DE3942096A1 - Car hydraulic steering servo - Google Patents

Car hydraulic steering servo

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DE3942096A1 DE19893942096 DE3942096A DE3942096A1 DE 3942096 A1 DE3942096 A1 DE 3942096A1 DE 19893942096 DE19893942096 DE 19893942096 DE 3942096 A DE3942096 A DE 3942096A DE 3942096 A1 DE3942096 A1 DE 3942096A1
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steering
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Manfred Dr Kahrs
Wilhelm Beer
Joachim Baier
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Alfred Teves GmbH
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    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
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Abstract

The steering servo cylinder (6) is controlled via a proportional valve (150), whose two sections are linked by sprung elements. The valve is operated w.r.t. the mechanical force on the steering, and operates above a set force. The sprung element is inhibited, or the set pressure increased, by a linkage to the vehicle speed related monitor. A servomotor in the correction linkage can alter the sprung setting of the spring element, thus effectively increasing the pressure threshold above which the servo effect operates.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hydraulic power steering system for motor vehicles, according to the preamble of claim 1.

Das Hauptpatent zeigt eine Hilfskraftlenkung, welche sich vor allen Dingen zum Einsatz als Parklenkhilfe eignet, da die hydraulische Hilfskraft lenkmomentabhängig aktiviert wird. Man wird daher die Vorspannkraft, welche das durch die Lenkkraft verschiebbare Bauteil beaufschlagt, so wählen, daß die Verschiebung nur bei relativ hohen Lenk­ kräften, d. h. beim Parkvorgang, erfolgt. Die hydraulische Hilfskraft ist daher auch so hoch bemessen, daß der Ver­ stärkungsfaktor bei höheren Geschwindigkeiten, bei welchen die auftretenden Lenkkräfte geringer sind, zu hoch wäre.The main patent shows an auxiliary steering, which is especially suitable for use as a parking steering aid, because the hydraulic assistant is activated depending on the steering torque becomes. One therefore becomes the pretensioning force which this creates the steering force displaceable component acts, so choose that the shift only at relatively high steering forces, d. H. during the parking process. The hydraulic Assistant is therefore so high that the Ver strengthening factor at higher speeds, at which the steering forces are lower, would be too high.

Aufgabe der Erfindung ist es eine gattungsgemäße Hilfskraft­ lenkung für Kraftfahrzeuge zu schaffen, welche für den Ein­ satz über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraft­ fahrzeuges geeignet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.The object of the invention is a generic assistant to create steering for motor vehicles, which for the one sentence over the entire speed range of the force vehicle is suitable. This object is achieved according to the invention solved by the characterizing feature of claim 1.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung der Vorspannkraft ein gefesseltes Feder­ element eingesetzt, wodurch sich die Bewegung des relativ verschiebbaren Bauteils erst ab einer Mindestlenkkraft ein­ stellen kann. According to a preferred embodiment of the invention a tied spring to generate the preload element used, which affects the movement of the relative displaceable component only from a minimum steering force can put.  

Eine veränderbare Vorspannkraft läßt sich auf besonders günstige Weise dadurch erreichen, daß das Federelement zweiteilig ausgeführt ist und daß die beiden Teile durch Stellmittel beaufschlagbar sind. Dabei läßt sich diese Beaufschlagung besonders einfach realisieren, wenn die Stellmittel zwischen beiden Federelementteilen angeordnet sind.A changeable pretensioning force can be adjusted in particular achieve a favorable way in that the spring element is made in two parts and that the two parts by Actuating means are acted upon. This can be done Realize loading particularly easily if the Adjustment means arranged between the two spring element parts are.

Einen besonders einfachen und kompakten Aufbau erhält man, wenn die Federelemente als Tellerfederpakete oder als elastomere Blöcke ausgebildet sind.A particularly simple and compact structure is obtained if the spring elements as disc spring sets or as elastomeric blocks are formed.

Weitere Vorteile sowie die Funktion der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung anhand eines Aus­ führungsbeispiels.Further advantages and the function of the invention result out of the description below using an off leadership example.

Hierzu zeigt:This shows:

Fig. 1 den hydraulischen Teil einer Hilfskraft­ lenkung einschließlich des gefesselten Federelementes und Fig. 1, the hydraulic part of an auxiliary steering including the tied spring element and

Fig. 2 eine Ausführungsform des Stellantriebes zur Veränderung der Vorspannung des Feder­ elementes. Fig. 2 shows an embodiment of the actuator for changing the bias of the spring element.

Die hydraulische Hilfskraftlenkung gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht aus einer nicht gezeigten mechanischen Lenkung, deren Lenkgetriebegehäuse 150 in Fahrzeugquerrichtung verschiebbar mit dem Fahr­ zeugaufbau verbunden ist. Die Spurstangenkräfte, welche während einer Lenkbetätigung auftreten, werden über das Lenkgetriebegehäuse 150, das gefesselte Federelement 151, den Reaktionsstab 26 und die mit letzterem gelenkig ver­ bundene Schraube 57 am Fahrzeugaufbau abgestützt.The hydraulic power steering system according to the embodiment shown in Fig. 1 consists of a mechanical steering, not shown, the steering gear housing 150 is slidably connected in the vehicle transverse direction with the vehicle construction. The tie rod forces, which occur during a steering operation, are supported on the vehicle body via the steering gear housing 150 , the tethered spring element 151 , the reaction rod 26 and the screw 57 which is articulated with the latter.

Die lenkkraftanhängige Relativverschiebung zwischen dem Lenkgetriebegehäuse 150 und dem Fahrzeugaufbau bewirkt eine Betätigung des Steuerschiebers 13, des Steuerventils 12. Der Steuerschieber 13 liegt unter leichter Vorspannung durch zwei Schraubenfedern mit einer Stirnseite am Kopfteil 65 des Reaktionsstabes 26 an.The relative displacement dependent on the steering force between the steering gear housing 150 and the vehicle body causes the control slide 13 , the control valve 12 to be actuated. The control slide 13 is under slight bias by two coil springs with one end face on the head part 65 of the reaction rod 26 .

Der Steuerschieber 13 weist eine Ringnut 64 auf und ist im Ventilgehäuse 11 gedichtet und verschiebbar gelagert, wobei das Ventilgehäuse 11 gedichtet mit dem Lenkgetriebegehäuse 151 verbunden ist. Das Ventilgehäuse 11 weist radial ver­ laufende Steuerbohrungen 59, 60 und 61 auf, wobei die Ver­ bindung dieser Steuerbohrungen untereinander durch die Stellung des Steuerschiebers 13 bzw. der Ringnut 64 be­ stimmt wird. Entlang der axialen Erstreckung des Ventil­ gehäuses 11 ist die Steuerbohrung 60 zwischen den beiden anderen Steuerbohrungen 59 und 61 angeordnet. Die Steuer­ bohrung 59 ist über die Verbindung 17 mit der Druckseite einer Pumpe 19 verbunden, an welche Verbindung auch die Arbeitskammer 10 des Arbeitszylinders 6 angeschlossen ist. Der Arbeitszylinder 6 ist als Differentialzylinder mit einem Kolben 8 und einer einseitig aus dem Zylinder heraus geführten Kolbenstange 7 ausgebildet, die Kolbenstange 7 besitzt einen Querschnitt, welcher fünzig Prozent des Quer­ schnittes des Kolbens 8 beträgt. Somit ist die Beauf­ schlagungsfläche der Arbeitskammer 9, welche der kolben­ stangenseitigen Arbeitskammerseite 10 gegenüberliegt, doppelt so groß wie die Beaufschlagungsfläche der Arbeits­ kammer 10.The valve spool 13 has an annular groove 64, and is sealed in the valve housing 11 and slidably supported, wherein the valve housing is sealed 11 to the steering gear box 151st The valve housing 11 has radially running control bores 59, 60 and 61 , the United connection of these control bores with one another being determined by the position of the control slide 13 or the annular groove 64 . Along the axial extent of the valve housing 11 , the control bore 60 is arranged between the other two control bores 59 and 61 . The control bore 59 is connected via the connection 17 to the pressure side of a pump 19 , to which connection the working chamber 10 of the working cylinder 6 is connected. The working cylinder 6 is designed as a differential cylinder with a piston 8 and a piston rod 7 guided on one side out of the cylinder, the piston rod 7 has a cross section which is fifty percent of the cross section of the piston 8 . Thus, the exposure area of the working chamber 9 , which is opposite the piston rod-side working chamber side 10 , is twice as large as the exposure area of the working chamber 10 .

Die Arbeitskammer 9 ist durch die Verbindung 15 mit der Steuerbohrung 60 verbunden. Die Verbindung 16 schließt den drucklosen Behälter 18 an die Steuerbohrung 61 an. Zwischen der Verbindung 17 und der Verbindung 16 ist ein Überdruck­ ventil 23 angeordnet, welches im Falle eines Systemüber­ drucks Druckmittel in den Behälter 18 abläßt; parallel zu dem Überdruckventil 23 ist ein Nachsaugventil 22 vorge­ sehen, welches als federbelastetes Rückschlagventil ausge­ führt ist und die Strömungsrichtung zwischen der Leitung 17 und der Verbindung 16 sperrt. Das Nachsaugventil 22 dient dazu, Druckmittel in die Arbeitskammer 10 nachsaugen zu können, wenn die Fahrzeuglenkung ohne hydraulische Unter­ stützung stattfindet. Bei einer solchen Lenkungsbetätigung wird der mit dem Lenkgetriebegehäuse 151 verbundene Arbeitszylinder 6 (die Kolbenstange ist mit einer Spur­ stange verbunden) mechanisch, d. h. durch die Muskelkraft des Fahrers verschoben. Bei einer Lenkrichtung, bei welcher die Kolbenstange 7 im Arbeitszylinder 16 hineingeschoben wird, saugt die Kammer 10 über das Nachsaugventil Druck­ mittel aus dem Behälter 18.The working chamber 9 is connected to the control bore 60 by the connection 15 . The connection 16 connects the pressureless container 18 to the control bore 61 . Between the connection 17 and the connection 16 , an overpressure valve 23 is arranged, which in the case of a system overpressure releases pressure medium into the container 18 ; parallel to the pressure relief valve 23 , a suction valve 22 is provided, which leads out as a spring-loaded check valve and blocks the flow direction between the line 17 and the connection 16 . The suction valve 22 is used to be able to suck pressure medium into the working chamber 10 when the vehicle steering takes place without hydraulic support. With such a steering actuation, the working cylinder 6 connected to the steering gear housing 151 (the piston rod is connected to a track rod) is moved mechanically, ie by the driver's muscle strength. In a steering direction in which the piston rod 7 is pushed into the working cylinder 16 , the chamber 10 sucks pressure medium from the container 18 via the suction valve.

Eine Lenkbetätigung ohne hydraulische Unterstützung findet dann statt, wenn die vom Fahrer über das mechanische Lenk­ getriebe aufgebrachte Vorspannkraft kleiner ist als die Vorspannkraft des Federelementes 151. In diesem Falle findet keine Relativverschiebung zwischen dem Lenkge­ triebegehäuse 150 und dem Fahrzeugaufbau bzw. dem Reaktionsstab 26 statt, wodurch der Steuerschieber 13 in seiner mittenzentrierten Lage bleibt. In dieser Position verbindet die Ringnut 64 die drei Steuerbohrungen 59, 60, 61 miteinander; außerdem sind die nicht dargestellten, durch den Steuerschieber 13 betätigbaren Schalter zum Aktivieren der Pumpe 19 geöffnet, so daß die Pumpe 19 ausgeschaltet ist.A steering operation without hydraulic assistance takes place when the pretensioning force applied by the driver via the mechanical steering gear is less than the pretensioning force of the spring element 151 . In this case, there is no relative displacement between the Lenkge gear housing 150 and the vehicle body or the reaction rod 26 , whereby the control slide 13 remains in its center-centered position. In this position, the annular groove 64 connects the three control bores 59 , 60 , 61 to one another; in addition, the switches for activating the pump 19 , which can be actuated by the control slide 13, are open, so that the pump 19 is switched off.

Die Schwelle der Spurstangenkraft, ab welcher eine hydrau­ lische Unterstützung einsetzt, wird durch die Vorspannung des Federelementes 151 bestimmt, welches zwischen dem Kopf­ teil 65 und der Einstellmutter 69 auf dem Reaktionsstab 26 und durch die beiden miteinander verschraubten Gehäuseteile 74 und 75 im Lenkgetriebegehäuse 150 gefesselt gelagert ist.The threshold of the tie rod force, from which a hy metallic support is used, is determined by the bias of the spring element 151 , which is tied between the head part 65 and the adjusting nut 69 on the reaction rod 26 and by the two screwed housing parts 74 and 75 in the steering gear housing 150 is stored.

Das Federelement 151 ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus zwei elastomeren Blöcken 151 und 153, die ringscheiben­ förmig ausgebildet sind und auf dem Reaktionsstab 26 inner­ halb der Gehäuseteile 74 und 75 gelagert sind. Die elastischen Blöcke 152 und 153 sind jeweils an ihrer Stirn­ seite mit Ringplatten 154 und 155 bzw. 156 und 157 ver­ sehen. Die Ringplatte 155 des elastomeren Blockes 152 liegt mit ihrer freien Stirnseite an der Einstellmutter 69 und am Gehäuseteil 74 an, die Ringplatte 154 weist mit ihrer freien Stirnseite zur Ringplatte 156 des elastomeren Blockes 153, dessen andere Ringplatte 157 mit seiner freien Stirnfläche am Gehäuseteil 75 und am Kopfteil 65 des Reaktionsstabes 26 anliegt. The spring element 151 is made in two parts and consists of two elastomeric blocks 151 and 153 , which are ring-shaped and are mounted on the reaction rod 26 inside half of the housing parts 74 and 75 . The elastic blocks 152 and 153 are each seen on their end face with ring plates 154 and 155 or 156 and 157 ver. The free end face of the ring plate 155 of the elastomeric block 152 rests on the adjusting nut 69 and on the housing part 74 , the free end face of the ring plate 154 faces the ring plate 156 of the elastomeric block 153 , the other ring plate 157 of which has the free end face on the housing part 75 and abuts the head part 65 of the reaction rod 26 .

Die beiden einander zugewandten und beabstandeten Ring­ platten 154 und 156 sind durch mechanische, hydraulische, pneumatische, elektromagnetische oder dergleichen Mittel beaufschlagbar, wodurch sich die Vorspannkraft des Feder­ elementes 151 beeinflussen läßt. Ein mechanisches Stell­ mittel ist in Fig. 2 ausgeführt.The two mutually facing and spaced ring plates 154 and 156 can be acted upon by mechanical, hydraulic, pneumatic, electromagnetic or the like means, whereby the biasing force of the spring element 151 can be influenced. A mechanical actuating means is shown in Fig. 2.

Fig. 2 zeigt eine mechanische Verstelleinrichtung zur Beaufschlagung der beiden elastomeren Blöcke 152 und 153, die als Rampenanordnung ausgebildet ist. Hierzu sind die einander zugewandten Stirnflächen der innenliegenden Ring­ platten 154 und 156 mit einer umlaufendenden zackenförmigen Verzahnung versehen; zwischen den beiden Ringplatten 154 und 156 ist ein verdrehbarer Stellring 158 angeordnet, dessen beide Stirnseiten jeweils eine der Verzahnung der Ringplatten 154 und 156 entsprechende Verzahnung aufweisen. Die Winkel der Zahnrampen liegen im Bereich der Selbsthemmung. Der Stellring 158 weist einen Arm 159 auf, welcher radial nach außen weist, und an dem ein Antrieb 160 in Form eines elektrischen Stellmotors mit einer Betäti­ gungsspindel angreift. Der Antrieb wird in Abhängigkeit vom fahrdynamischen Parametern (beispielsweise Fahrzeugge­ schwindigkeit, Lenkgeschwindigkeit, Querbeschleunigung etc.) betätigt, wodurch die innenliegenden Platten 154 und 156 mehr oder weniger stark auseinandergedrückt werden und sich die Federrate des Federelementes 151 verändert. Fig. 2 shows a mechanical adjustment device for acting on the two elastomeric blocks 152 and 153 , which is designed as a ramp arrangement. For this purpose, the facing end faces of the inner ring plates 154 and 156 are provided with a circumferential serrated toothing; Between the two ring plates 154 and 156 a rotatable adjusting ring 158 is arranged, the two end faces of which each have a toothing corresponding to the toothing of the ring plates 154 and 156 . The angles of the tooth ramps are in the area of self-locking. The adjusting ring 158 has an arm 159 which points radially outwards and on which a drive 160 in the form of an electric servomotor engages with an actuating spindle. The drive is actuated as a function of driving dynamics parameters (for example speed, steering speed, lateral acceleration etc.), as a result of which the inner plates 154 and 156 are pushed apart to a greater or lesser extent and the spring rate of the spring element 151 changes.

Steht das Fahrzeug bei einer Lenkbetätigung still oder ist die Geschwindigkeit sehr gering (Parksituation) so wird der Stellring 158 in eine Position bewegt, in welcher die Ringplatten 154 und 156 den geringstmöglichen Abstand zueinander haben. In diesem Fall ist die Federrate am geringsten. Bei höheren Geschwindigkeiten werden die Ringplatten 154 und 156 weiter auseinandergedrückt, wodurch ein höheres Lenkmoment zur Aktivierung der hydraulischen Unterstützung nötig wird. Die Grundeinstellung der Vorspannung des Federelementes 151 erfolgt mit eingesetztem Stellring durch die Einstellmutter 59 und die Verschraubung der beiden Gehäuseteile 74 und 75 ineinander. Die Mittenzentrierung des Steuerschiebers 13 erfolgt durch die Verschraubung des Gehäuseteils 74 im Lenkgetriebegehäuse 150.If the vehicle is stationary during a steering operation or the speed is very low (parking situation), the adjusting ring 158 is moved into a position in which the ring plates 154 and 156 have the smallest possible distance from one another. In this case the spring rate is the lowest. At higher speeds, the ring plates 154 and 156 are pushed further apart, which requires a higher steering torque to activate the hydraulic support. The basic setting of the pretension of the spring element 151 takes place with the adjusting ring inserted by the adjusting nut 59 and the screwing of the two housing parts 74 and 75 into one another. The centering of the control slide 13 takes place by screwing the housing part 74 into the steering gear housing 150 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

  6 Arbeitszylinder
  7 Kolbenstange
  8 Arbeitskolben
  9 Arbeitskammer
 10 Arbeitskammer
 11 Gehäuse
 12 Steuerventil
 13 Steuerschieber
 15 Verbindung
 16 Verbindung
 17 Verbindung
 18 Behälter
 19 Pumpe
 22 Nachsaugventil
 23 Überdruckventil
 26 Reaktionsstab
 57 Schraube
 59 Steuerbohrung
 60 Steuerbohrung
 61 Steuerbohrung
 64 Ringnut
 65 Kopfteil
 69 Einstellmutter
 74 Gehäuseteil
 75 Gehäuseteil
150 Lenkgetriebegehäuse
151 Federelement
152 elastischer Block
153 elastischer Block
154 Ringplatte
155 Ringplatte
156 Ringplatte
157 Ringplatte
158 Stellring
159 Arm
160 Antrieb 6 working cylinders
7 piston rod
8 working pistons
9 working chamber
10 working chamber
11 housing
12 control valve
13 spool
15 connection
16 connection
17 connection
18 containers
19 pump
22 suction valve
23 pressure relief valve
26 reaction rod
57 screw
59 control bore
60 control bore
61 control bore
64 ring groove
65 headboard
69 adjusting nut
74 housing part
75 housing part
150 steering gear housing
151 spring element
152 elastic block
153 elastic block
154 ring plate
155 ring plate
156 ring plate
157 ring plate
158 collar
159 arm
160 drive

Claims (6)

1. Hydraulische Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, wobei die hydraulische Unterstützung lediglich ober­ halb einer vorgegebenen Lenkkraft erfolgt, mit einem an eine mechanische Lenkung gekoppelten Arbeitszy­ linder, einer Pumpe und mindestens einem Steuerventil, wobei eine durch die Lenkkraft bewirkte Verschiebung eines gegenüber dem Fahrzeugkörper verschiebbar ge­ lagerten Bauteils der mechanischen Lenkung entgegen einer Vorspannkraft der mechanischen Betätigung des Steuerventils dient, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 38 43 893.3), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft in Abhängigkeit von fahrdyna­ mischen Zustandsgrößen veränderbar ist.1. Hydraulic power steering for motor vehicles, the hydraulic support is only above half a predetermined steering force, with a coupled to a mechanical steering cylinder, a pump and at least one control valve, whereby a displacement caused by the steering force is displaceable relative to the vehicle body Component of the mechanical steering against a biasing force of the mechanical actuation of the control valve is used, according to the main patent (patent application P 38 43 893.3), characterized in that the biasing force is variable depending on the dynamic state variables. 2. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorspann­ kraft durch ein gefesseltes Federelement (151) erzeugt wird.2. Hydraulic power steering system according to claim 1, characterized in that the biasing force is generated by a tied spring element ( 151 ). 3. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement (151) zweiteilig ausge­ führt ist und daß die beiden Teile (152, 153) durch Stellmittel (158) beaufschlagbar sind. 3. Hydraulic power steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element ( 151 ) leads in two parts and that the two parts ( 152 , 153 ) can be acted upon by adjusting means ( 158 ). 4. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stellmittel (158) zwischen den beiden Teilen (152, 153) des Feder­ elementes (151) angeordnet sind.4. Hydraulic power steering system according to claim 3, characterized in that the adjusting means ( 158 ) between the two parts ( 152 , 153 ) of the spring element ( 151 ) are arranged. 5. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Federelement als elastomerer Körper ausgeführt ist.5. Hydraulic power steering according to one of the before forthcoming claims, characterized net that the spring element as an elastomeric body is executed. 6. Hydraulische Hilfskraftlenkung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement als Tellerfederpaket ausgeführt ist.6. Hydraulic power steering according to one of the An sayings 1 to 4, characterized, that the spring element is designed as a plate spring assembly is.
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