DE4418119C1

DE4418119C1 - Servo valve arrangement for vehicle power steering

Info

Publication number: DE4418119C1
Application number: DE19944418119
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Joerg; Jaromir Dipl Ing Bordovsky; Aydogan Dipl Ing Cakmaz; Hubert Dipl Ing Herk; Arno Dipl Ing Roehringer; Claus Dipl Ing Gall; Reinhold Dipl Ing Abt; Reiner Dipl Ing Straus; Karl-Hans Koehler
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2014-05-25

Abstract

The power steering is formed as rack-and pinion steering. It has a turnable pinion (18), and the shut-off valve (15) is controlled by movement of the pinion. The pinion is moveable at right angles to the toothing plane of a rack (17), or in an axial direction. The shut-off valve has a valve plate (26), which is tensioned by a spring (24) into its closing position against a valve seat (25). The valve plate is connected via a tappet (23) to the pinion.

Description

Die Erfindung betrifft eine Servoventilanordnung mit geschlossener Mitte für Servolenkungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer einen Druckanschluß einer Druckquelle steuernden,in Mittellage der Servoventilan ordnung geschlossenen Absperrventilanordnung sowie einer ausgangsseitig davon angeordneten, in Mittellage offenen Steuerventilanordnung, die Anschlüsse für ein Fluidreservoir sowie für zwei Seiten eines in zwei entgegengesetzten Richtungen antreibbaren Servomotors aufweist.The invention relates to a servo valve arrangement closed center for power steering, especially of motor vehicles, with a pressure connection Pressure source controlling, in the middle position of the servo valve order closed shut-off valve arrangement and one on the output side of it, open in the middle position Control valve arrangement, the connections for a fluid reservoir and for two sides one in two opposite Has directions drivable servo motor.

Aus der US 5 022 482 ist ein gattungsgemäßes hydraulisches Steuersystem bekannt, mit dem sich erreichen läßt, daß das Maß der Stell hübe eines hydraulischen Motors exakt durch das Maß der Verstellung einer Handhabe od. dgl. vorgegeben wird, die keine mechanische Zwangskopplung mit dem hydraulischen Motor oder damit antriebsgekoppelten Teilen aufweist.A generic hydraulic control system is known from US Pat. No. 5,022,482 known with which it can be achieved that the measure of the Stell strokes of a hydraulic motor exactly by the dimension of the Adjustment of a handle or the like is specified, the no mechanical coupling with the hydraulic Has motor or drive-coupled parts.

Dabei ist einer von der Handhabe betätigten Steuerventil anordnung eingangsseitig eine Absperrventilanordnung vor geschaltet, so daß das Gesamtsystem auch dann mit ge schlossener Mitte arbeitet, wenn die Steuerventilanordnung in Mittellage einen offenen Durchgang zwischen ihrer Hoch druck- und ihrer Niederdruckseite aufweist.There is a control valve operated by the handle arrangement on the input side a shut-off valve arrangement switched so that the entire system even with ge closed center works when the control valve assembly in the middle position an open passage between their highs pressure and their low pressure side.

Hinsichtlich der Steuerventilanordnung wird in der US 5 022 482 auf den Firmenprospekt Danfoss OSP 80-315 ORBITROL, 150-.3.04.03, 2 - 1967 verwiesen. Danach ist bei einer Betriebsweise der Steuerventilanordnung mit offener Mitte vorgesehen, daß in der Mittellage Eingangs- und Ausgangsseite der Steuerventilanordnung kommunizieren, die Motoranschlüsse jedoch vom Eingang sowie vom Ausgang abgetrennt sind.Regarding the control valve arrangement is in the US 5,022,482 to the Danfoss OSP 80-315 company brochure ORBITROL, 150-3.04.03, 2 - 1967. After that is in an operation of the control valve assembly with open center provided that in the middle position and communicate output side of the control valve assembly, but the motor connections from the input and from the output are separated.

Aus der DE 28 38 789 C2 ist es bekannt, bei einer ebenfalls gattungsgemäßen Servoventil anordnung eine Absperrventilanordnung vorzusehen, die aus zwei sitzgesteuerten Ventilen besteht, welche in zwei zu einander parallelen Fluidwegen zwischen dem Anschluß einer Druckquelle und dem Eingang einer Steuerventilanordnung angeordnet sind, wobei sich jeweils eines der Ventile öffnet, wenn die Servoventilanordnung in der einen oder anderen Richtung aus der Mittellage verstellt wird. Die Steuerventil anordnung ist als Verteilerventilanordnung mit geschlossener Mitte ausgebildet, derart, daß in Mittellage beide Motoran schlüsse mit dem Fluidreservoir verbunden und gegenüber der Eingangsseite der Verteilerventilanordnung abgesperrt sind. Wird die Verteilerventilanordnung aus ihrer Mittellage aus gelenkt, so bleibt jeweils ein Motoranschluß mit dem Fluid reservoir verbunden, während die Eingangsseite der Verteiler ventilanordnung mit dem anderen Motoranschluß verbunden wird, welcher dann seinerseits gegenüber dem Fluidreservoir abge sperrt ist.From DE 28 38 789 C2 it is known for a servo valve of the same type arrangement to provide a shut-off valve arrangement, the two seat-controlled valves, which are in two too mutually parallel fluid paths between the connection of a Pressure source and the input of a control valve assembly are arranged, one of the valves opening, if the servo valve assembly in one way or another Direction is adjusted from the middle position. The control valve arrangement is as a distribution valve arrangement with a closed Center formed, such that in the middle position both motor Connected to the fluid reservoir and opposite the Input side of the distribution valve arrangement are blocked. The manifold valve assembly will move out of its center position steered, so one motor connection with the fluid remains reservoir connected while the input side of the manifold valve assembly is connected to the other engine connection, which then in turn abge against the fluid reservoir is locked.

Ebenso wie bei der Anordnung gemäß der US 5 022 482 wird bei der zuletzt beschriebenen Anordnung der Vorteil erreicht, daß die Druckquelle keinerlei Energie abgeben muß, solange der Servomotor bzw. der hydraulische Motor keine Leistung abgeben muß.Just as with the arrangement according to US Pat. No. 5,022,482 the arrangement described last has the advantage that the pressure source does not have to give any energy as long as the Servo motor or the hydraulic motor do not deliver any power got to.

In Kraftfahrzeugen werden bisher regelmäßig Servolenkungen eingebaut, deren Servoventile eine offene Mitte aufweisen.Up to now, power steering systems have been used regularly in motor vehicles installed, whose servo valves have an open center.

Eine entsprechende Konstruktion ist beispielsweise Gegenstand der DE 40 35 065 A1. Dabei besitzt das Servoventil einen kolbenförmigen Schieber, welcher mit ringförmigen Steuerkanten versehen ist, die ihrerseits mit ringförmigen Steuerkanten an der stationären Kolbenführung zusammenwirken. Mittels dieser Steuerkanten werden zwei parallele von einem Druck anschluß zu einem Hydraulikreservoir führende, in der Mittel lage des Servoventiles offene, entgegengesetzt zueinander ge steuerte Drosselstrecken gebildet, die jeweils zwei in Reihe angeordnete, entgegengesetzt zueinander gesteuerte Drosseln und dazwischen jeweils einen Motoranschluß aufweisen. Sobald der Kolben aus einer Mittellage ausgelenkt wird, wird die Eingangsdrossel einer Drosselstrecke zunehmend geöffnet, während die Ausgangsdrossel dieser Drosselstrecke zunehmend verengt wird; die Drosseln der anderen Drosselstrecke werden in umgekehrter Richtung gesteuert. Damit wird zwischen den Motoranschlüssen eine gut steuerbare Druckdifferenz erzeugt. Allerdings muß in Kauf genommen werden, daß das Servoventil in Mittellage ständig von Hydraulikmedium durchströmt wird und dementsprechend der relativ große Energiebedarf einer dauernd laufenden Hydraulikpumpe gedeckt werden muß.A corresponding construction is an object, for example DE 40 35 065 A1. The servo valve has one piston-shaped slider, which with annular control edges is provided, which in turn with annular control edges interact on the stationary piston guide. Means These control edges become two parallel from one print connection to a hydraulic reservoir leading in the middle position of the servo valve open, opposite to each other controlled throttle sections formed, each two in series arranged, oppositely controlled chokes and each have a motor connection between them. As soon as the piston is deflected from a central position, the Input throttle of a throttle section increasingly open, while the output choke of this choke section is increasing is narrowed; the throttles of the other throttle section controlled in the opposite direction. So that between the Motor connections generated a well controllable pressure difference. However, it must be accepted that the servo valve hydraulic medium flows continuously in the middle position and accordingly the relatively large energy requirement of one continuously running hydraulic pump must be covered.

Nach der DE 40 35 065 A1 wird der Steuerkolben des Servo ventiles mittels eines doppelarmigen Hebels betätigt, dessen einer Arm mit dem Steuerkolben gekoppelt ist und dessen anderer Arm durch ein axial verschiebbares Hülsenteil be tätigt wird, welches sich axial verschiebt, wenn ein eingangs seitiges Lenkwellenteil und ein ausgangsseitiges Lenkwellen teil bei Betätigung der Fahrzeuglenkung relativ zueinander in der einen oder anderen Richtung verdreht werden.According to DE 40 35 065 A1, the control piston of the servo valves operated by means of a double-armed lever, the one arm is coupled to the control piston and its another arm by an axially displaceable sleeve part is done, which shifts axially when an input steering shaft part and an output steering shaft part when actuating the vehicle steering relative to each other be twisted in one direction or the other.

Im übrigen werden Servoventile hydraulisch unterstützter Servolenkungen oftmals als Drehschieber ausgebildet, so daß ein Schieberteil unmittelbar mit einem Eingangswellenteil und ein Schieberteil unmittelbar mit einem Ausgangswellen teil der Lenkwelle verbunden sein kann, wobei beide Dreh schieberteile üblicherweise gleichachsig zur Lenkwellenachse angeordnet sind.In addition, servo valves are hydraulically supported Power steering systems are often designed as rotary valves, so that a slide part directly with an input shaft part and a slide part directly with an output shaft part of the steering shaft can be connected, both rotation slide parts usually coaxial with the steering shaft axis are arranged.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Servoventilanordnung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, wobei einerseits eine einfache Herstellbarkeit und andererseits ein gutes Steuerverhalten gegeben sein sollen.The object of the invention is now a servo valve arrangement to create the type specified, wherein on the one hand easy to manufacture and good Tax behavior should be given.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Zahnstangenlenkung ausgebildete Servolenkung ein beweg lich drehgelagertes Ritzel aufweist und das Absperrventil durch Bewegungen des Ritzels gesteuert wird.This object is achieved in that the trained as a rack and pinion steering a moving Lich rotatably mounted pinion and the shut-off valve is controlled by movements of the pinion.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die bei nachgiebiger Lagerung bzw. Anordnung des Ritzels einer Zahn stangenlenkung zwangsläufig auftretenden Bewegungen der Ritzelachse in einen Steuerhub für das Absperrventil umzusetzen, so daß dieses zwangsläufig zur Versorgung der Steuerventilanordnung mit Druckmedium geöffnet wird, sobald zwischen Ritzel und Zahnstange Kräfte wirksam sind. Damit wird die Steuerventilanordnung nur bei Bedarf, d. h. wenn die Erzeugung einer Servokraft erforderlich werden kann, mit Druckmedium versorgt wird.The invention is based on the general idea that flexible storage or arrangement of the pinion of a tooth rod steering inevitable movements of the Pinion axis in a control stroke for the shut-off valve implement, so that this inevitably to supply the Control valve assembly with pressure medium is opened as soon as forces are effective between pinion and rack. In order to the control valve assembly is only needed, i.e. H. if the generation of a servo force may be required is supplied with pressure medium.

Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Druckquelle keinerlei Leistung abzugeben braucht, solange der Servomotor nicht arbeiten muß. Im Falle einer Servolenkung eines Kraft fahrzeuges wird dieser Betriebszustand sehr häufig vorliegen, weil die Lenkung regelmäßig ganz überwiegend in Geradeaus- Stellung bleiben kann bzw. nur im Sinne kleinerer Lenkkor rekturen betätigt wird, für die eine Servounterstützung nicht erforderlich ist. Gleichzeitig wird das gute Steuerungs verhalten bisheriger Servolenkungen mit offener Mitte erreicht. This ensures that the pressure source does not need to deliver any power as long as the servo motor does not have to work. In the case of power steering a force this operating state will be very common in the vehicle, because the steering is usually predominantly straight ahead Can remain in position or only in the sense of smaller steering cors rectifications is operated, for which a servo support is not required. At the same time, this is good control behavior of previous power steering systems with an open center reached.

Im Hinblick auf die Großserienherstellung von Kraftfahr zeugen ist des weiteren vorteilhaft, daß bisherige Servo lenkungen prinzipiell unverändert einsetzbar sind. Es ist lediglich notwendig, zusätzlich das Absperrventil vorzusehen.With regard to the mass production of motor vehicles It is also advantageous to testify that previous servo steering can in principle be used unchanged. It is only necessary to additionally provide the shut-off valve.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß beim Betrieb auf der zum Reservoir führenden Seite der Steuerventilanordnung immer ein gewisser - geringer - Überdruck vorliegt, um sicherzustellen, daß bei Verwendung eines hydraulischen Druckmediums die Steuerventilanordnung und die zum Servomotor führenden Leitungen auch bei geschlos senem Absperrventil ständig mit hydraulischem Druckmedium gefüllt bleiben.According to a preferred embodiment of the invention provided that when operating on the leading to the reservoir Side of the control valve arrangement always a certain - low - Overpressure is present to ensure that when in use a hydraulic pressure medium, the control valve assembly and the lines leading to the servo motor even when closed shut-off valve with hydraulic pressure medium at all times stay filled.

Das Absperrventil kann zweckmäßigerweise als sitzgesteuertes Ventil mit einem plattenförmigen Ventilkörper ausgebildet sein, der zum öffnen gegen die Kraft einer den Schließkörper in die Schließlage drängenden Ventilfeder bewegt wird.The shut-off valve can expediently be seat-controlled Valve formed with a plate-shaped valve body be the one to open against the force of the closing body valve spring urging into the closed position.

Dabei kann der Öffnungshub des Schließkörpers durch eine unabhängig von der Betätigungsrichtung der Lenkung auf tretende Bewegung des Ritzels einer Zahnstangenlenkung senkrecht zur Verzahnungsebene der Zahnstange erfolgen.The opening stroke of the closing body can be controlled by a regardless of the direction of actuation of the steering Stepping motion of the rack and pinion steering perpendicular to the toothing plane of the rack.

Gegebenenfalls kann der Schließkörper zum öffnen auch relativ zur Schließlage gekippt werden, so daß der Schließkörper bereichsweise von einem Sitz od. dgl. abhebt.If necessary, the closing body can also be opened relatively be tilted to the closed position so that the closing body in certain areas from a seat or the like.

Die Kippbewegung kann mittels eines am Ventilkörper ange ordneten Stößels ausgeführt werden, welcher durch Relativ bewegungen zwischen Steuerungselementen einer Fahrzeuglenkung od. dgl. betätigt wird, z. B. durch eine Axialbewegung des Ritzels einer Zahnstangenlenkung.The tilting movement can be achieved by means of a valve body ordered plunger, which by relative movements between control elements of a vehicle steering system or the like is actuated, e.g. B. by an axial movement of the Rack and pinion steering pinion.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläu terung bevorzugter Ausführungsformen verwiesen, die anhand der Zeichnung beschrieben werden.Otherwise, the preferred features of the Invention on the claims and the following explanations tion of preferred embodiments referenced be described in the drawing.

Dabei zeigtIt shows

Fig. 1 eine schaltplanartige Darstellung einer erfindungs gemäßen Servolenkung für Kraftfahrzeuge, Fig. 1 is a circuit diagram-like representation of a fiction, modern power steering system for motor vehicles,

Fig. 2 verschiedene Einzelheiten einer Zahnstangenlenkung, bei der ein axial verschiebbares Ritzel das Absperr ventil steuert, und Fig. 2 shows various details of a rack and pinion steering, in which an axially displaceable pinion controls the shut-off valve, and

Fig. 3 eine Zahnstangenlenkung, bei der ein senkrecht zur Verzahnungsebene der Zahnstange bewegliches Ritzel das Absperrventil betätigt. Fig. 3 shows a rack and pinion steering, in which a pinion movable perpendicular to the tooth plane of the rack actuates the shut-off valve.

Gemäß Fig. 1 ist ein Lenkhandrad 1 über eine Lenkwelle 2 mechanisch mit einem Lenkgestänge 3 zur Steuerung der Lenk räder 4 eines Kraftfahrzeuges antriebsmäßig verbunden. Dabei kann die Lenkwelle 2 in bekannter, in Fig. 1 nicht darge stellter Art über ein Ritzel auf eine Zahnstange wirken, deren Verschiebung dann den Lenkeinschlag der Lenkräder 4 bewirkt.Referring to FIG. 1, a steering wheel 1 via a steering shaft 2 is mechanically connected to a steering linkage 3 for controlling the steering wheels 4 of a motor vehicle drivingly connected. The steering shaft 2 can act in a known manner, not shown in FIG. 1, via a pinion on a rack, the displacement of which then causes the steering angle of the steering wheels 4 .

Die Lenkwelle 2 besitzt zwei gegeneinander gegen Federkraft verdrehbare Teile 2′ und 2′′, deren Relativdrehung zueinander bezüglich Richtung und Maß von der Richtung und Größe der Hand- bzw. Betätigungskraft abhängt, mit der der Fahrer das Lenkhandrad 1 zu drehen sucht. Die maximale Relativdrehung zwischen den Teilen 2′ und 2′′ ist durch nicht dargestellte Anschläge begrenzt.The steering shaft 2 has two parts rotatable against each other against spring force 2 'and 2 '', the relative rotation of which depends on the direction and dimension of the direction and size of the hand or actuation force with which the driver tries to turn the steering handwheel 1 . The maximum relative rotation between the parts 2 'and 2 ''is limited by stops, not shown.

Durch die Relativdrehung zwischen den Lenkwellenteilen 2′ und 2′′ wird eine damit antriebsgekoppelte Servoventilan ordnung 5 gesteuert.By the relative rotation between the steering shaft parts 2 'and 2 ''is a drive-coupled Servoventilan order 5 controlled.

Die Servoventilanordnung 5 ist zwischen der Druckseite einer Hydraulikpumpe 6 sowie einem Hydraulikreservoir 7, mit dem auch die Saugseite der Pumpe 6 verbunden ist, angeordnet und besitzt zwei aus jeweils zwei steuerbaren Drosseln 8 und 9 bzw. 10 und 11 gebildete parallele Drosselstrecken. In einer Mittellage der Lenkwellenteile 2′ und 2′′ relativ zueinander nehmen alle Drosseln 8 bis 11 eine Stellung mit mittlerem Drosselwiderstand ein. Werden die Lenkwellenteile 2′ und 2′′ relativ zueinander in der einen Richtung verdreht, so wird der Drosselwiderstand der Drosseln 8 und 10 erhöht, während der Drosselwiderstand der Drosseln 9 und 11 vermindert wird. Bei Relativdrehung der Lenkwellenteile 2′ und 2′′ in der anderen Richtung vermindert sich der Drosselwiderstand der Drosseln 8 und 10, während der Drosselwiderstand der Drosseln 9 und 11 erhöht wird.The servo valve arrangement 5 is arranged between the pressure side of a hydraulic pump 6 and a hydraulic reservoir 7 , to which the suction side of the pump 6 is also connected, and has two parallel throttle sections formed from two controllable throttles 8 and 9 or 10 and 11 . In a central position of the steering shaft parts 2 'and 2 ''relative to each other, all the throttles 8 to 11 assume a position with a medium throttle resistance. If the steering shaft parts 2 'and 2 ''are rotated relative to each other in one direction, the throttle resistance of the throttles 8 and 10 is increased, while the throttle resistance of the throttles 9 and 11 is reduced. With relative rotation of the steering shaft parts 2 'and 2 ''in the other direction, the throttle resistance of the throttles 8 and 10 decreases, while the throttle resistance of the throttles 9 and 11 is increased.

Zwischen den Drosseln 8 und 9 bzw. 10 und 11 zweigt jeweils ein Motoranschluß 12 bzw. 13 eines als doppeltwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat 14 ausgebildeten Servomotors ab, der mit dem Lenkgestänge 3 antriebsverbunden ist bzw. - wie dargestellt - mit seiner Kolbenstange einen Teil des Lenkgestänges 3 bildet. Between the throttles 8 and 9 or 10 and 11 branches off a motor connection 12 or 13 of a servo motor designed as a double-acting piston-cylinder unit 14 , which is drive-connected to the steering linkage 3 or - as shown - with its piston rod a part of the steering linkage 3 forms.

Zwischen der Pumpe 6 und den eingangsseitigen Drosseln 8 und 11 der parallelen Drosselstrecken ist ein Absperr ventil 15 angeordnet, welches mit den Lenkwellenteilen 2′ und 2′′ bzw. mit damit verbundenen Teilen derart antriebs gekoppelt ist, daß es seine Schließlage einnimmt, solange die Lenkwellenteile 2′ und 2′′ in Mittellage relativ zuein ander stehen. Sobald die Lenkwellenteile 2′ und 2′′ relativ zueinander aus der Mittellage ausgelenkt werden, öffnet das Absperrventil 15.Between the pump 6 and the input throttles 8 and 11 of the parallel throttle sections, a shut-off valve 15 is arranged, which is coupled with the steering shaft parts 2 'and 2 ''or with associated parts such that it drives its closed position, as long as the Steering shaft parts 2 'and 2 ''are in the middle position relative to each other. As soon as the steering shaft parts 2 'and 2 ''are deflected relative to one another from the central position, the shut-off valve 15 opens.

Zwischen Pumpe 6 und Absperrventil 15 ist ein Druckspeicher 16 angeordnet, der von der Pumpe 6 bei Bedarf nachgeladen wird.A pressure accumulator 16 is arranged between the pump 6 and the shut-off valve 15 and is recharged by the pump 6 if necessary.

Die dargestellte Anordnung funktioniert wie folgt:
Solange das Lenkhandrad 1 nur mit geringer Kraft betätigt wird und die Lenkwelle 2 dementsprechend nur ein geringes Drehmoment zu übertragen braucht, nehmen die Lenkwellen teile 2′ und 2′′ ihre Mittellage relativ zueinander ein. Dies hat zur Folge, daß das Öffnungsventil 15 seinen Schließzustand einnimmt und die steuerbaren Drosseln 8 bis 11 sich in einer offenen Mittelstellung befinden. Die Motoran schlüsse 12 und 13 sind damit drucklos bzw. führen ledig lich den geringen Druck des Hydraulikreservoirs 7. Durch erhöhte Anordnung des Hydraulikreservoirs 7 bzw. durch Aus bildung des Hydraulikreservoirs 7 als Druckspeicher mit geringem Überdruck kann sicher gewährleistet werden, daß die zwischen dem Absperrventil 15 und dem Hydraulikreser voir 7 angeschlossenen hydraulischen Elemente auch bei geschlossenem Absperrventil 15 ständig mit Hydraulikmedium gefüllt bleiben. Solange das Absperrventil 15 geschlossen bleibt, bleibt das Kolben-Zylinder-Aggregat 14 wirkungslos, d. h. es erzeugt keinerlei die Lenkbewegungen des Lenkhand rades 1 unterstützende Kräfte; jedoch bleibt das Kolben- Zylinder-Aggregat 14 frei beweglich. Sobald das Lenkhand rad 1 gegen größeren Lenkwiderstand betätigt werden muß und die Lenkwelle 2 dementsprechend durch ein größeres Drehmoment belastet wird, werden das Absperrventil 15 geöffnet und die Drosselwiderstände der Drosseln 8 und 10 erhöht oder erniedrigt, während die Drosselwiderstände der Drosseln 9 und 11 in der jeweils anderen Richtung verändert werden. Aufgrund des geöffneten Absperrven tiles 15 und der vorangehend beschriebenen Steuerung der Drosseln 8 bis 11 tritt nun eine mehr oder weniger große Druckdifferenz an den Motoranschlüssen 12 und 13 auf, so daß das Kolben-Zylinder-Aggregat 14 eine die Steuerbewegung des Lenkhandrades 3 unterstützende Servokraft erzeugt.The arrangement shown works as follows:
As long as the steering handwheel 1 is actuated with little force and the steering shaft 2 accordingly only needs to transmit a small torque, the steering shafts take parts 2 'and 2 ''relative to each other in their central position. The result of this is that the opening valve 15 assumes its closed state and the controllable throttles 8 to 11 are in an open middle position. The motor connections 12 and 13 are therefore depressurized or lead only Lich the low pressure of the hydraulic reservoir 7th By increasing the arrangement of the hydraulic reservoir 7 or by forming the hydraulic reservoir 7 as a pressure accumulator with a slight excess pressure, it can be ensured that the hydraulic elements connected between the shut-off valve 15 and the hydraulic reservoir 7 remain constantly filled with hydraulic medium even when the shut-off valve 15 is closed. As long as the shut-off valve 15 remains closed, the piston-cylinder unit 14 remains ineffective, ie it does not generate any steering forces of the steering wheel 1 supporting forces; however, the piston-cylinder unit 14 remains freely movable. As soon as the steering wheel 1 must be actuated against greater steering resistance and the steering shaft 2 is accordingly loaded by a greater torque, the shut-off valve 15 is opened and the throttle resistances of the throttles 8 and 10 increased or decreased, while the throttle resistances of the throttles 9 and 11 in the the other direction can be changed. Due to the open Absperrven tiles 15 and the control of the throttles 8 to 11 described above, a more or less large pressure difference now occurs at the motor connections 12 and 13 , so that the piston-cylinder unit 14 generates a control movement of the steering wheel 3 supporting servo force .

Solange also das Kolben-Zylinder-Aggregat 14 zur Unter stützung der Lenkbewegungen des Lenkhandrades nicht be nötigt wird, bleibt das Absperrventil 15 geschlossen, mit der Folge, daß auch die Pumpe 6 stillgesetzt werden kann, sobald der Druckspeicher 16 auf einen vorgebbaren Betriebs druck aufgeladen ist bzw. bleibt. Erst wenn bei größerer am Lenkhandrad 1 aufzubringender Hand- bzw. Betätigungs kraft eine Servounterstützung der jeweiligen Lenkbewegung durch das Kolben-Zylinder-Aggregat 14 erwünscht ist, öffnet das Absperrventil 15 zur Erzeugung einer von den Drosseln 8 bis 11 gesteuerten Druckdifferenz an den Motoranschlüssen 12 und 13. Erst jetzt braucht die Pumpe 6 zu arbeiten, um den Druckspeicher 16 trotz des über das Absperrventil 15 abströmenden Druckmediums auf Betriebsdruck zu halten. As long as the piston-cylinder unit 14 is not necessary to support the steering movements of the steering wheel, the shut-off valve 15 remains closed, with the result that the pump 6 can be stopped as soon as the pressure accumulator 16 is charged to a predetermined operating pressure is or remains. Only when a larger amount of manual or actuating force to be applied to the steering handwheel 1 is it desired to assist the respective steering movement by the piston-cylinder unit 14 does the shut-off valve 15 open to generate a pressure difference controlled by the throttles 8 to 11 at the motor connections 12 and 13 . Only now does the pump 6 need to work in order to keep the pressure accumulator 16 at operating pressure despite the pressure medium flowing out via the shut-off valve 15 .

Die dargestellte Anordnung entspricht mit Ausnahme des Absperrventiles 15 einer herkömmlichen Servolenkung mit ständig von Hydraulikmedium durchströmtem Servoventil. Wenn nämlich das Absperrventil 15 weggelassen wird, müßten die von den Drosseln 8 bis 11 gebildeten Drosselstrecken ständig von Hydraulikmedium durchströmt werden, wenn druckseitig der Pumpe ein ständiger Überdruck gegenüber dem Hydraulikreservoir 7 aufrechterhalten werden soll. In Mittellage der Lenkwellenteile 2′ und 2′′ würde dann das Kolben-Zylinder-Aggregat 14 ebenfalls keine nutzbare Kraft erzeugen, weil dann die Drosseln 8 und 11 einerseits und die Drosseln 9 und 10 andererseits jeweils auf gleiche Drosselwiderstände eingestellt sind, so daß die Motoran schlüsse 12 und 13 gleichen Druck haben.With the exception of the shut-off valve 15 , the arrangement shown corresponds to a conventional power steering system with a servo valve which is constantly flowed through by hydraulic medium. If the shut-off valve 15 is omitted, the throttle sections formed by the throttles 8 to 11 would have to be continuously flowed through by hydraulic medium if a constant overpressure with respect to the hydraulic reservoir 7 is to be maintained on the pressure side of the pump. In the middle position of the steering shaft parts 2 'and 2 ''then the piston-cylinder unit 14 would also generate no usable force, because then the throttles 8 and 11 on the one hand and the throttles 9 and 10 on the other hand are each set to the same throttle resistance, so that the Motor connections 12 and 13 have the same pressure.

In Fig. 2 ist im Teil A eine Zahnstangenlenkung im Schnitt dargestellt, bei der die in Fig. 1 prinzipiell dargestellte Anordnung verwirklicht ist.In Fig. 2, part A shows a rack and pinion steering in section, in which the arrangement shown in principle in Fig. 1 is realized.

Eine mit dem in Fig. 2 nicht dargestellten Lenkgestänge 3 (vgl. Fig. 1) antriebsgekoppelte Zahnstange 17 mit Schräg verzahnung wird mittels eines entsprechend schräg verzahnten Ritzels 18 angetrieben, welches axial verschiebbar gelagert ist. Dazu besitzt ein zur Lagerung des Ritzels 18 dienendes Rillenkugellager 19 eine mittels Tellerfedern 20 axial federnd gehalterten Lagerring. Das Ritzel 18 ist drehfest mit einem Lenkwellenteil 2′′ gekoppelt, der seinerseits mit einem Lenkwellenteil 2′ mittels eines Torsionsstabes 21 drehelastisch antriebsgekoppelt ist und nach Art eines Drehschiebers zusammenwirkt, welcher die aus Fig. 1 ersicht lichen, durch die Drosseln 8 und 9 sowie 10 und 11 gebildeten Drosselstrecken umfaßt. A with the steering linkage 3 not shown in Fig. 2 (see. Fig. 1) drive-coupled rack 17 with helical teeth is driven by means of a corresponding helically toothed pinion 18 which is axially displaceably mounted. For this purpose, a deep groove ball bearing 19 which serves to support the pinion 18 has a bearing ring which is axially resiliently held by means of disc springs 20 . The pinion 18 is non-rotatably coupled to a steering shaft part 2 '', which in turn is rotationally elastically coupled to a steering shaft part 2 'by means of a torsion bar 21 and cooperates in the manner of a rotary slide valve which shows the one shown in FIG. 1, by the throttles 8 and 9 and 10 and 11 formed throttle sections.

Bei Betätigung des nicht dargestellten Lenkhandrades, d. h. bei Beaufschlagung des Lenkwellenteiles 2′ mit einer Hand- bzw. Betätigungskraft, wird der von den Lenkwellenteilen 2′ und 2′′ gebildete Drehschieber gegen den Widerstand des Torsionsstabes 21 verstellt; gleichzeitig führt das Ritzel 18 eine vom Maß der Hand- bzw. Betätigungskraft abhängige Axialverschiebung in der einen oder anderen Richtung gegen den Widerstand der Tellerfedern 20 aus. Diese Axialverschie bung wird auf eine axial verschiebbare Steuerhülse 22 übertragen, welche bei Verlassen ihrer Mittellage einen Ventilstößel 23 des Absperrventiles 15 aus seiner Schließ lage auslenkt.When the steering wheel, not shown, that is, when the steering shaft part 2 'is acted upon with a manual or actuating force, the rotary valve formed by the steering shaft parts 2 ' and 2 '' is adjusted against the resistance of the torsion bar 21 ; at the same time, the pinion 18 executes an axial displacement in one direction or the other depending on the degree of manual or actuating force against the resistance of the plate springs 20 . This axial displacement is transmitted to an axially displaceable control sleeve 22 , which deflects a valve tappet 23 of the shut-off valve 15 from its closed position when it leaves its central position.

Die Ausbildung des Absperrventiles 15 bzw. des Ventil stößels 23 ist in den Teilen B, C und D der Fig. 2 näher dargestellt.The formation of the shut-off valve 15 and the valve tappet 23 is shown in parts B, C and D of FIG. 2 in more detail.

Am Ventilstößel 23 ist ein von einer Schraubendruckfeder 24 in seine Schließlage gegen einen Ventilsitz 25 gespannter Ventilteller 26 angeordnet, welcher auf seiner dem Sitz 25 zugewandten Seite eine Ringkante aufweist, die in Schließ lage des Ventilstößels 23 dicht auf dem Sitz 25 bzw. einem dort angeordneten Dichtring 27 aus hartem Kunststoff auf liegt. Mit seinem in der Zeichnung nach abwärts gerichteten Ende greift der Ventilstößel 23 gemäß dem Teil C der Fig. 2 in einen Gleitstein 28 bzw. in ein Wälzlager 29 ein, welcher bzw. welches in einer Aussparung der Steuerhülse 22 ange ordnet sind. Bei Axialverschiebung der Steuerhülse 22 wird also der Ventilstößel 23 gekippt, so daß der Ventilteller 26 bereichsweise vom Sitz 25 abhebt und eine Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite 30 und 31 des Absperrventiles 15 geschaffen wird, und zwar unabhängig davon, in welcher Rich tung sich die Steuerhülse 22 bewegt.On the valve tappet 23 , a tensioned by a helical compression spring 24 in its closed position against a valve seat 25 valve plate 26 is arranged, which on its side facing the seat 25 has an annular edge, which in the closed position of the valve tappet 23 is tight on the seat 25 or one arranged there Sealing ring 27 made of hard plastic. With its end pointing downwards in the drawing, the valve tappet 23 engages according to part C of FIG. 2 in a sliding block 28 or in a roller bearing 29 , which or which are arranged in a recess in the control sleeve 22 . With axial displacement of the control sleeve 22 , the valve tappet 23 is tilted so that the valve plate 26 lifts off from the seat 25 in some areas and a connection between the input and output side 30 and 31 of the shut-off valve 15 is created, regardless of the direction in which the device Control sleeve 22 moves.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist das Ritzel 18 mit dem ritzelseitigen Teil eines Drehschiebers 32, der in der Antriebsverbindung bzw. der Lenkwelle (nicht dar gestellt) zwischen dem nicht dargestellten Lenkhandrad und dem Ritzel 18 angeordnet ist, über eine einen Wellenversatz zulassende Kupplung 33, z. B. nach dem System Oldham, drehfest verbunden und in einem Lager 34 mit begrenzter Radialbeweg lichkeit gelagert, derart, daß das Ritzel 18 unter dem Einfluß der zwischen dem Ritzel 18 und der Zahnstange 17 übertragenen Kräfte in Fig. 3 nach oben, d. h. senkrecht zur Verzahnungsebene der Zahnstange 17, begrenzt beweglich ist, jedoch derart, daß der formschlüssige Eingriff der Verzahnungen von Zahnstange 17 und Ritzel 18 erhalten bleibt.In the embodiment shown in Fig. 3, the pinion 18 with the pinion-side part of a rotary valve 32 , which is arranged in the drive connection or the steering shaft (not shown) between the steering wheel (not shown) and the pinion 18 , via a shaft misalignment Coupling 33 , e.g. B. according to the Oldham system, rotatably connected and stored in a bearing 34 with limited radial movement, such that the pinion 18 under the influence of the forces transmitted between the pinion 18 and the rack 17 in Fig. 3 upwards, ie perpendicular to Gear level of the rack 17 is limited movable, but in such a way that the positive engagement of the teeth of the rack 17 and pinion 18 is maintained.

Durch die genannte Beweglichkeit des Ritzels 18 wird das Absperrventil 15 aus seiner in Fig. 3 dargestellten Schließ lage ausgehoben. Denn das Ritzel 18 hebt den Ventilkolben 35 mittels eines an ihm angeordneten Stößels gegen die Kraft einer Schließfeder von seinem Sitz 37 ab. Damit kann die eingangsseitige Druckleitung P mit der ausgangsseitigen Druckleitung P′ verbunden werden, die ihrerseits den hydraulischen Eingang des Drehschiebers 32 bildet. Von diesem Drehschieber führen dann Leitungen P1 und P2 zu entgegengesetzt wirkenden Seiten eines nicht dargestellten Servomotors. Eine Leitung T führt zu einem Tank bzw. Reservoir für das hydraulische Arbeitsmedium.Due to the mentioned mobility of the pinion 18 , the shut-off valve 15 is lifted out of its closed position shown in FIG. 3. Because the pinion 18 lifts the valve piston 35 from its seat 37 by means of a tappet arranged on it against the force of a closing spring. So that the input-side pressure line P can be connected to the output-side pressure line P ', which in turn forms the hydraulic input of the rotary valve 32 . Lines P1 and P2 then lead from this rotary slide valve to opposite-acting sides of a servo motor, not shown. A line T leads to a tank or reservoir for the hydraulic working medium.

Die dargestellten Arten der Betätigung des Absperrven tiles 15 sowie die dargestellten konstruktiven Ausbildungen des Absperrventiles 15 sind lediglich beispielhaft. Grund sätzlich sind auch andere Betätigungsorgane möglich, die sich verstellen, sobald die Lenkwelle od. dgl. eine größere Hand- bzw. Betätigungskraft zu übertragen hat.The types of actuation of the shut-off valve 15 shown as well as the illustrated design of the shut-off valve 15 are merely examples. In principle, other actuators are also possible which adjust as soon as the steering shaft or the like has to transmit a greater hand or actuation force.

Im übrigen sind die oben dargestellten Konstruktionen so ausgebildet, daß sich ein einziges Absperrventil 15 unabhängig von der Richtung der Betätigungskraft öffnet. Grundsätzlich ist es auch möglich, zwei Absperrventile parallel zueinander anzuordnen, von denen je nach Richtung der Betätigungskraft eines öffnet.Otherwise, the structures shown above are designed so that a single shut-off valve 15 opens regardless of the direction of the actuating force. In principle, it is also possible to arrange two shut-off valves in parallel, one of which opens depending on the direction of the actuating force.

Die oben dargestellte Betätigung des Absperrventiles durch Bewegungen des Ritzels 18 ist insofern vorteilhaft, als derartige Bewegungen bei entsprechender Lagerung des Ritzels 18 bereits bei geringen Betätigungskräften auf treten, bevor der Drehschieber 32 bzw. die Servoventil anordnung 5 merklich aus ihrer Mittellage ausgelenkt worden ist.The above-described actuation of the shut-off valve by movements of the pinion 18 is advantageous inasmuch as such movements occur with appropriate actuation of the pinion 18 even at low actuation forces before the rotary valve 32 or the servo valve arrangement 5 has been noticeably deflected from its central position.

Claims

1. servo valve arrangement with closed center for power steering, in particular of motor vehicles, with a pressure connection controlling a pressure source, in the middle position of the servo valve arrangement closed shut-off valve arrangement and on the output side thereof, in the middle position open control valve arrangement, the connections for a fluid reservoir and for two sides of one Servo motor driven in two opposite directions, characterized in that the power steering designed as a rack and pinion steering has a movably rotatably mounted pinion ( 18 ) and the shut-off valve ( 15 ) is controlled by movements of the pinion.

2. Servo valve arrangement according to claim 1, characterized in that the shut-off valve ( 15 ) by a perpendicular to the tooth plane of a rack ( 17 ) movable pinion ( 18 ) is opened.

3. Servo valve arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the shut-off valve ( 15 ) by an axially displaceable pinion ( 18 ) is controllable.

4. Servo valve arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the shut-off valve ( 15 ) has a spring plate ( 24 ) in its closed position against a valve seat ( 25 ) tensioned valve plate ( 26 ) which by means of a plunger arranged on it ( 23 ) is drive-coupled to the pinion ( 18 ) or a part coupled therewith.