Lenkhilfe, vorzugsweise für schwere Straßenkraftfahrzeuge Schwere
Straßenkraftfahrzeuge, insbesondere wenn sie auch vorderen Antrieb haben oder vorn
zwillingsbereift sind, benötigen für die Handhabe des Steuers erhebliche Lenkkräfte.
Soll die Übersetzung der Lenkschnecke nicht zu hoch gewählt und damit die schnelle
Steuerfähigkeit des Fahrzeuges beeinträchtigt werden, so muß man maschinelle Lenkhilfen,
auch Servolenkungen genannt, anwenden, wie sie bereits im Kraftfahrzeugbau bekannt
sind. Die bisher bekannten Lenkhilfen arbeiten entweder mit Preßluft, die dem Bremsluftpresser
bzw. dazu angeordneten Luftspeicherbehältern entnommen wird, oder auch hydraulisch,
dergestalt, daß eine Druckölpumpe ständig von der Fahrzeugantriebsmaschine angetrieben
und bei Benötigen einer Lenkhilfe der von der Pumpe erzeugte Druck und entsprechend
der Schnelligkeit des Lenkvorganges eine entsprechende Leistung für die Steuerhilfe
ausgenutzt wird. Beide Systeme haben den Nachteil, daß sie energiewirtschaftlich
ungünstig sind, denn bei der mit Luft betätigten Lenkhilfe baut sich ein dem Lenkwiderstand
entsprechender Luftdruck hinter dem Hilfskolben auf, der, solange der kurze Lenkvorgang
dauert, nur mit vollem Druck arbeitet, sobald die Einlenkbewegung jedoch unterbrochen
wird, sogleich durch ein Auslaßventil ins Freie abgelassen wird und daher mit seinem
Energieinhalt verlorengeht. Die Mehrleistung, die von der Luftpresseranlage bei
diesen Lenkhilfen verlangt wird, ist beträchtlich.Power steering, preferably for heavy road vehicles
Road vehicles, especially if they also have front drive or front
are twin tires require considerable steering forces to handle the steering wheel.
Should the translation of the steering worm not be too high and thus the fast one
The ability to steer the vehicle is impaired, so one must use mechanical steering aids,
also known as power steering systems, as they are already known in automotive engineering
are. The previously known steering aids either work with compressed air, which the brake air compressor
or air storage tanks arranged for this purpose, or hydraulically,
such that a pressure oil pump is constantly driven by the vehicle prime mover
and if steering assistance is required, the pressure generated by the pump and accordingly
the speed of the steering process a corresponding performance for the steering aid
is exploited. Both systems have the disadvantage that they are energy efficient
are unfavorable, because in the case of air-assisted steering, the steering resistance builds up
corresponding air pressure behind the auxiliary piston, as long as the short steering process
lasts, only works with full pressure, but as soon as the turning movement is interrupted
is immediately discharged into the open through an outlet valve and therefore with his
Energy content is lost. The extra power provided by the air compressor system
these steering aids is required is considerable.
Bei der vorerwähnten hydraulischen Anlage arbeitet die Druckölpumpe
während der ganzen Zeit, in der eine Lenkhilfe nicht benötigt wird, über ein Überdruckventil
oder auf einem kurzgeschlossenen Kreislauf. Dies ist nötig, da mit Einsetzen einer
Lenkbewegung der Flüssigkeitsdruck sofort vorhanden sein muß. Die ständige Leistungsaufnahme
dieser
Pumpe stellt eine reine Verlustleistung dar.In the aforementioned hydraulic system, the pressure oil pump works
the entire time that power steering is not required, via a pressure relief valve
or on a short-circuited circuit. This is necessary because with the insertion of a
Steering movement the fluid pressure must be present immediately. The constant power consumption
this
The pump represents a pure power loss.
Die Erfindung betrifft eine Servolenkung bzw. Lenkhilfe, bei der eine
Leistungsaufnahme von der Antriebsmaschine her nur so lange notwendig ist, wie der
Lenkvorgang dauert, und zwar wird dies z.B. durch die Verwendung einer Kapsel- oder
hydraulischen Axialkolbenpumpe mit entsprechendem Kolbenmotor erreicht.The invention relates to a power steering or steering aid in which a
Power consumption from the prime mover is only necessary as long as the
Steering process lasts, and this is done, for example, by using a capsule or
hydraulic axial piston pump achieved with a corresponding piston motor.
Abb. I zeigt die Gesamtanordnung des Lenkhilfesystems in einem Kraftfahrzeug.
Die normale Kraftfahrzeugsteuerung z.B. mit geteilter Spurstange wird von dem Steuerrad
I über die geteilte Steuersäule 2, die in der Einstellvorrichtung 3 geteilt ist,
wie später noch beschrieben wird, über die Steuerschnecke 4 mit Steuersegment 5
betätigt. Über die mechanische Verbindung und die selbsthemmende Steuerschnecke
hat also der Fahrer sein Fahrzeug stets sicher in der Hand, wie dies bei allen Kraftfahrzeugen
üblich ist. Die Arbeit der Einstellung der zu steuernden Räder wird nun dem Fahrer
mit Hilfe der Einstellvorrichtung 3 (Abb. 2) und der Axialkolbenpumpe 6 in Abb.
I und 2 abgenommen. Die Einstellvorrichtung besteht z. B. aus zwei Scheiben 3 und
7 an der Trennstelle der geteilten Steuersäule, die infolge eines kleinen Spiels
in der Mitnehmervorrichtung 8 bei Betätigung des Steuerrades I eine gewisse Relativdrehung
gegenüber dem Steuersäulenteil mit der Schnecke 4 gestattet, die ausgenutzt wird,
um über Kabelzüge 9 die Pumpe 6 je nach der Einlenkrichtung nach rechts oder links
einzuschwenken. Erst in diesem Augenblick fördert die Pumpe Drucköl über die Leitung
Io zu dem Axialkolbenmotor I2 und zurück über die Leitung II zur Pumpe. Die Pumpe
stellt über einen mechanischen Antrieb, der nachfolgend beschrieben wird, die Steuerung
in die neue Winkelstellung so lange ein, bis der Steuerdruck des Fahrers am Lenkrad
I aufhört und damit automatisch die Pumpe 6 wieder in Mittelstellung, d.h. Leerlaufstellung
zurückgeht, da die Einschwenkkräfte aus den Kabelzügen in diesem Augenblick wegen
Fehlens einer Relativbewegung zwischen den Scheiben 3 und 7 verschwinden. So wiederholt
sich dieses Spiel bei jeder Lenkbewegung.Fig. I shows the overall arrangement of the power steering system in a motor vehicle.
The normal motor vehicle control, e.g. with a split tie rod, is controlled by the steering wheel
I via the split control column 2, which is split in the adjustment device 3,
as will be described later, via the control worm 4 with control segment 5
actuated. Via the mechanical connection and the self-locking control screw
So the driver always has his vehicle safely in hand, as is the case with all motor vehicles
is common. The work of setting the wheels to be steered is now up to the driver
with the aid of the adjustment device 3 (Fig. 2) and the axial piston pump 6 in Fig.
I and 2 decreased. The adjustment device consists, for. B. of two disks 3 and
7 at the point of separation of the divided control column, which as a result of a small play
a certain relative rotation in the driver device 8 when the steering wheel I is actuated
opposite the control column part with the screw 4, which is used,
to the pump 6 via cable pulls 9, depending on the direction of deflection to the right or left
swivel in. Only at this point does the pump deliver pressurized oil through the line
Io to the axial piston motor I2 and back via line II to the pump. The pump
provides the control via a mechanical drive, which is described below
into the new angular position until the driver's control pressure on the steering wheel
I stops and the pump 6 automatically returns to the middle position, i.e. idle position
decreases, because the pivoting forces from the cable pulls at this moment because of
In the absence of a relative movement between the disks 3 and 7 disappear. So repeated
this game with every steering movement.
Der in Abb. I in Aufsicht gezeigte mechanische Antrieb von dem Axialkolbenmotor
I2 her auf die Steuerung ist in Abb. 3 im Schema besonders herausgezeichnet. Der
Motor I2 (Abb. 3) arbeitet, sobald er über die Leitungen Io oder II Drucköl erhält
über eine Kupplung I3, ein Ritzel I4, ein großes Zahnrad I5, ein weiteres Ritzel
I6 auf die Rückseite des Steuersegmentes 5 und von hier über die Spurstange I7 (Abb.
I) und Lenkhebel I8 auf die Lenkvorrichtung der Räder. Da dieser Antrieb die freie
Beweglichkeit des Steuerhandrades I durch den Fahrer nie beeinträchtigen darf, insbesondere
auch dann nicht, wenn etwa in der Mechanik der Steuerhilfe ein Schaden auftritt,
ist die Kupplung I3 als Gleitkupplung ausgebildet, die nur dann wirksam wird, wenn
der Steuermotor I2 Drucköl erhält und damit von den Leitungen Io oder II über die
Steuerleitungen I9 oder 2o und die Rückschlagventile 2I auf den Zylinder 22 mit
Kolben Öldruck kommt, der die für die Kupplung notwendige Kuppelkraft erzeugt.The mechanical drive of the axial piston motor shown in top view in Fig. I
I2 on the control is particularly highlighted in Fig. 3 in the scheme. Of the
Motor I2 (Fig. 3) works as soon as it receives pressure oil via lines Io or II
Via a clutch I3, a pinion I4, a large gear I5, another pinion
I6 on the back of the control segment 5 and from here over the tie rod I7 (Fig.
I) and steering lever I8 on the steering device of the wheels. Since this drive is the free
Mobility of the control handwheel I by the driver must never affect, in particular
not even if damage occurs to the mechanics of the tax assistance, for example,
the clutch I3 is designed as a sliding clutch that is only effective when
the control motor I2 receives pressure oil and thus from the lines Io or II via the
Control lines I9 or 2o and the check valves 2I on the cylinder 22 with
Piston oil pressure comes, which generates the coupling force necessary for the clutch.
Darüber hinaus kann durch eine mechanische Ausrückvorrichtung 23 der
Fahrer, wenn er dies wünscht, auch noch von Hand den gesamten Steuerhilfsmechanismus
auskuppeln und unwirksam machen. Die Rückschlagventile 2I sind notwendig, damit
über die Leitungen I9 und 2o kein Kurzschluß für die Druckflüssigkeit geschaffen
wird. Damit der Kolben im Zylinder 22 nach Ausbleiben der Steuerkraft wieder drucklos
werden kann, sind in den Rückschlagventilen 2I, die in Abb. 4 im Prinzip nochmals
größer herausgezeichnet sind, kleine Entlastungskanäle 24 angeordnet, durch die
Sickeröl aus dem Zylinderraum 22 in das Leitungssystem I9, 2o zurücklaufen kann.In addition, by a mechanical release device 23 of the
If he so wishes, the driver can also manually operate the entire auxiliary control mechanism
disengage and render ineffective. The check valves 2I are necessary so
No short circuit for the hydraulic fluid created via lines I9 and 2o
will. So that the piston in the cylinder 22 is depressurized again after the control force has failed
are in the check valves 2I, which in Fig. 4 in principle again
Are drawn out larger, arranged small relief channels 24 through which
Leachate oil from the cylinder chamber 22 can run back into the line system I9, 2o.
Selbstverständlich kann die gleiche Wirkung auch mit anderen mechanischen
Hilfsmitteln erreicht werden. Abb. 5 zeigt z.B. ein Schema, welches auf der Empfängerseite
rein hydrostatisch arbeitet. An dem Steuersegment 5 ist ein Hebel 25 angebracht,
an den die beiden in den Zylindern 26 befindlichen Kolben angelenkt sind. Kommt
von der Pumpe 6 durch Einschwenken derselben von der Steuersäule her Drucköl in
der einen oder anderen Richtung über die Leitungen Io oder II, so wird rein mechanisch
die Lenkbewegung im Lenksegment 5 über die Kolben in den Zylinder 26 und den Hebel
25 unterstützt. Um die Freigängigkeit des Systems bei etwaigen Störungen an der
Anlage sicherzustellen, ist eine Überstromleitung mit dem Sicherheitsventil 27 sowie
den beiden Unterdruckschaltzylindern 28 mit ihrem Hebelwerk so angeordnet, daß bei
fehlendem Druck in den Leitungen Io oder II über die Leitungen I9 und 2o ein Kurzschluß
im Ölkreislauf dadurch erreicht wird, daß der eine der Zylinder 26, der durch die
Betätigung des Lenksegmentes 5 vom Steuerrad her auf Unterdruck arbeitet, das Ventil
27 über sein Gestänge öffnet und damit den Druckausgleich ermöglicht. Das Ventil
27 kann gegen unzulässige Drucksteigung zugleich als Sicherheitsüberströmventil
wirken.Of course, the same effect can also be achieved with other mechanical
Aids can be achieved. Fig. 5 shows, for example, a scheme that is on the receiving end
works purely hydrostatically. A lever 25 is attached to the control segment 5,
to which the two pistons located in the cylinders 26 are articulated. Comes
from the pump 6 by pivoting the same from the control column in pressure oil
one or the other direction via the lines Io or II, it is purely mechanical
the steering movement in the steering segment 5 via the pistons in the cylinder 26 and the lever
25 supported. In order to ensure the freedom of movement of the system in the event of any malfunctions in the
System is to ensure an overflow line with the safety valve 27 as well
the two vacuum switching cylinders 28 arranged with their lever mechanism so that at
lack of pressure in lines Io or II via lines I9 and 2o a short circuit
is achieved in the oil circuit in that one of the cylinders 26, which is through the
Actuation of the steering segment 5 from the steering wheel works on negative pressure, the valve
27 opens via its linkage and thus enables pressure equalization. The valve
27 can also act as a safety overflow valve against impermissible pressure increases
works.
Selbstverständlich sind auch andere konstruktive Lösungen des -Erfindungsgedankens
möglich, etwa durch Verwendung von Drehkolbenpumpen mit veränderlicher Exzentrizität
oder Kapselpumpen, wobei in jedem Falle der tragende Gedanke bleibt, daß Leistung
von der Fahrzeugantriebsmaschine od.dgl. nur in dem Augenblick abgenommen wird,
in dem sie zur Arbeitsleistung bei einem Steuervorgang erforderlich ist.Of course, other constructive solutions to the concept of the invention are also possible
possible, for example by using rotary lobe pumps with variable eccentricity
or capsule pumps, whereby in each case the main idea remains that performance
of the vehicle drive machine or the like. is only removed at the moment
in which it is required for work performance in a tax process.