe gehäuses vorgesehener aus dem Arbeitskolben 5 und den beiden Druckräumen 7 und 8 bestehender Lenkmotor angesteuert. Hier zu erhält der Druckraum 8 in bekannter Weise durch das Zusam menwirken der Schlitze und Stege zwischen dem Steuerschieber 3 A und der Steuerbüchse 9 über eine Drucknut 11 und der Druckraum 7 über die Drucknut 12 und einem Spalt zwischen der Kugelumlaufmutter 5 und der Steuerbüchse 3 Drucköl. Durch ein Verschieben der Kugelumlaufmutter bzw. des Arbeits kolbens 5 wird ein mit dem Lenkgestänge verbundenes Ritzel 13 verstellt.Control slides 9 and 10 are formed on the steering spindle 1 . The spool 9 works with a part 3 A of the control sleeve 3 , while the spool 10 cooperates with a part 3 B. The parts mentioned represent two axially arranged rotary slide valves. The first rotary slide valve with the control slide 9 and the control sleeve part 3 A controls a steering motor provided within the gear housing and consisting of the working piston 5 and the two pressure chambers 7 and 8 . Here to get the pressure chamber 8 in a known manner by the interaction of the slots and ridges between the spool 3 A and the control sleeve 9 via a pressure groove 11 and the pressure chamber 7 via the pressure groove 12 and a gap between the ball nut 5 and the control sleeve 3 pressure oil . By moving the ball nut or the working piston 5 , a pinion 13 connected to the steering linkage is adjusted.

Ein weiterer an ein Lenkgestänge angeschlossener Lenkmotor 14 mit Druckräumen 15 und 16 erhält über Druckleitungen 17 und 18 Druckmittel. Die Steuerung des Druckmittels erfolgt durch das erste Drehschieberlenkventil, das aus dem Steuer schieber 10 und dem Steuerbüchsenbereich 3 B besteht. Another steering motor 14 connected to a steering linkage with pressure chambers 15 and 16 receives pressure medium via pressure lines 17 and 18 . The pressure medium is controlled by the first rotary slide steering valve, which consists of the control slide 10 and the control bushing area 3 B.

Die Druckmittelzuleitung zu dem ersten Lenkkreis erfolgt über eine Pumpe 19, die von einem Motor 20 aus angetrieben und von einem Druckmittelbehälter 21 aus mit Druckmittel, im allgemeinen Öl, versorgt wird.The pressure medium supply to the first steering circuit takes place via a pump 19 which is driven by a motor 20 and is supplied with pressure medium, generally oil, from a pressure medium container 21 .

Der zweite Lenkungskreis mit dem Steuerschieber 9 und dem Steuerbüchsenbereich 3 A wird über eine Pumpe 22 mit einem Druckmittelbehälter 23 mit Öl versorgt. Der Antrieb der Pumpe 22 erfolgt über ein Rad 24.The second steering circuit with the control slide 9 and the control sleeve area 3 A is supplied with oil via a pump 22 with a pressure medium container 23 . The pump 22 is driven by a wheel 24 .

Der erste Drehstab 2 ist in üblicher Weise über einen Quer stift 25 mit dem Steuerschieber 9 bzw. 10 fest verbunden. Am anderen Ende übernimmt ein weiterer Querstift 26 die Verbin dung mit der Steuerbüchse 3.The first torsion bar 2 is connected in a conventional manner via a cross pin 25 with the control slide 9 or 10 . At the other end, another cross pin 26 takes over the connec tion with the control sleeve 3rd

Über den ersten Drehstab 2 ist ein zweiter Drehstab 27 in Rohrform geschoben. An dem von der Spindel 1 abgewandten Ende ist der zweite Drehstab 27 ebenfalls über den Querstift 26 fest mit der Steuerbüchse 3 verbunden. Am vorderen Ende hingegen weist der zweite Drehstab zwei vorragende Zapfen 28 auf, die mit Spiel in einem Schlitz 29 des Steuerschiebers 9 bzw. 10 liegen. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, liegt in Neutralstellung ein symmetrisches Spiel für beide Seiten vor.A second torsion bar 27 in tubular form is pushed over the first torsion bar 2 . At the end facing away from the spindle 1 , the second torsion bar 27 is also fixedly connected to the control bushing 3 via the transverse pin 26 . At the front end, on the other hand, the second torsion bar has two protruding pins 28 which lie with play in a slot 29 of the control slide 9 or 10 . As can be seen from FIG. 3, there is symmetrical play for both sides in the neutral position.

Beim Auslenken tritt nun in üblicher Weise über den ersten Drehstab 2 eine Verstärkung der Lenkkraft ein. Aufgrund des Spieles zwischen den Zapfen 28 und den Wänden des Schlitzes 29 wird der zweite Drehstab 27 noch nicht wirksam. Erst nach einem vorgewählten Verdrehwinkel kommt eine Flanke des Zap fens 28 zur Anlage an einer der Schlitzwände, wodurch auch der zweite Drehstab 27 wirksam wird. When deflecting, the steering force is now increased in the usual way via the first torsion bar 2 . Due to the play between the pin 28 and the walls of the slot 29 , the second torsion bar 27 is not yet effective. Only after a preselected angle of rotation does a flank of the pin 28 come into contact with one of the diaphragm walls, as a result of which the second torsion bar 27 also takes effect.

Aus dem in der Fig. 4 dargestellten Diagramm wird die Funk tionsweise hinsichtlich Steuerwinkel bzw. Steuerweg s und dem Druck in den beiden Lenkkreisen sowie der aufzubringen den Handkraft deutlich.From the diagram shown in FIG. 4, the mode of operation with regard to the steering angle or control path s and the pressure in the two steering circuits and the manual force to be applied is clear.

Die Kurve KI zeigt den Druckanstieg im Kreis 1 über dem Ver drehweg. Die Linie FI zeigt die hierzu aufzubringende Hand kraft über dem Weg. Bei einem bestimmten Verdrehweg SI wird der zweite Drehstab 27 wirksam, womit sich der Knick in der Linie FI und damit eine steiler ansteigende Handkraft FI+ FII ergibt. Die Kurve KII zeigt das Verhältnis von Verdreh winkel zum Druck in dem zweiten Kreis.The curve KI shows the pressure increase in the circle 1 over the travel path. The FI line shows the hand force to be applied over the path. With a certain torsion path SI , the second torsion bar 27 takes effect, which results in the kink in the line FI and thus a steeply increasing hand force FI + FII . The curve KII shows the ratio of the angle of rotation to the pressure in the second circle.

Wie ersichtlich ist ab einem Verdrehweg SI eine deutlich höhere Handkraft notwendig. Das Lenkgetriebe zeigt praktisch eine Sprungfunktion. Ohne die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung des zweiten Drehstabes 27 würde sich die Hand kraft FI auch ab dem Verdrehweg SI, entsprechend der gestri chelten Linie fortsetzen.As can be seen, a significantly higher hand force is required from a SI twist path. The steering gear practically shows a jump function. Without the arrangement and design of the second torsion bar 27 according to the invention, the hand force FI would also continue from the twist path SI , corresponding to the dashed line.

Claims

1. steering gear for an auxiliary power steering for motor vehicles with two hydraulically separate steering circuits, one steering circuit being supplied with pressure medium by a pump driven by a motor and the second steering circuit being supplied with pressure medium by a wheel-driven pump, which is a control slide arranged in a steering gear housing, one of which Control spool surrounding control bushing, a torsion bar and a piston which increases the steering hand force with cylinder spaces, the torsion bar being connected with one end to the control spool without play and with its other end to the control bushing, characterized in that in addition a second torsion bar ( 27 ) is arranged in the steering gear housing, which is also connected at one end to the control slide ( 9 , 10 ) or a part connected to the control slide and at its other end to the control sleeve ( 3 ) or a part connected to the control sleeve, whereby both torsion bars ( 2 , 27 ) are arranged in a parallel circuit and one of the two torsion bars is connected at one end with a symmetrical play for both directions of rotation to the control slide ( 9 , 10 ) or the control sleeve.

2. Steering gear according to claim 1, characterized in that the second torsion bar ( 27 ) is designed as a tube and is pushed over the first torsion bar ( 2 ).

3. Steering gear according to claim 1 or 2, characterized in that the first torsion bar ( 2 ) is assigned to the circle which is associated with the motor-driven pump ( 19 ) and the second torsion bar ( 27 ) with the circuit which is driven by the wheel-driven pump ( 22 ) is supplied with pressure medium.

4. Steering gear according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the play of the second torsion bar ( 27 ) between this and the control slide ( 9 , 10 ) is arranged.

5. Steering gear according to claim 4, characterized in that the end of the second torsion bar ( 27 ) has a driving member ( 28 ) which engages in a of the control slide ( 9 , 10 ) arranged counter member ( 29 ).

6. Steering gear according to claim 5, characterized in that the second torsion bar ( 27 ) at its end facing the control slide ( 9 , 10 ) has projecting pins ( 28 ) which with play in a slot ( 29 ) in the control slide ( 9 , 10 ) are led.

7. Steering gear according to one of claims 1-6, characterized in that the game is chosen so large that the associated torsion bar ( 27 ) only when the maximum pressure for the other ren steering circuit ( 45 ) in engagement with the control slide ( 9th , 10 ) or the control box.