SE436634B

SE436634B - HYDRAULIC AID CONTROL DEVICE

Info

Publication number: SE436634B
Application number: SE7805066A
Authority: SE
Inventors: E Jablonsky
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1985-01-14
Also published as: SE7805066L; JPS6222B2; DE2719926A1; ES469347A1; JPS549839A; DE2719926C3; GB1598848A; DE2719926B2

Description

15 20 25 30 35 40 '7895066-3 En hjälpkraftstyrinrättning med två excentriskt och tvärs styr- 'spindeln anordnade styrkolvar för styrning av tryckolja är redan känd (tyska patentskriften l 133 642). I styrkolven ingriper härvid i den mot styrväxeln vända änden av styrspindeln utbildade tappar, Styrspindeln är via en vridstav förbunden med en över en kulkedja i en arbetskolv ingripande gängspindel, i vars spindelhuvud styrkol- varna är anordnade. De båda styrkolvarnas ändar inskjuter i ett olje- tillförselspår och har differenskolvytor, så att en bestämd reaktions- kraft är förnimbar i ratten. Sättet att sammanbygga ställmotor, styr- växel och styranordning vid denna kända hjälpkraftstyrinrättning har med avseende på driftsförhållande, driftsäkerhet och kompakthet fler- faldigt hävdat sig. Uppfinningen bygger därför på en sådan speciellt lämplig styrinrättning med kort bygglängd. An auxiliary power control device with two control pistons for controlling pressure oil arranged eccentrically and transversely to the control spindle is already known (German patent specification 1 133 642). The guide piston engages in the pins formed against the steering gear of the steering spindle. The steering spindle is connected via a rotating rod to a threaded spindle engaging over a ball chain in a working piston, in whose spindle head the steering pistons are arranged. The ends of the two steering pistons slide into an oil supply groove and have differential piston surfaces, so that a certain reaction force is perceptible in the steering wheel. The method of assembling the actuator motor, steering gear and steering device at this known auxiliary power steering device has been asserted several times with regard to operating conditions, operational reliability and compactness. The invention is therefore based on such a particularly suitable control device with a short construction length.

I styrinrättningen enligt uppfinningen bildar den de båda ställ- motorerna tillordnade och av en kolvventil och en vridslidventil sam- mansatta styranordningen en byggenhet och de båda styrventilerna är med spel kopplade till varandra via ett medbringarstift på sådant sätt, att de aktiveras efter varandra i beroende av den på ratten utövade kraften. Den andra på den ytterligare ställmotorn verkande styrninge- kretsen inkopplas därvid endast vid bortfall av den första oljekret- sen.In the control device according to the invention, the two actuators assigned to the control device and composed of a piston valve and a rotary shutter valve form a building unit and the two control valves are playfully connected to each other via a driver pin in such a way that they are activated one after the other the force exerted on the steering wheel. The second control circuit acting on the additional actuator motor is then switched on only in the event of a failure of the first oil circuit.

En sådan hjälpkraftstyrinrättning med två oberoende verkande styrningskretsar används företrädesvis i tunga-fordon, som utan hjälp- kraft inte längre vore styrbara. Den första styrningskretsen innehål- ler härvid, såsom hittills vanligt vid hjälpkraftstyrinrättningar av enkretstyp, en anordning för alstrande av en reaktionskraft, som för- medlar föraren den s.k. styrkänslan.Such an auxiliary power control device with two independently operating control circuits is preferably used in heavy vehicles, which without auxiliary power would no longer be controllable. The first control circuit here comprises, as hitherto common in auxiliary power control devices of the single-circuit type, a device for generating a reaction force, which transmits the so-called the sense of control.

Uppfinningen beskrivs i det följande med ett utföringsexempel och under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l visar ett förenklat längdsnitt genom en hjälpkraftstyrinrättning med en styranordning.enligt uppfinningen för två styrningskretsar, fig. 2 visar ett tvärsnitt efter linjen II-II i fig. l, fig. 3 visar ett ytterligare tvärsnitt efter linjen III-III i fig. l med borttaget hus, fig. 4 visar i större skala en detalj av längdsnittet enligt fig. l, fig. 5 visar i ytterligare större skala en detalj av det med spel i vridsliden ingripande medbringarstiftet enligt fig. 4 och fig. 6 visar ett delsnitt efter linjen IV-IV i fig. 4 med centrerings- anordningen. I - Enligt fig. l och 4 är i ett som ställcylinder l utformat ut- format styrväxelhus en arbetskolv 2 samtidigt utförd som styrmutter, 10 15 20 25 30 35 40 7805066-'3 3 vilken dels står i ingrepp med en segmentaxel 3 och dels via en kul- bana 4 med en gängspindel 5. Gängspindeln 5 är över en vridstav 6 an- sluten till en styrspindel 7, som uppbär en icke visad ratt. I gäng- spindelns 5 spindelhuvud 8 är inbyggd en styranordning 9 med tvärs spindelaxeln liggande styrkolvar 10 och l0A. Två vid undre änden av en fläns ll på styrspindeln 7 anordnade tappar 12 och l2A sträcker sig genom borrningar 14 resp. 14A i spindelhuvudet 8 och ingriper i styrkolvarna 10 och l0A, så att dessa vid inledande av en vridrörel- se vrider sig med spindelhuvudet och förskjuts axiellt i förhållande till varandra. Härvid sker en elastisk vridning av vridstaven 6, tills vid styrkolvarna 10 resp. l0A bildade styrspâr (vilka närmare kommer att beskrivas under hänvisning till fig. 2) öppnas resp. stängs, så att tryckolja strömmar till en sida av arbetskolven 2.The invention is described in the following with an exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a simplified longitudinal section through an auxiliary power control device with a control device according to the invention for two control circuits, Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in fig. Fig. 3 shows a further cross-section along the line III-III in Fig. 1 with the housing removed, Fig. 4 shows on a larger scale a detail of the longitudinal section according to Fig. 1, Fig. 5 shows on a further larger scale a detail of the drive pin engaging with winch in the rotating slide according to Fig. 4 and Fig. 6 shows a partial section along the line IV-IV in Fig. 4 with the centering device. According to Figs. 1 and 4, in a steering gear housing designed as an adjusting cylinder 1, a working piston 2 is simultaneously designed as a steering nut, which is partly engaged with a segment shaft 3 and partly via a ball path 4 with a threaded spindle 5. The threaded spindle 5 is connected via a rotating rod 6 to a guide spindle 7, which carries a steering wheel (not shown). A control device 9 with control pistons 10 and 10A lying across the spindle shaft is built into the spindle head 8 of the threaded spindle 5. Two pins 12 and 12A arranged at the lower end of a flange 11 on the guide spindle 7 extend through bores 14 and 14, respectively. 14A in the spindle head 8 and engages the guide pistons 10 and 10A, so that upon initiation of a rotational movement they rotate with the spindle head and are displaced axially relative to each other. In this case, an elastic rotation of the rotating rod 6 takes place, until at the guide pistons 10 resp. 10A formed guide grooves (which will be described in more detail with reference to Fig. 2) are opened resp. is closed so that pressure oil flows to one side of the work piston 2.

Arbetskolven 2 uppdelar styrväxelhuset i två tryckrum l6 och 17.The work piston 2 divides the steering gear housing into two pressure chambers 16 and 17.

Ställcylindern l bildar tillsammans med en oljepump 18 en behållare 20 och styranordningen 9 en i sig sluten första styrningskrets. Till- förseln av tryckolja till styranordningen 9 sker över ett tillopps- rum 21, medan ett ringspår 22 tjänar för returflödet. Tryckrummet 16 kan över en kanal 23 i spindelhuvudet 8 samt styranordningen 9 för- bindas med pumpen lö. Tryckrummet 17 kan via en i'fig. l med streck- prickade linjer antydd kanal 24, en ytterligare kanal 25 i spindel- huvudet 8 och styranordningen 9 anslutas till pumpen 18. De till tryckrummen 16 och 17 ledande kanalerna 23 resp. 24/25 kan via styr- anordningen likaledes förbindas med det till behållaren 20 anslutna returflödesringspåret 22.The adjusting cylinder 1 together with an oil pump 18 forms a container 20 and the control device 9 a first closed control circuit. The supply of pressure oil to the control device 9 takes place via a supply space 21, while a ring groove 22 serves for the return flow. The pressure chamber 16 can be connected to the pump lö via a channel 23 in the spindle head 8 and the control device 9. The pressure chamber 17 can via a fig. 1, indicated by dash-dotted lines, channel 24, a further channel 25 in the spindle head 8 and the control device 9 are connected to the pump 18. The channels 23 and 17 leading to the pressure chambers 16 and 17, respectively. 24/25 can also be connected via the control device to the return flow ring groove 22 connected to the container 20.

Enligt fig. 2 matar pumpen 18 tryckolja från behållaren 20 till tilloppsrummet 21. Vid vridning av ratten förskjuts styrkolvarna 10 och 10A inbördes genom tapparna l2 resp. 12A alltefter vridningsrikt- ning inom det genom borrningarna 14 resp. 14A (fig. 4) i spindelhuvu- det 8 fastställda styrspelet från den visade neutralställningen. Från tilloppsrummet 21 när tryckoljan över en styrslits 26 resp. 26A tryck- rummet 16 resp. 17. Returflödet av den undanträngda oljevolymen sker över en styrslits 27 resp. 27A samt ett ringspår 29 resp. 29A till behållaren 20. I styrkolvarnas l0 och l0A visade neutralställning (mittställning) är därför samtliga styrspär 13, l5 resp. 13A, 15A öppna, så att en oljegenomströmning från pumpen 18 till behållaren 20 är möjlig. I styrkolvarnas 10 och l0A ena ände är insatt en centrerings- anordning 28 resp. 28A, som dels tjänar för exakt inställning av styr- kolvarna med avseende på styrspåren och dels understödjer vridstaven 6 vid återföring av styrkolvarna till neutralställningen. Styrkolvar- 'çooR QÜÅÜEÃQI 10 15 20 25 30 35 40 fvsosußs-3 4 nas l0 och 10A andra ände bildar tillsammans med i ett lock 30 styr» da kolvar 31 respI 31A reaktionskammare 32 resp. 32A. Reaktionskame rarna 32 och 32A är över icke synliga kanaler anslutna till tryckrum~ men 16 resp- 17. Vid förskjutning av styrkolvarna 10 och 10A måste sålunda på känt sätt kraften av trycket i reaktionskamrarna 32, 35; 'övervinnas, vilket i ratten ger den s.k. körkänslan. Vid bortfall ai dessa reaktionskammare vore en helhydraulisk styrning möjlig, och blott kraften av vridstaven 6 och kraften av centreringsanordningsn 28 resp. 28A måste övervinnas. Mellan tilloppsrummet 21 och de med behållaren 20 i förbindelse stående ringspåren 29 och 29A är insatt en backventil 33, som vid stillastående fordonsmotor tillåter en eí~ tersugning av tryckolja. 7 U Av fig. l och 4 framgår vidare att en som hylsa utformad vrié~ slid 36 via nållager 34 och 35 är lagrad på styrspindeln 7. Spindel~ huvudet 8 är i sin övre del utformad som en styrhylsa 37. Vridsliden 36 och styrhylsan 37 bildar tillsammans en i sig känd vridslidven= til. I styrhylsan 37 är upptagna längsgående spår 38 och 39, som i omväxlande ordningsföljd via skilda tryckmedelledningar 40 resp. 41 står i förbindelse med tryckrummen 42 resp. 43 till en ytterligare ställmotor 44 (fig. 3). På den yttre cylindriska mantelytan av vrid- sliden 36 är fördelat anordnade axiellt löpande längsgående spår 45 och 46. De längsgående spåren 45 är över kanaler 47 och ett ringspår 48 förbundna med en pump 50. De genomgående frästa längsgående spås ren 46 står över kanaler 51 i förbindelse med en behållare 52. Ställ= motorns 44 vridslidventil 36, 37, pumpen 50 och behållaren 52 bildar härvid beståndsdelarna i en från den första styrningskretsen skild, andra styrningskrets. I Vid en relativvridning av vridsliden 36 i förhållande till styr- hylsan 37 styrs de i neutralställningen (fig. 3) med varandra förbund- na längsgående spåren 45, 46 och 38, 39 på sådant sätt, att i mot» svarighet till rattens vridningsriktning antingen det ena eller det andra tryckrummet 42 eller 43 är förbundet med pumpens 50 tillopp och resp. motliggande tryckrum 43 eller 42 är förbundet med behållas ren. . W Av fig. 4 framgår att axiallager 53 och 54 upptar spindelhuvue dets 8 axialkrafter, medan ett radiallager 55 upptar styrspindelns 7 radialkrafter. Genom tätningar 56, 65 och 57 är de båda styrningss kretsarna hydrauliskt skilda från varandra.According to Fig. 2, the pump 18 feeds pressure oil from the container 20 to the inlet space 21. When the knob is turned, the guide pistons 10 and 10A are displaced relative to each other through the pins 12 and 12, respectively. 12A according to the direction of rotation within it through the bores 14 resp. 14A (Fig. 4) in the spindle head 8 determined the control clearance from the neutral position shown. From the inlet chamber 21 when the pressure oil over a guide slot 26 resp. 26A pressure chamber 16 resp. 17. The return flow of the displaced oil volume takes place over a guide slot 27 resp. 27A and a ring groove 29 resp. 29A to the container 20. In the neutral position (middle position) shown in the guide pistons l0 and l0A, therefore, all guide latches 13, l5 and 13A, 15A open, so that an oil flow from the pump 18 to the container 20 is possible. At one end of the guide pistons 10 and 10A a centering device 28 and 28, respectively, is inserted. 28A, which partly serves for the exact adjustment of the guide pistons with respect to the guide grooves and partly supports the pivot rod 6 when returning the guide pistons to the neutral position. Steering pistons - 10 15 20 25 30 35 40 fvsosußs-3 4 nas 10 and 10A the other end together with in a lid 30 form controlled pistons 31 and 31A reaction chambers 32 and 32A, respectively. 32A. The reaction chambers 32 and 32A are thus connected via invisible channels to the pressure chambers 16 and 17, respectively. When displacing the guide pistons 10 and 10A, the force of the pressure in the reaction chambers 32, 35 must be known in a known manner; 'is overcome, which in the steering wheel gives the so-called the driving feeling. In the event of failure of these reaction chambers, a fully hydraulic control would be possible, and only the force of the pivot rod 6 and the force of the centering device 28 resp. 28A must be overcome. Between the inlet space 21 and the annular grooves 29 and 29A connected to the container 20, a non-return valve 33 is inserted, which in the case of a stationary vehicle engine allows a suction of pressure oil. Figures 1 and 4 further show that a rotating slide 36 designed as a sleeve is mounted on the guide spindle 7 via needle bearings 34 and 35. The spindle head 8 is designed in its upper part as a guide sleeve 37. The rotating slide 36 and the guide sleeve 37 together form a torsional valve known per se = til. Longitudinal grooves 38 and 39 are accommodated in the guide sleeve 37, which in alternating order via different pressure medium lines 40 and 40, respectively. 41 is connected to the pressure chambers 42 resp. 43 to an additional actuator 44 (Fig. 3). Axially extending longitudinal grooves 45 and 46 are distributed on the outer cylindrical circumferential surface of the rotating slide 36. The longitudinal grooves 45 are connected over channels 47 and an annular groove 48 is connected to a pump 50. The continuous milled longitudinal grooves 46 over channels 51 in connection with a container 52. Set = the rotary slide valve 36, 37 of the motor 44, the pump 50 and the container 52 thereby form the components of a second control circuit separate from the first control circuit. In a relative rotation of the rotary slide 36 relative to the guide sleeve 37, the longitudinal grooves 45, 46 and 38, 39 connected to each other in the neutral position (Fig. 3) are guided in such a way that in response to the direction of rotation of the steering wheel either one or the other pressure chamber 42 or 43 is connected to the inlet of the pump 50 and resp. opposite pressure chambers 43 or 42 are connected to be kept clean. . W It can be seen from Fig. 4 that the thrust bearings 53 and 54 absorb the axial forces of the spindle head 8, while a radial bearing 55 absorbs the radial forces of the guide spindle 7. Through seals 56, 65 and 57, the two control circuits are hydraulically separated from each other.

I styrspindelns 7 fläns ll är enligt uppfinningen insatt ett medbringarstift 58, som med ett spel "s" ingriper i en borrning 60 i 10 15 20 25 30 35 7805066-3 5 vridsliden 36 (fig. 5). Dessutom är i en i styrhylsan 37 och vrid- sliden 36 utförd urfräsning 61 insatt en av en fjäder 62 och två ku- lor 63 och 64 bildad centreringsanordning (fig. 6).According to the invention, a carrier pin 58 is inserted in the flange 11 of the guide spindle 7, which engages with a clearance "s" in a bore 60 in the rotating slide 36 (Fig. 5). In addition, in a milling device 61 formed in the guide sleeve 37 and the rotary slide 36, a centering device formed by a spring 62 and two balls 63 and 64 is inserted (Fig. 6).

Vid vridning av styrspindeln 7 förskjuts till att börja med en- dast styranordningen 9, så att den första styrningskretsen 1, 18, 20, vilken dessutom är konstruerad som krets för normal körning, aktiveras.When rotating the control spindle 7, initially only the control device 9 is displaced, so that the first control circuit 1, 18, 20, which is also designed as a circuit for normal driving, is activated.

Då denna förskjutning sker över nållagren 34 och 35, är friktions- hysteresen relativt vridsliden 36 mycket liten, och denna förblir där- för opâverkad av styrspindelns 7 vridrörelse. Först då kraften i rat- ten vid stigande styrmotstånd blir större, t.ex. vid bortfall av den första styrningskretsen genom bortfall av motorn, förflyttas vridsli- den 36 genom styrspindelns 7 medbringarstift 58 relativt styrhylsan 37 till verksam ställning, så att den andra styrningskretsen 44, 50, 52 inkopplas. Därvid utför vridsliden 36 en relativvridning, exem- pelvis i pilriktningen enligt fig. 6, i förhållande till styrhylsan 37, så att kulan 63 bibehåller sitt läge i styrhylsans 37 urfräsning.When this displacement takes place over the needle bearings 34 and 35, the frictional hysteresis relative to the rotating slide 36 is very small, and this therefore remains unaffected by the rotational movement of the guide spindle 7. Only when the force in the steering wheel with increasing steering resistance becomes greater, e.g. in the event of a failure of the first control circuit due to the failure of the motor, the rotating slide 36 is moved through the guide spindle 58 of the guide spindle 7 relative to the guide sleeve 37 to the operative position, so that the second control circuit 44, 50, 52 is engaged. In this case, the rotating slide 36 performs a relative rotation, for example in the direction of the arrow according to Fig. 6, in relation to the guide sleeve 37, so that the ball 63 maintains its position in the milling out of the guide sleeve 37.

Därigenom sammantrycks fjädern 62. Så snart någon vridkraft inte läng- re verkar på ratten, âterförflyttas vridslidventilen 36,37 genom centreringsanordningen 62, 63, 64 och styranordningen 9 genom vrid- 'stavens 6 och centreringsanordningens 28, 28A gemensamma återställninge- kraft till neutralställningen.As a result, the spring 62 is compressed. As soon as some torque no longer acts on the steering wheel, the rotary slide valve 36, 37 is moved back through the centering device 62, 63, 64 and the control device 9 through the common restoring force of the rotating rod 6 and the centering device 28, 28A to the neutral position.

Hjälpkraftstyrinrättningen enligt uppfinningen är med fördel så konstruerad, att den ena pumpen 58 drivs av fordonsmotorn och pum- pen 50 av fordonshjulen, så att hjälpkraftunderstödet från den andra styrningskretsen bibehålls vid en störning i den första styrningskret- sen till följd av ett motorbortfall, ett ledningsbrott eller ett pump- bortfall. Vid ett bortfall av den första styrningskretsen 1, 9, 18, 20 kan fordonet vid körning fortfarande säkert styras genom den av fordonshjulen drivna pumpen 50 och den andra styrningskretsen 19, 44.The auxiliary power control device according to the invention is advantageously designed so that one pump 58 is driven by the vehicle engine and the pump 50 by the vehicle wheels, so that the auxiliary power support from the second control circuit is maintained in the event of a fault in the first control circuit due to a motor failure. or a pump failure. In the event of a failure of the first control circuit 1, 9, 18, 20, the vehicle can still be safely controlled while driving by the pump 50 driven by the vehicle wheels and the second control circuit 19, 44.

Då endast pumpen 18 är driven av fordonsmotorn och pumpen 50 som reservpump är kopplad till fordonshjulen eller drivaxeln, tjänar den andra styrningskretsen enbart som nödstyrinrättning så länge for- donet körs. Den första styrningskretsens pump 18 måste därvid vara så tilltagen, att den också räcker för parkering. Om en liten pump 18 användes, så måste vid parkering extra styrkraft för hand uppbringas, eftersom den av hjulen drivna pumpen endast matar olja vid körning.Since only the pump 18 is driven by the vehicle engine and the pump 50 as a spare pump is connected to the vehicle wheels or the drive shaft, the second control circuit only serves as an emergency control device as long as the vehicle is running. The pump 18 of the first control circuit must then be so large that it is also sufficient for parking. If a small pump 18 is used, extra parking force must be applied by hand when parking, since the pump driven by the wheels only supplies oil when driving.

Claims

I “Tâ ﬂ åß ﬁ é ﬁ P'A T E N T K R A Ü

1. l. Hydraulic auxiliary power steering device for motor vehicles with two hydraulically separated control circuits, by means of a steering spindle, one of which consists of a steering gear operated spatially connected to a control motor and a steering device, by means of a threaded spindle arranged in extension of the steering spindle. and the second consists of a second control device which is also connected to the control gear and coaxially with the first horizontal device and an additional actuating motor acting on the control rod system, a separate servo pump being arranged for each control circuit, characterized in that the two control devices (9, 19) arranged immediately after each other, forms a construction unit enclosed by a common housing, one guide device (9) being formed by two transversely the guide spindle shaft arranged at a distance therefrom and provided with a reaction device (31, 32 and 31A, 32A), respectively. guide pistons (10 and 10A) and the second control device (19) is formed by a rotary slide valve (36.37).

A hydraulic auxiliary power control device according to claim 1, characterized in that the two control devices (9 and 19) are arranged in a spindle head (8) of the threaded spindle (5).

Hydraulic auxiliary power control device according to claims 1 and 2, characterized in that the guide sleeve (37) of the rotary slide valve (36, 37) is made in one piece with the spindle head (8) of the threaded spindle (5).

Hydraulic auxiliary power steering device according to Claims 1 to 3, characterized in that a short circumferential groove formed between the rotating slide (36) and the guide sleeve (37) is provided with one of two balls (63 and 64) and a compression spring (62) lying between them. centering device. 7805066-3

Hydraulic auxiliary power steering device according to Claims 1 to 4, characterized in that the rotary slide (36) supports the steering spindle (7) via needle bearings.

Hydraulic auxiliary power control device according to claims 1-5, characterized in that the control pistons (10 and 10A) containing the control device (9) with the reaction device (31, 32 and 31A and 32A, respectively) are assigned to the first control circuit.