DE956201C

DE956201C - Power steering, especially for motor vehicles

Info

Publication number: DE956201C
Application number: DED14226A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Foerster
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1953-01-30
Filing date: 1953-01-30
Publication date: 1957-01-17

Description

Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei welcher die die Lenkbewegung unterstützende Hilfskraft entgegen der am Lenkbedienungsglied (Lenkhandrad) ausgeübten Kraft den Rückdruck unterstützt, um dem Fahrer ein Kontaktgefühl mit der Lenkung zu vermitteln.Power steering, in particular for motor vehicles The invention relates on a power steering, especially for motor vehicles, in which the Auxiliary power supporting the steering movement against the one on the steering control element (steering handwheel) exerted force supports the back pressure, giving the driver a feeling of contact with to convey the steering.

Es, ist. eine derartige Servolenkung bekanntgeworden, bei. welcher der Rückdruck durch ein Zahnrad ausgeübt. wird, das mit einem Zahnrad auf der elastisch elagerten, Lenksäule im Eingriff steht und eine seitliche Bewegung der Lenksäule durch den Rückdruck bewirkt. Infolge der seitlichen Bewegung wird hierbei ein, Steuerkolben verstellt, der dadurch einen Druck einschaltet und zugleich den Rückdruck auf die Lenkung verstärkt. Diese bekannte Bauart hat vor allem den Nachteil einer unstabilen Lagerung mit einseitigen. Lagerdrücken und eines ungenauen. Zahneingriffes.It is. such a power steering became known at. which the back pressure exerted by a gear. is that with a gear on the elastic superimposed, steering column is engaged and a lateral movement of the steering column caused by the back pressure. As a result of the lateral movement, a control piston is created adjusted, which thereby switches on a pressure and at the same time the back pressure on the Steering reinforced. The main disadvantage of this known design is that it is unstable Storage with one-sided. Bearing pressures and one inaccurate. Meshing.

Bei einer anderen derartigen Servolenkung wird das fliegend gelagerte Gehäuse eines Planeten-Betriebes. durch den Zahnrückdruck verschwenkt, wodurch es beim Überschreiten der gewünschten Steuerlage die Steuerventile betätigt. Ein besonderes Kontaktgefühl für den Ausschlag der Lenkung wird dem Fahrer hierbei nicht vermittelt. Auch ergeben sich infolge der einseitigen Lagerung des Gehäuses ungünstige Kraftverhältnisse.In another such power steering, the overhung one Housing of a planetary operation. pivoted by the tooth back pressure, through which it actuates the control valves when the desired control position is exceeded. A The driver does not get a special feeling of contact for the deflection of the steering conveyed. The one-sided mounting of the housing also results in unfavorable conditions Force relationships.

Nach einem weiteren. bekannten. Vorschlag dient zur Steuerung des Druckmittels ein an der Steuersäule angeordneter, axial verstellbarer Schieber, der unter dem Einfluß des von einem Lenksegment herrührenden Zahnräderdruckes steht und ständig dem Druck der Hilfskraft ausgesetzt ist. Das Kontaktgefühl ist auch in. diesem Fall nur verhältnismäßig gering. Außerdem werden derartige Schieber leicht undicht, sofern sie nicht stramm eingepaßt werden.After another. known. Suggestion is used to control the Pressure means an axially adjustable slide arranged on the control column, which is under the influence of the gear pressure originating from a steering segment and is constantly exposed to the pressure of the auxiliary worker. The feeling of contact is also in this case only relatively low. In addition, such sliders become light leaks unless they are fitted tightly.

Auch im Fall einer anderen bekannten Konstruktion, bei welcher zur Steuerung eines Schiebersteuergliedes die Bewegung des dritten Gliedes eines Planetengetriebes und zur Erzeugung einer der. Verstellung des. Lenkhandrades entgegenwirkenden Rückdruckkraft das von der hydraulischen Hilfskraft nach Art eines Differentialkolben.s beaufschlagte Schiebersteuerglied benutzt wird, wirkt der Rückdruck lediglich einseitig auf das dritte Getriebeglied des Planetengetriebes. ein, so daß ungünstige, die Lenkung erschwerende Lagerdrücke entstehen.Also in the case of another known construction in which to Control of a slide control member, the movement of the third member of a planetary gear and to generate one of the. Adjustment of the steering handwheel counteracting back pressure acted upon by the hydraulic auxiliary power in the manner of a differential piston Slide control element is used, the back pressure acts only on one side third gear member of the planetary gear. one, so that unfavorable, the steering aggravating bearing pressures arise.

Die Erfindung sieht demgegenüber eine mit Rückdruck arbeitende Servolenkung vor, bei welcher der Rückdruck einwandfrei. und zuverlässig ohne unerwünschte einseitige Lagerdrücke auf das Lenkbedienungsglied übertragen wird, und besteht im wesentlichen darin, daß in an sich bekannter Weise die Lenkbewegung durch ein Ausgleichsgetriebe übertragen wird, dessen drittes Getriebeglied, vorzugsweise der durch die Kraft von Rückstellfedern im Gleichgewicht gehaltene Umlaufräderträger, die Hilfskraft über Steuerorgane, insbesondere Differentialkolben, wie dies. an sich. bekannt ist, derart steuert, daß diese zur Unterstützung der Lenkung freigegebene Hilfskraft eine der Verstellung des Getriebegliedes entgegenwirkende, die Rückstellkraft der Federn unterstützende, jedoch reduzierte Kraft ausübt, wobei das dritte Getriebeglied abstützende Einrichtungen derart vorgesehen sind bzw. die gesteuerte Hilfskraft so auf das dritte Getriebeglied einwirkt, daß dasselbe von radialen Kräften entlastet ist.In contrast, the invention provides a power steering working with back pressure before, at which the back pressure is flawless. and reliable without unwanted one-sided Bearing pressures is transmitted to the steering operating member, and consists essentially in that in a known manner the steering movement by a differential gear is transmitted, the third transmission link, preferably by the force Revolving gear carrier kept in equilibrium by return springs, the auxiliary worker via control organs, especially differential pistons, like this. per se. is known controls in such a way that this auxiliary force released to support the steering one of the adjustment of the gear member counteracting the restoring force of the Springs supporting but reduced force exerts, with the third gear member supporting facilities are provided in this way or the controlled auxiliary acts on the third gear member in such a way that the same is relieved of radial forces is.

Infolge der der Lenkungsbedienung entgegenwirkenden., sich mit dem Lenkausschlag verstärkenden Gegenwirkung der Hilfskraft hat der Lenkende einerseits stets ein sicheres Gefühl für die auf die Lenkung ausgeübte Verstellkraft, und andererseits ergibt die Entlastung des dritten Getriebegliedes von radialen Lagerkräften eine erwünschte Empfindlichkeit bei gleichzeitig großer Sicherheit der Lenkung.As a result of the steering operation counteracting., With the On the one hand, the steering person has the counteraction of the auxiliary force which increases the steering angle always a safe feeling for the adjustment force exerted on the steering, and on the other hand results in the relief of the third gear member from radial bearing forces Desired sensitivity with great security of the steering at the same time.

Vorzugsweise ist das dritte Getriebeglied als Waagebalken mit zwei Hebelarmen ausgebildet, wobei es durch vier Federn unter Zwischenschaltung von Kolben im Gleichgewicht gehalten wird, von denen je zwei diagonal gegenüberliegende an je eine Seite des Servohauptkolbens angeschlossen sind und von denen je einer als Steuerorgan für die Hilfskraft ausgebildet ist.The third gear member is preferably a balance beam with two Lever arms formed, it being carried by four springs with the interposition of pistons is kept in balance, two of which are diagonally opposite each other each one side of the servo main piston are connected and one of them each as Control unit for the auxiliary is designed.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann im wesentlichen mit den bisher üblichen Teilen ausgeführt werden.. Da die Lenkungen in der Regel sowohl als Rechtslenkung als auch als Linkslenkung ausgeführt sein müssen, wird durch die Umkehr der Bewegung im Umlauf- oder Ausgleichsgetriebe kein zusätzlicher Aufwand erforderlich. Infolge der Zwischenschaltung von Federn wird jedes tote Spiel in der Steuerung vermieden.The transmission according to the invention can essentially with the previously usual parts are executed .. As the steering systems are usually both right-hand drive as well as left-hand drive is required by reversing the movement no additional effort required in epicyclic or differential gears. As a result the interposition of springs avoids any dead play in the control.

Weiter Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig. I ein Gesamtschema der Servolenkung, Fig.2 eine schematische Darstellung des Ausgleichsgetriebes im Zusammenhang mit der Schaltanordnung und Fig.3 eine abgeänderte Ausführungsform des Steuerventils.Further details and features of the invention are as follows Refer to the description of an exemplary embodiment. Here, Fig. I shows an overall scheme the power steering, Fig.2 a schematic representation of the differential gear in Connection with the switching arrangement and FIG. 3 shows a modified embodiment of the control valve.

In Fig. I sind Io die Vorderräder, welche durch ein Lenkgestänge II in Lenkrichtung verschwenkt werden können. Das Lenkgestänge II wird durch einen Lenkhebel 12 verstellt, welcher mittels einer auf einer Schnecke I3 axial verstellbaren, gegen Drehen gesicherten Mutter I4 verschwenkt wird. Die Schnecke I3 wird durch die Lenkspindel I5 vom Lenkhandrad I5' aus betätigt. Zwischen der Lenkspindel 15 und der Schnecke I3 ist ein. Ausgleichs- oder Differentialgetriebe I6 zwischengeschaltet, welches. in einem Gehäuseteil I7 untergebracht ist, das mit dem Getriebegehäuse I8 fest verbunden, z. B. mit diesem aus einem Stück hergestellt oder auf das obere Ende desselben aufgeflanscht ist.In Fig. I Io are the front wheels, which are supported by a steering linkage II can be pivoted in the steering direction. The steering linkage II is through a Steering lever 12 adjusted, which by means of an axially adjustable on a worm I3, The nut I4 secured against turning is pivoted. The screw I3 is through the steering spindle I5 actuated from the steering handwheel I5 '. Between the steering shaft 15 and the snail I3 is a. Differential or differential gear I6 interposed, which. is housed in a housing part I7, which is connected to the gear housing I8 firmly connected, e.g. B. made of one piece with this or on the upper one The end of the same is flanged.

Der dreiarmige Lenkhebel I2 ist ferner mit dem Arbeitskolben, I9 des Servozylinders 2o verbunden. Letzterer ist zweckmäßig ebenfalls mit dem Lenkgetriebegehäuse I8 fest verbunden, z. B. an dieses angeflanscht.The three-armed steering lever I2 is also connected to the working piston, I9 des Servo cylinder 2o connected. The latter is also useful with the steering gear housing I8 firmly connected, e.g. B. flanged to this.

In Fig. 2 ist das Ausgleichs- oder Differentialgetriebe im einzelnen schematisch dargestellt. Auf der Lenkspindel I5 ist ein Kegelrad 2I aufgesetzt, das über die umlaufenden Kegelräder 22 und 23 mit einem Kegelrad 24 im Eingriff steht, welches mit der Achse der Schnecke I3 fest verbunden ist. Die Umlaufräder 22 und 23 sind auf einem auf der Spindel lose drehbaren. Träger 25 gelagert, welcher mit zwei senkrecht zur Achse der Umlaufräder gerichteten Armen 26 und 27 versehen ist. Der Hebelarm 26 stützt sich gegen die als Differentialkolben ausgebildeten Steuerschieber oder Reduzierventile 28 und 29, der Hebelarm 27 gegen Kolben. 30 und 31 ab. Die Reduzierventile und die Kolben sind durch Federn 32, 33, 34 und 35 belastet, welche die Ventile bzw. Kolben kraftschlüssig gegen die Hebelarme 26 bzw. 27 drücken..In Fig. 2, the differential or differential gear is in detail shown schematically. A bevel gear 2I is placed on the steering spindle I5, which meshes with a bevel gear 24 via the rotating bevel gears 22 and 23 stands, which is firmly connected to the axis of the screw I3. The planetary gears 22 and 23 are loosely rotatable on a spindle. Support 25 stored, which provided with two arms 26 and 27 directed perpendicular to the axis of the planetary gears is. The lever arm 26 is supported against the piston designed as a differential piston Control slide or reducing valves 28 and 29, the lever arm 27 against the piston. 30th and 31 from. The reducing valves and the pistons are supported by springs 32, 33, 34 and 35 loaded, which the valves or pistons force-fit against the lever arms 26 or Press 27 ..

Die Steuerschieber oder Reduzierventile 28, 29 dienen zur Steuerung der die Servoarbeit leistenden Druckflüssigkeit. Die Druckflüssigkeit wird einem Behälter 36 entnommen und durch eine Pumpe 37 über die Leitungen 38 und 39 den Steuerschiebern 28 und 29 zugeleitet. Letztere sind mit Steuernuten 4o bzw. 41 versehen, welche in der gezeichneten Mittelstellung von den Leitungen, 38 und 39 getrennt sind, so daß die Steuerschieber 28 und 29 die Weiterleitung des Drucköls unterbrechen.The control slide or reducing valves 28, 29 are used for control the hydraulic fluid doing the servo work. The hydraulic fluid is a Removed container 36 and by a pump 37 via lines 38 and 39 the Control spools 28 and 29 forwarded. The latter are provided with control grooves 4o and 41, which in the drawn center position of the lines 38 and 39 are separated, so that the control slide 28 and 29 interrupt the forwarding of the pressure oil.

Von den Zylindern der Steuerschieber 28 und 29, und zwar von einer solchen, Stelle aus, daß sie in der gezeichneten Mittellage mit den Steuernuten 4o und 41 verbunden sind, führen Leitungen. 42 und 43 zu den Kolbenseiten 44 bzw. 45 des Kolbens i9 im Zylinder 2o. Außerdem sind die Leitungen 42 und 43 über die Leitungsabschnitte 46 und 47 mit den die Federn 34 und 35 enthaltenden äußeren Kolbenseiten der Kolben 30 und 31 verbunden, so daß die in sie eintretende Druckflüssigkeit die Kolben im Sinne: der Federn 34 und 35 unterstützt.From the cylinders of the spool 28 and 29, from one such, place out that they are in the drawn central position with the control grooves 4o and 41 are connected, lead lines. 42 and 43 to the piston sides 44 or 45 of piston i9 in cylinder 2o. In addition, the lines 42 and 43 are on the Line sections 46 and 47 with the outer piston sides containing the springs 34 and 35 the piston 30 and 31 connected so that the pressure fluid entering them the Pistons in the sense of: the springs 34 and 35 supported.

Rückleitungen 48 und 49 führen zum Ölbehälter 36 zurück. Zwischen der Druckleitung der Pumpe 37 und der Rückleitung 48, 49 ist eine Kurzschlußleitung So mit einem Überdruckventil 51 (z. B. für 50 atü) angeordnet.Return lines 48 and 49 lead back to the oil reservoir 36. Between the pressure line of the pump 37 and the return line 48, 49 is a short-circuit line So arranged with a pressure relief valve 51 (z. B. for 50 atm).

Die beiden Seiten 52, 53 bzw. 54, 55 der als Differentialkolben ausgebildeten Reduzierventile oder Steuerschieber 28 bzw. 29 sind über Bohrungen. 56 bzw. 57 mit den Steuernuten 40 bzw. 41 verbunden.The two sides 52, 53 and 54, 55 of the differential piston Reducing valves or control slides 28 and 29 are via bores. 56 or 57 with the control grooves 40 and 41, respectively.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Beim Drehen der Lenkspindel 15 durch das Handrad wird das Zahnrad 21 im einen oder anderen Sinne gedreht. Die Drehbewegung des Zahnrades wird über die Umlaufräder 22, 23 in entgegengesetztem Drehsinne auf das Zahnrad 24 übertragen. Die an den Rädern 22, 23 wirkende Kraft stützt sich hierbei über die Arme 26 und 27 und über die Steuerschieber 28, 29 bzw. die Kolben 30, 3 i auf die Federn 32, 33, 34, 35 ab, derart, daß die Abstützkräfte den an den Rädern 22 und 23 übertragenen Umfangskräften, das Gleichgewicht halten. Bei Verdrehung der Lenkspindel, z. B. in Pfeilrichtung f, wird infolgedessen, sobald das. von Hand ausgeübte Lenkmoment das Abstützmoment der Federn übersteigt, die Feder 33 zusammengedrückt, während die Feder 32 entlastet wird. Die Steuerschieber oder Reduzierventile 28, 29 bewegen sich infolgedessen nach abwärts, wodurch die Leitung 39 mit der Leitung 43 und damit mit der Kolbenseite 45 des Servoarbeitszylinders verbunden wird. Der sich nach rechts bewegende Kolben i9 unterstützt dadurch die der Steigung der Schnecke 13 entsprechende Lenkbewegung des Lenkhebels 12. Dadurch, daß der in den Arbeitszylinder 2o geleitete Servodruck gleichzeitig über den Kolben 3 i in entgegengesetztem Sinne auf den Umlaufträger 25 einwirkt, ist der Umlaufräderträger 25 stets von radialen Kräften entlastet. Da auf die Rückseiten 53 oder 55 der Reduzierventile der Arbeitsdruck des Servohilfskraftmittels gegeben wird, ist am Lenkhandrad stets. eine der augenblicklichen Lenkkraft proportionale, aber entsprechend dem Druck auf die Kolbenseiten 52 bzw. 54 der Ventile reduzierte Kraft fühlbar. Im allgemeinen sind nur verhältnismäßig kleine Wege am Lenkhandrad erforderlich, um die Steuerung der Servokraft zu ,gewährleisten, beispielsweise 5 bis Io mm Weg. Irgendein nachteilig bemerkbares. Spiel innerhalb der Lenkung wird infolgedessen nicht verursacht.The mode of operation of the device described is as follows: When Turning the steering shaft 15 by the handwheel is the gear 21 in one way or another Twisted senses. The rotation of the gear is controlled by the planet gears 22, 23 in opposite direction of rotation to the gear 24 transmitted. The ones on wheels 22, 23 acting force is supported here via the arms 26 and 27 and via the control slide 28, 29 and the pistons 30, 3 i on the springs 32, 33, 34, 35, in such a way that the Support forces the peripheral forces transmitted to the wheels 22 and 23, the equilibrium keep. When turning the steering shaft, z. B. in the direction of arrow f, as a result, as soon as the steering torque exerted by hand exceeds the supporting torque of the springs, the spring 33 is compressed while the spring 32 is unloaded. The control spool or reducing valves 28, 29 move downwards as a result, whereby the Line 39 with line 43 and thus with the piston side 45 of the servo working cylinder connected. The piston i9 moving to the right supports the the pitch of the worm 13 corresponding steering movement of the steering lever 12. that the servo pressure directed into the working cylinder 2o simultaneously via the piston 3 i acts in the opposite sense on the rotating carrier 25 is the rotating gear carrier 25 always relieved of radial forces. Since on the backs 53 or 55 of the reducing valves the working pressure of the auxiliary power means is given, is always on the steering handwheel. one proportional to the current steering force, but according to the pressure on the piston sides 52 and 54 of the valves reduced force felt. In general only relatively small distances are required on the steering wheel to control the system to ensure the servo power, for example 5 to Io mm travel. Any disadvantage noticeable. As a result, play within the steering is not caused.

Der Kolben i9 kann außer im Zylinder selbst zugleich an seiner Übertragungsstelle auf dien Lenkhebel geführt sein, so daß die Führungslänge im gesamten Betriebsbereich konstant gehalten werden kann. Da der Ölbehälter im allgemeinen nicht unterhalb des Lenkgehäuses angeordnet werden kann, steht dieses unter dem Druck der Ölsäule des höher liegenden Ölbehälters. Durch entsprechende Dichtungen kann das Getriebe einwandfrei abgedichtet werden.In addition to being in the cylinder itself, the piston can also be used at its transfer point be guided on the steering lever, so that the guide length in the entire operating range can be kept constant. Since the oil tank is generally not below the steering housing can be arranged, this is under the pressure of the oil column of the higher oil container. The gear unit can be properly sealed.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Steuerschieber dargestellt. Die Steuerschieber 28, 29 bilden in diesem Fall einen gemeinsamen Schieber 58 mit über die ganze Länge gleichem Durchmesser und einer Nut 59, mit welcher der zugeordnete Hebelarm, z. B.26, des Umlaufträgers 25 im Eingriff steht. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind demgemäß nur die die Federn 32 bzw. 33 enthaltenden Räume 53 bzw. 55 über die Kanäle 56 bzw. 57 mit den Steuernuten 40 bzw. 41 verbunden, und es wirkt der Öldruck mit der vollen Kolbenfläche des Schiebers 58 der Verschiebung desselben entgegen.In Fig. 3, a further embodiment of the control slide is shown. In this case, the control slide 28, 29 also form a common slide 58 Over the entire length of the same diameter and a groove 59 with which the associated Lever arm, e.g. B.26, of the rotating carrier 25 is engaged. In contrast to the exemplary embodiment According to FIG. 2, only the spaces 53 and 33 containing the springs 32 and 33 are accordingly shown. 55 is connected to the control grooves 40 and 41 via the channels 56 and 57, respectively, and it acts the oil pressure with the full piston area of the slide 58 of the displacement of the same opposite.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Power steering, especially for motor vehicles, in which the auxiliary force supporting the steering movement counteracts that on the steering control element (Steering hand wheel) exerted force supports the back pressure to give the driver a feeling of contact to convey with the steering, characterized in that in itself known Way the steering movement is transmitted through a differential gear (i6) whose third gear element, preferably that by the force of return springs (32, 33, 34 35) revolving gear carrier (25) kept in equilibrium, the assistant over Control organs, in particular differential pistons (28, 29), as is known per se is, controls in such a way that this auxiliary force released to support the steering one of the adjustment of the gear member (25, 22, 23) counteracting the restoring force of the springs (32, 33, 34, 35) exerts supporting but reduced force, wherein the third gear member (25) supporting devices (28 to 35) are provided in this way are or the controlled auxiliary force acts on the third gear element (25), that the same is relieved of radial forces.

2. Power steering according to claim i, characterized in that the third gear member is designed as a balance beam (25) with two lever arms (26, 27) and by four springs (32, 33, 34 35) with the interposition of pistons (28, 29, 30, 3a) is kept in equilibrium, of which two diagonally opposite (28.3o or 29.31) are connected to one side (44 or 45) of the main servo piston (I9) and of which one each (28, 29) is designed as a control unit for the auxiliary. Documents considered: German Patent No. 729 091; Belgian Patent No. 497,928; Swiss Patent No. 262 696; U.S. Patent Nos. 2,077,747, 2: 213,271, 2,524,682.