WO1997028036A1 - Hilfskraftlenkung für kraftfahrzeuge - Google Patents

Hilfskraftlenkung für kraftfahrzeuge Download PDF

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WO1997028036A1 PCT/EP1997/000328 EP9700328W WO9728036A1 WO 1997028036 A1 WO1997028036 A1 WO 1997028036A1 EP 9700328 W EP9700328 W EP 9700328W WO 9728036 A1 WO9728036 A1 WO 9728036A1
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Hans Hofmann
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/34—Special valve constructions; Shape or construction of throttling passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/062—Details, component parts

Definitions

  • the invention relates to an auxiliary power steering system for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
  • the auxiliary power steering system includes a steering gear and a hydraulic servo motor for supporting a steering torque introduced into the steering gear.
  • the servo motor two working spaces are separated from each other by a piston.
  • a control valve for controlling a pressure medium conveyed from a pressure source to and from the two work spaces of the servo motor is connected to the work spaces of the servo motor via two lines. Damping valves are arranged in the lines between the work rooms and the control valve.
  • auxiliary power steering system is known from DE 43 23 179 Cl.
  • the damping valves contain a perforated disc-like carrier part, the axial channels of which can be closed by valve plates.
  • the valve plates are pressed against the carrier part by conical spiral springs.
  • the conical spiral springs in turn are supported on abutment disks, which are firmly connected to the carrier part. Due to the different design of the conical spiral feeders, different ones can be used depending on the flow direction
  • Throttle resistances are generated at the damping valves. As a result, vibrations and / or shocks that are introduced by the steering system or from the roadway into the steered vehicle wheels or into the power steering system can be damped.
  • a large number of individual parts are required for the formation of the damping valves, which requires a relatively large amount of production and assembly. In addition, a relatively large installation space is required.
  • the invention has for its object to improve an auxiliary power steering of the known type such that the damping valves are simple in construction and assembly.
  • each damping valve has a hollow cylindrical valve body which is provided with essentially radially directed through openings. A part of the through openings on the outer circumference of the valve body and another part of the through openings on the inner circumference of the valve body can be closed by ring-shaped band springs. A flow of pressure medium from the control valve to the work spaces of the servo motor and vice versa is only possible through the through openings if the band springs are lifted from the valve body by a pressure or negative pressure of the pressure medium (a pressure difference).
  • Leaf spring designed, which allows a pressure medium flow in the reverse direction.
  • the leaf spring which allows a pressure medium flow from the control valve to the working spaces of the servo motor is designed in such a way that it already has a very low negative pressure of one in the working spaces about 0.02 bar from the valve body.
  • the damping valve acts as a suction valve.
  • 1 shows a partial longitudinal section through an auxiliary power steering system which can be equipped according to the invention
  • 2 shows a cross section through a damping valve according to the invention
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through the damping valve of Fig. 2 along the line III-III and
  • Fig. 4 is a longitudinal section through the damping valve of Fig. 2 along the line IV-IV.
  • the invention is described with reference to a power assisted rack and pinion steering.
  • the invention is also applicable to other power steering systems, for example ball nut power steering systems.
  • a pinion 2 is rotatably mounted in two bearings 3 and 4.
  • the pinion 2 carries at one end a steering spindle connection 5 for connection to a steering member, for example a steering spindle (not shown) with a steering handwheel.
  • the pinion 2 is in engagement with a toothed rack 6, which is guided in the steering housing 1 so as to be axially displaceable.
  • a servo motor 7 is used for auxiliary power support, the piston rod 8 of which is firmly connected to the rack 6.
  • the servomotor 7 contains two working spaces 11 and 12 in a cylinder 10, which are separated from one another by a piston 13 fixed on the piston rod 8.
  • the two working spaces 11 and 12 are connected via working lines 14 and 15 to two cylinder connecting parts 16 and 17 of a control valve 18.
  • the control valve 18 has also an inlet port 20 to which a pressure source 21 in the form of a servo pump is connected.
  • a container 23 is connected to a return connection 22.
  • the working lines 14 and 15 are connected to the cylinder 10 via two connecting parts 24 and 25.
  • a damping valve 26 is arranged between the working spaces 11 and 12 of the servo motor 7 and the control valve 18.
  • the damping valves 26 can be arranged either in the cylinder connection parts 16 and 17 on the control valve 18 or in the connection parts 24 and 25 on the cylinder 10 of the servo motor 7.
  • FIGS. 2 to 4 show the damping valve 26 as it can be formed in the cylinder connection parts 16 or 17 of the control valve 18.
  • the cylinder connecting part 16 is designed as a screw-in part, by means of which an annular piece 27 is held on the control valve 18.
  • the working line 14 is fastened to the ring piece 27.
  • a hollow cylindrical valve body 28 is formed on the cylinder connection part 16 and is provided with radially directed through openings 30 and 31.
  • the through openings 30, i. H. half of the through openings are covered on the outer circumference of the valve body 28 by an annular band spring 32.
  • the through openings 31, i. H. the other half of the through openings are covered on the inner circumference of the valve body 28 by an annular band spring 33.
  • the band spring 33 is made stronger than the band spring 32.
  • the band spring 33 together with the through openings 31 forms the actual Liehe damping valve, which only allows a strongly damped pressure medium flow from the working spaces 11 and 12 of the servo motor 7.
  • the band spring 32 together with the through openings 30 also forms a damping valve, which, however, mainly takes on the function of a suction valve so that pressure medium can be sucked into the working space 11 or 12 of the servo motor 7 in the event of a failure of the pressure source 21.
  • the leaf spring 32 which only allows a pressure medium flow from the control valve 18 to the working spaces 11 and 12 of the servo motor 7, is therefore designed such that it is already at a very low negative pressure of approximately 0, which prevails in one of the working spaces 11 or 12. 02 bar from the valve body 28.

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Abstract

In einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge sind in den Arbeitsleitungen (14, 15) zwischen den Arbeitsräumen (11, 12) eines Servomotors (7) und einem Steuerventil (18) Dämpfungsventile (26) angeordnet. Jedes Dämpfungsventil (26) weist einen hohlzylindrischen Ventilkörper (28) auf, der mit im wesentlichen radial gerichteten Durchgangsöffnungen (30, 31) versehen ist. Ein Teil der Durchgangsöffnungen (30, 31) ist am Außenumfang des Ventilkörpers (28), und ein anderer Teil der Durchgangsöffnungen (30, 31) ist am Innenumfang des Ventilkörpers (28) durch eine ringförmige Bandfeder (32, 33) verschließbar. Durch die Durchgangsöffnungen (30, 31) ist ein Druckmittelstrom von dem Steuerventil (28) zu den Arbeitsräumen (11, 12) des Servomotors (7) und umgekehrt nur dann möglich, wenn wenigstens eine der Bandfedern (32, 33) durch einen Druck oder Unterdruck des Druckmittels von dem Ventilkörper (28) abgehoben ist. Die Bandfedern (32, 33) sind unterschiedlich stark ausgebildet, so daß in der einen Strömungsrichtung eine gute Dämpfung von Stößen und in der anderen Strömungsrichtung ein leichtes Nachsaugen von Druckmittel möglich ist.

Description

Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Zu der Hilfskraftlenkung gehören ein Lenkgetriebe und ein hy¬ draulischer Servomotor für die Unterstützung eines in das Lenkgetriebe eingeleiteten Lenkmomentes. In dem Servomotor sind zwei Arbeitsräume durch einen Kolben voneinander ge- trennt. Ein Steuerventil für die Steuerung eines von einer Druckquelle geförderten Druckmittels zu und von den beiden Arbeitsräumen des Servomotors ist über zwei Leitungen mit den Arbeitsräumen des Servomotors verbunden. In den Leitun¬ gen sind zwischen den Arbeitsräumen und dem Steuerventil Dämpfungsventile angeordnet.
Eine derartige Hilfskraftlenkung ist bekannt aus der DE 43 23 179 Cl. Die Dämpfungsventile enthalten ein loch- scheibenartiges Trägerteil, dessen axiale Kanäle durch Ven- tilplatten verschließbar sind. Die Ventilplatten werden durch Kegelspiralfedern an das Trägerteil angedrückt. Die Kegelspiralfedern ihrerseits stützen sich an Widerlager¬ scheiben ab, die in fester Verbindung mit dem Trägerteil stehen. Durch unterschiedliche Auslegung der Kegelspiralfe- dem können je nach Strömungsrichtung unterschiedliche
Drosselwiderstände an den Dämpfungsventilen erzeugt werden. Dadurch können Schwingungen und/oder Stöße, die von dem Lenkungssystem oder von der Fahrbahn in die gelenkten Fahr¬ zeugräder oder in die Hilfskraftlenkung eingeleitet werden, gedämpft werden. Bei der bekannten Hilfskraftlenkung wird zur Ausbil¬ dung der Dämpfungsventile eine Vielzahl von Einzelteilen benötigt, was einen relativ großen Fertigungs- und Monta- geaufwand bedingt. Außerdem ist ein relativ großer Einbau¬ raum erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hilfs¬ kraftlenkung der bekannten Art derart zu verbessern, daß die Dämpfungsventile einfach im Aufbau und in der Montage sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im An¬ spruch 1 gekennzeichnete Hilfskraftlenkung gelöst. Die Lö- sung erfolgt dadurch, daß jedes Dämpfungsventil einen hohl¬ zylindrischen Ventilkörper aufweist, der mit im wesentli¬ chen radial gerichteten Durchgangsöffnungen versehen ist. Ein Teil der Durchgangsöffnungen ist am Außenumfang des Ventilkörpers und ein anderer Teil der Durchgangsöffnungen am Innenumfang des Ventilkörpers durch ringförmige Bandfe¬ dern verschließbar. Durch die Durchgangsöffnungen ist ein Druckmittelstrom von dem Steuerventil zu den Arbeitsräumen des Servomotors und umgekehrt nur dann möglich, wenn die Bandfedern durch einen Druck oder Unterdruck des Druckmit- tels (eine Druckdifferenz) von dem Ventilkörper abgehoben sind.
Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er¬ findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin- düng ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen An¬ spruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung. Es ist zweckmäßig und vorteilhaft, wenn jeweils die Hälfte der Durchgangsoffnungen an ihrem Außenumfang und die andere Hälfte an ihrem Innenumfang durch die jeweilige Blattfeder verschließbar ist. Dadurch ergeben sich Dämp¬ fungsventile, die für jede Durchstromrichtung den gleichen Querschnitt aufweisen.
Stöße, die von der Fahrbahn herrühren, ergeben Druck- stoße und damit Schwingungen nur in einer Richtung, ausge¬ hend von den Arbeitsraumen des Servomotors. Es ist deshalb vorgesehen, daß die beiden Blattfedern in ihrer Schlie߬ kraft unterschiedlich ausgelegt sind. Diejenige Blattfeder, die einen Druckmittelstrom von den Arbeitsräumen des Servo- motors zu dem Steuerventil zuläßt, ist stärker als die
Blattfeder ausgelegt, die einen Druckmittelstrom in umge¬ kehrter Richtung zuläßt. Um ein Nachsaugen von Druckmittel bei einem eventuellen Ausfall der Druckquelle zu ermögli¬ chen, wird diejenige Blattfeder, die einen Druckmittelstrom von dem Steuerventil zu den Arbeitsraumen des Servomotors zuläßt, derart ausgelegt, daß sie bereits bei einem sehr kleinen in einem der Arbeitsraume herrschenden Unterdruck von etwa 0,02 bar von dem Ventilkorper abhebt. In einem solchen Fall wirkt das Dämpfungsventil als Nachsaugventil.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles naher erläu¬ tert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Hilfs¬ kraftlenkung, die erfindungsgemaß ausgestat¬ tet werden kann; Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemä¬ ßes Dämpfungsventil;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Dämpfungsventil der Fig. 2 nach der Linie III-III und
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Dämpfungsventil der Fig. 2 nach der Linie IV-IV.
Wegen der einfachen Darstellung wird die Erfindung anhand einer Zahnstangen-Hilfskraftlenkung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auch für andere Hilfskraftlenkungen, beispielsweise Kugelmutter-Hilfskraftlenkungen, anwendbar.
In einem Lenkgehäuse 1 ist ein Ritzel 2 in zwei Lagern 3 und 4 drehbar gelagert. Das Ritzel 2 trägt an sei¬ nem einen Ende einen Lenkspindelanschluß 5 für den Anschluß an ein Lenkorgan, beispielsweise eine nicht dargestellte Lenkspindel mit einem Lenkhandrad.
Das Ritzel 2 steht über seine Verzahnung in Eingriff mit einer Zahnstange 6, die in dem Lenkgehäuse 1 axial ver¬ schiebbar geführt ist.
Zur Hilfskraftunterstützung dient ein Servomotor 7, dessen Kolbenstange 8 fest mit der Zahnstange 6 verbunden ist. Der Servomotor 7 enthält in einem Zylinder 10 zwei Arbeitsräume 11 und 12, die durch einen auf der Kolben- stange 8 festliegenden Kolben 13 voneinander getrennt sind. Die beiden Arbeitsräume 11 und 12 sind über Arbeitsleitun¬ gen 14 und 15 mit zwei Zylinderanschlußteilen 16 und 17 eines Steuerventils 18 verbunden. Das Steuerventil 18 weist außerdem noch einen Zulaufanschluß 20 auf, an den eine Druckquelle 21 in der Form einer Servopumpe angeschlossen ist. An einen Rücklaufanschluß 22 ist ein Behälter 23 ange¬ schlossen. Die Arbeitsleitungen 14 und 15 sind an den Zy- linder 10 über zwei Anschlußteile 24 und 25 angeschlossen.
In jeder der beiden Arbeitsleitungen 14 und 15 ist zwischen den Arbeitsräumen 11 und 12 des Servomotors 7 und dem Steuerventil 18 ein Dämpfungsventil 26 angeordnet. Die Dämpfungsventile 26 können entweder in den Zylinderan¬ schlußteilen 16 und 17 an dem Steuerventil 18 oder in den Anschlußteilen 24 und 25 an dem Zylinder 10 des Servo¬ motors 7 angeordnet sein. In den Figuren 2 bis 4 ist das Dämpfungsventil 26 dargestellt, wie es in den Zylinderan- schlußteilen 16 oder 17 des Steuerventils 18 ausgebildet sein kann. Dazu ist das Zylinderanschlußteil 16 als Ein¬ schraubteil ausgebildet, durch das ein Ringstück 27 an dem Steuerventil 18 gehalten wird. An dem Ringstück 27 ist die Arbeitsleitung 14 befestigt. An dem Zylinderanschlußteil 16 ist ein hohlzylindrischer Ventilkörper 28 ausgebildet, der mit radial gerichteten Durchgangsöffnungen 30 und 31 ver¬ sehen ist.
Die Durchgangsöffnungen 30, d. h. die eine Hälfte der Durchgangsöffnungen, sind am Außenumfang des Ventilkör¬ pers 28 durch eine ringförmige Bandfeder 32 abgedeckt. Die Durchgangsöffnungen 31, d. h. die andere Hälfte der Durch¬ gangsöffnungen, sind am Innenumfang des Ventilkörpers 28 durch eine ringförmige Bandfeder 33 abgedeckt.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Bandfeder 33 stärker als die Bandfeder 32 ausgeführt. Die Bandfeder 33 bildet zusammen mit den Durchgangsöffnungen 31 das eigent- liehe Dämpfungsventil, das nur einen stark gedämpften Druckmittelstrom von den Arbeitsräumen 11 und 12 des Servo¬ motors 7 zuläßt. Die Bandfeder 32 bildet zusammen mit den Durchgangsöffnungen 30 ebenfalls ein Dämpfungsventil, das jedoch hauptsächlich die Aufgabe eines Nachsaugventiles übernimmt, damit bei einem Ausfall der Druckquelle 21 Druckmittel in den Arbeitsraum 11 bzw. 12 des Servomotors 7 nachgesaugt werden kann. Die Blattfeder 32, die nur einen Druckmittelstrom von dem Steuerventil 18 zu den Arbeitsräu- men 11 und 12 des Servomotors 7 zuläßt, ist deshalb derart ausgelegt, daß sie bereits bei einem sehr kleinen in einem der Arbeitsräume 11 oder 12 herrschenden Unterdruck von etwa 0,02 bar von dem Ventilkörper 28 abhebt.
Bezugszeichen
1 Lenkgehäuse 30 Durchgangsöffnung
2 Ritzel 31 Durchgangsöffnung
3 Lager 32 Bandfeder
4 Lager 33 Bandfeder
5 Lenkspindelanschluß
6 Zahnstange
7 Servomotor
8 Kolbenstange
9 -
10 Zylinder
11 Arbeitsraum
12 Arbeitsraum
13 Kolben
14 Arbeitsleitung
15 Arbeitsleitung
16 Zylinderanschlußteil
17 Zylinderanschlußteil
18 Steuerventil
19 -
20 Zulaufanschluß
21 Druckquelle
22 Rücklaufanschluß
23 Behälter
24 Anschlußteil
25 Anschlußteil
26 Dämpfungsventil
27 Ringstück
28 Ventilkörper
29 -

Claims

P a t e n t a n s p r u c h
1. Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge, mit einem Lenkgetriebe, mit einem hydraulischen Servomotor (7) für die Unterstützung eines in das Lenkgetriebe eingeleiteten Lenkmomentes, mit folgenden weiteren Merkmalen: in dem Servomotor (7) sind zwei Arbeitsräume (11, 12) durch einen Kolben (13) voneinander getrennt; - ein Steuerventil (18) für die Steuerung eines von ei¬ ner Druckquelle (21) geförderten Druckmittels zu und von den beiden Arbeitsräumen (11, 12) des Servo¬ motors (7) ist über zwei Arbeitsleitungen (14, 15) mit den Arbeitsräumen (11, 12) des Servomotors (7) verbun- den; in den Arbeitsleitungen (14, 15) sind zwischen den Arbeitsräumen (11, 12) und dem Steuerventil (18) Dämp¬ fungsventile (26) angeordnet, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: - jedes Dämpfungsventil (26) weist einen hohlzylindri¬ schen Ventilkörper (28) auf, der mit im wesentlichen radial gerichteten Durchgangsöffnungen (30, 31) ver¬ sehen ist; ein Teil der Durchgangsöffnungen (30, 31) ist am Au- ßenumfang des Ventilkörpers (28) und ein anderer Teil der Durchgangsöffnungen (30, 31) ist am Innenumfang des Ventilkörpers (28) durch eine ringförmige Bandfe¬ der (32 bzw. 33) verschließbar; durch die Durchgangsöffnungen (30, 31) ist ein Druck¬ mittelstrom von dem Steuerventil (28) zu den Arbeits¬ räumen (11, 12) des Servomotors (7) und umgekehrt nur dann möglich, wenn wenigstens eine der Bandfedern (32, 33) durch einen Druck oder Unterdruck des Druckmittels (eine Druckdifferenz) von dem Ventilkörper (28) abge¬ hoben ist.
2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch g e - k e n n z e i c h n e t , daß jeweils die Hälfte der
Durchgangsöffnungen (30, 31) an ihrem Außenumfang und die andere Hälfte an ihrem Innenumfang durch die jeweilige Blattfeder (32, 33) verschließbar ist.
3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß diejenige Blattfeder (33), die einen Druckmittelstrom von den Arbeitsräumen (11, 12) des Servomotors (7) zu dem Steuerventil (28) zuläßt, stär¬ ker ist als die Blattfeder (32), die einen Druckmittelstrom in umgekehrter Richtung zuläßt.
4. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 3, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß diejenige Blattfeder (32), die einen Druckmittelstrom von dem Steuerventil (28) zu den Arbeitsräumen (11, 12) des Servomotors (7) zuläßt, derart ausgelegt ist, daß sie bereits bei einem sehr kleinen in dem zugehörigen Arbeitsraum (11, 12) herrschenden Unter¬ druck von dem Ventilkörper (28) abhebt.
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