DE1175091B

DE1175091B - Steering gear for motor vehicles

Info

Publication number: DE1175091B
Application number: DEF37731A
Authority: DE
Inventors: Hermann Reiter
Original assignee: FULMINAWERK K G FRANZ MUELLER
Current assignee: FULMINAWERK K G FRANZ MUELLER
Priority date: 1962-09-03
Filing date: 1962-09-03
Publication date: 1964-07-30

Description

Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer Lenkspindel, die bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes entgegen Rückstellfederwirkung axial verschiebbar ist und bei der Axialverschiebung über ein Steuerventil auf einen Servomotor mit einem durch ein Hydraulikmedium beaufschlagbaren Kolben einwirkt, der zwei Druckräume des Servomotorzylinders voneinander trennt, in dessen einen das mit dem Kolben in Verbindung stehende Ende der Lenkspindel hineinragt, so daß sie bei Aufbau eines Druckes des Hydraulikmediums in diesem Druckraum in axialer Richtung druckbeaufschlagt wird, und mit einem mit der Lenkspindel verbundenen Bauteil, das eine Fläche aufweist, die zum Ausgleich der durch die Beaufschlagung der Lenkspindelquerschnittsfläche erzeugten Kräfte mit dem gleichen Druck beaufschlagt wird, nach Zusatzpatent 1 113 644._ Durch geeignete Dimensionierung der druckbeaufschlagten Flächen des mit der Lenkspindel verbundenen Bauteils läßt sich bei dem Lenkgetriebe nach dem Hauptpatent eine Kompensation der für die Ermittlung der wirksamen Kolbenflächen von der spindelseitigen Kolbenfläche teilweise abzuziehenden Lenkspindelquerschnittsfläche erzielen, so daß durch Lenkradausschläge hervorgerufene, nach beiden möglichen Richtungen gleich große axiale Verschiebungen der Lenkspindel zu gleichen, die Lenkung unterstützenden Hilfskräften führen.Steering gear for motor vehicles The invention relates to a Steering gear for motor vehicles with a steering shaft, which when a certain torque is axially displaceable against the restoring spring action and in the case of axial displacement via a control valve on a servo motor with a through a piston which can be acted upon by hydraulic medium acts, the two pressure chambers of the servomotor cylinder separates from each other, in one of the end communicating with the piston the steering spindle protrudes, so that when a pressure builds up in the hydraulic medium it is pressurized in the axial direction in this pressure chamber, and with a the steering shaft connected component, which has a surface to compensate the forces generated by the application of the steering spindle cross-sectional area is applied with the same pressure, according to additional patent 1 113 644._ By suitable Dimensioning of the pressurized surfaces of the one connected to the steering spindle Component can be a compensation of the steering gear according to the main patent for determining the effective piston areas from the piston area on the spindle side Achieve partially deductible steering spindle cross-sectional area, so that steering wheel deflections caused axial displacements of the same size in both possible directions the steering spindle to the same, the steering assisting assistants lead.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche weitere Ausgestaltung und Verbesserung des Lenkgetriebes nach dem Hauptpatent, daß auf besonders einfache Weise ein Ausgleich und eine Aufeinanderabstimmung der am Lenkrad fühlbaren Reaktionskräfte des Hydraulikmediums erreicht wird.The object of the invention is such a further refinement and improvement of the steering gear according to the main patent that a compensation in a particularly simple way and a coordination of the reaction forces of the hydraulic medium that can be felt on the steering wheel is achieved.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das mit der Lenkspindel verbundene, die druckbeaufschlagte Ausgleichsfläche aufweisende Bauteil die servomotorseitige Wand einer geschlossenen, mit der Pumpendruckleitung ständig in Verbindung stehenden, an sich bekannten Ausgleichskammer bildet und daß dem Bauteil servomotorseitig eine mit dem Ventilgehäuse verbundene Schulter zugeordnet ist, an der sich das Bauteil bei Axialverschiebung der Lenkspindel in Richtung Servomotor anlegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei dem Lenkgetriebe nach der Erfindung lediglich eine einzige geeignet dimensionierte Ausgleichskammer vorgesehen zu sein braucht. In besonders vorteilhafter Weise ist die druckbeaufschlagte Ausgleichsfläche des Bauteils zur Erreichung einer am Lenkrad fühlbaren Reaktionskraft größer als die entgegenwirkende Lenkspindelquerschnittsfläche bemessen.An essential feature of the invention is that the with the steering spindle connected, having the pressurized compensation surface Component the servomotor-side wall of a closed, with the pump pressure line constantly connected, known compensation chamber and that a shoulder connected to the valve housing is assigned to the component on the servomotor side on which the component is located when the steering spindle is axially displaced in the direction of the servomotor applies. In this way it is achieved that in the steering gear according to the invention only a single suitably dimensioned compensation chamber to be provided needs. The pressurized compensation surface is particularly advantageous of the component to achieve a reaction force that can be felt on the steering wheel is greater than dimension the counteracting steering spindle cross-sectional area.

Als äußerst zweckmäßig hat sich das weitere Merkmal des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes herausgestellt, daß nur eine einzige Lenkspindelrückstellfeder vorgesehen ist, wie an sich bekannt die in der Ausgleichskammer angeordnet ist und auf die Stirnflächen der Kammer einwirkt, wie ebenfalls bekannt ist. Sehr vorteilhaft ist das Merkmal, daß die unter Vorspannung stehende Rückstellfeder mit ihrem einen Ende an einer Ringscheibe anliegt, wie an sich bekannt, die sich in mittlerer Ausgleichslage der Lenkspindel gleichzeitig an einer Ringfläche eines relativ zur Lenkspindel axial unverschiebbar gelagerten Steuerschiebers und an einer ringförmigen Schulter des Ventilgehäuses abstützt, und mit ihrem anderen Ende an dem die druckbeaufschlagte Ausgleichsfläche aufweisenden Bauteil, das von einem sich in mittlerer Ausgleichslage sowohl an der in bezug auf das Ventilgehäuse festliegenden Schulter als auch an einer in bezug auf die Lenkspindel axial fixierten Schulter abstützenden Ringkolben gebildet ist, der einerseits auf dem Steuerschieber dicht gleitend und anderseits in einer Bohrung des Ventilgehäuses dicht gleitend angeordnet ist.The further feature of the invention has proven to be extremely useful Steering gear found that only a single steering spindle return spring is provided is, as is known per se, which is arranged in the compensation chamber and on the Acts end faces of the chamber, as is also known. Is very beneficial the feature that the restoring spring is under tension at one end rests against an annular disk, as is known per se, which is in the middle compensation position the steering spindle at the same time axially on an annular surface relative to the steering spindle immovably mounted spool and on an annular shoulder of the Valve housing is supported, and with its other end to which the pressurized Compensating surface having component, which is from a middle compensation position both on the shoulder fixed with respect to the valve housing and on an annular piston supporting shoulder that is axially fixed with respect to the steering spindle is formed, which on the one hand slides tightly on the control slide and on the other hand is arranged to slide tightly in a bore of the valve housing.

Die Größe der Ausgleichsfläche des Ringkolbens wird in vorteilhafter Weise gemäß der Erfindung gleich der Summe von Spindelstirnfläche plus der zweifachen, in der Ausgleichskammer vorgesehenen Steuerschieber-Ringfläche gewählt.The size of the compensation surface of the annular piston is more advantageous Way according to the invention equal to the sum of the spindle face plus twice, Selected control slide ring surface provided in the compensation chamber.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Lenkgetriebe nach der Erfindung und F i g. 2 einen Querschnitt durch das Steuerventil des in F i g. 1 dargestellten Lenkgetriebes entsprechend der Linie II-11 der F i g. 1. Die in F i g. 1 dargestellte Blocklenkung weist ein Lenkungsgehäuse 1 auf, in dem eine mit einem Zahnsektor versehene Lenkwelle 2 gelagert ist; die Verzahnung der Lenkwelle 2 steht mit der Verzahnung eines Servomotorkolbens 3 im Eingriff. Im Inneren des Kolbens 3 ist eine Bohrung mit Innengewinde vorgesehen, in das das Gewinde der Lenkspindel 4 eingreift. Die Lenkspindel 4 durchsetzt einen Zwischenflansch 5, der das Steuerventil 6 von dem einen der beiden Druckräume 7 und 7' des Lenkungsgehäuses trennt. An das Gehäuse des Steuerventils 6 schließt sich ein Flansch 8 an, der den Abschluß der Blocklenkung bildet und der Aufnahme eines Schutzrohres 9 dient, in dem die Lenkspindel 4 auf nicht näher dargestellte Weise nahe dem Lenkhandrad gelagert ist. Die Lenkspindel 4 weist im Bereich des Zwischenflansches 5 einen Bund 10 auf, in dem eine Dichtung 11 angeordnet ist, die den Übertritt von Drucköl von dem Druckraum 7 zum Steuerventil 6 verhindert.In the drawing, the invention is shown, for example, and although FIG. 1 shows a longitudinal section through a steering gear according to the invention and F i g. 2 shows a cross section through the control valve of the in FIG. 1 shown Steering gear according to line II-11 of FIG. 1. In the F i g. 1 block steering shown has a steering housing 1 in which a is mounted with a toothed sector steering shaft 2; the toothing of the steering shaft 2 is in engagement with the teeth of a servomotor piston 3. Inside the Piston 3 has a bore with an internal thread into which the thread of the steering shaft 4 intervenes. The steering spindle 4 passes through an intermediate flange 5, which the control valve 6 separates one of the two pressure chambers 7 and 7 'of the steering housing. To the Housing of the control valve 6 is followed by a flange 8, which is the conclusion of the Forms block steering and serves to receive a protective tube 9 in which the steering spindle 4 is mounted in a manner not shown near the steering wheel. The steering shaft 4 has in the area of the intermediate flange 5 a collar 10 in which a seal 11 is arranged, which allows the passage of pressure oil from the pressure chamber 7 to the control valve 6 prevented.

Zwischen dem Bund 10 und zwei auf ein Gewinde der Lenkspindel 4 aufgeschraubten Muttern 12 und 13 ist ein Steuerschieber 14 angeordnet, der mit Hilfe von zwei stirnseitigen Axiallagern 15 und 16 gegen Drehbewegungen gesichert ist. Um die Lenkspindel in einer bestimmten axialen Mittellage zu halten, ist eine vorgespannte Rückstellfeder 17 zwischen einer Scheibe 18 und einem Ringkolben 19 angeordnet. Unter der Federwirkung stützt sich die Ringscheibe 18 in mittlerer Ausgleichslage der Lenkspindel sowohl an einer Schulter 20 des Ventilgehäuses als auch an einer Ringfläche 21 des Steuerschiebers 14 ab. Der Ringkolben 19 liegt in gleicher Weise an einer in bezug auf die Lenkspindel 4 axial fixierten Lagerscheibe des Axiallagers 15 und an einer Stirnfläche des in bezug auf das Ventilgehäuse festliegenden Zwischenflansches 5 an. Auf diese Weise wird eine Ausgleichskammer 22 begrenzt, die gleichzeitig der Aufnahme der Rückstellfeder 17 dient. Die Ausgleichsfläche des Ringkolbens 19 ist gleich der Summe der wirksamen Spindelstirnfläche plus der zweifachen, in der Ausgleichskammer vorgesehenen Steuerschieber-Ringfläche 21.Between the collar 10 and two nuts 12 and 13 screwed onto a thread of the steering spindle 4, a control slide 14 is arranged, which is secured against rotational movements with the aid of two axial bearings 15 and 16 at the end. In order to keep the steering spindle in a certain axial central position, a prestressed return spring 17 is arranged between a disk 18 and an annular piston 19. Under the spring action, the annular disk 18 is supported in the middle compensation position of the steering spindle both on a shoulder 20 of the valve housing and on an annular surface 21 of the control slide 14. The annular piston 19 rests in the same way on a bearing disk of the axial bearing 15 which is axially fixed with respect to the steering spindle 4 and on an end face of the intermediate flange 5 which is fixed with respect to the valve housing. In this way, a compensation chamber 22 is limited, which at the same time serves to accommodate the return spring 17. The compensation area of the annular piston 19 is equal to the sum of the effective spindle face plus twice the control slide ring area 21 provided in the compensation chamber.

Aus der in F i g. 2 dargestellten Schnittansicht ergibt sich, daß in der veranschaulichten Lenkspindelmittelstellung das Hydraulikmedium von der nicht gezeigten Pumpe zu einer Einlaßbohrung 23 und von da durch die Ventilspalte zu Auslaßbohrungen 24 und 25 zum nicht dargestellten Sammelbehälter geführt wird. Der Druckraum 7 steht über Bohrungen 26, 27 und 28 und der Druckraum 7' über Bohrungen 29, 30 und 31 mit dem Pumpenzulauf in Verbindung.From the in F i g. 2 shows the sectional view shown that in the illustrated steering spindle middle position, the hydraulic medium of the not pump shown to an inlet bore 23 and from there through the valve gaps to outlet bores 24 and 25 is guided to the collecting container, not shown. The pressure chamber 7 is up via bores 26, 27 and 28 and the pressure chamber 7 'via bores 29, 30 and 31 with in connection with the pump inlet.

Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe arbeitet wie folgt: Ist bei Drehung der Lenkspindel 4 und damit Verstellung der nicht dargestellten gelenkten Fahrzeugräder ein Widerstand zu überwinden, bewegt sich die Lenkspindel 4 je nach Drehrichtung nach rechts oder nach links. Es sei angenommen, daß sich die Lenkspindel 4 und damit auch der Steuerschieber 14 nach rechts bewegen. In diesem Fall schließen zunächst die Steuerkanten 32 und 33 und dann entsprechend abgestuft die Steuerkanten 34 und 35. Das Hydraulikmedium strömt von der Einlaßbohrung 23 und dem Ringkanal 37 herkommend über die Bohrungen 26, 27 und 28 in den Druckraum 7. Der nicht von dem Druck beaufschlagte Druckraum 7' steht dabei über die Bohrungen 31, 30 und 29 mit dem Rücklauf in Verbindung. Die Ausgleichskammer 22 ist über eine Bohrung 36 mit dem unter Druck stehenden Ringkanal 37 verbunden. Der im Druckraum 7 herrschende Druck wirkt auch auf die Flächen des im Kolbeninneren befindlichen Raumes 38, der mit dem Druckraum 7 über eine Bohrung 39 der Lenkspindel 4 verbunden ist.The steering gear according to the invention works as follows: If a resistance has to be overcome when the steering spindle 4 is rotated and the steered vehicle wheels (not shown) are adjusted, the steering spindle 4 moves to the right or to the left, depending on the direction of rotation. It is assumed that the steering spindle 4 and thus also the control slide 14 move to the right. In this case, the control edges 32 and 33 close first and then the control edges 34 and 35 in a correspondingly graded manner. The hydraulic medium flows from the inlet bore 23 and the annular channel 37 via the bores 26, 27 and 28 into the pressure chamber 7. The pressure is not affected The pressurized pressure chamber 7 'is connected to the return via the bores 31, 30 and 29. The compensation chamber 22 is connected to the pressurized annular channel 37 via a bore 36. The pressure prevailing in the pressure chamber 7 also acts on the surfaces of the chamber 38 located in the interior of the piston, which is connected to the pressure chamber 7 via a bore 39 in the steering spindle 4 .

Da der im Druckraum 7 herrschende Druck auch auf die Lenkspindelstirnfläche einwirkt, wird diese in axialer Richtung druckbeaufschlagt. Der gleiche Druck wirkt jedoch auch auf die Ausgleichsfläche des Ringkolbens 19 der Ausgleichskammer 22. Da die Ausgleichsfläche des Ringkolbens 19 gleich der Summe von Spindelstirnfläche plus der zweifachen Ringfläche 21 ist, verbleibt als für die Reaktionskraft auf die Lenkspindel maßgebende wirksame Fläche eine Fläche, die der Ringfläche 21 entspricht.Since the pressure prevailing in the pressure chamber 7 also acts on the steering spindle face, this is pressurized in the axial direction. However, the same pressure also acts on the compensation area of the annular piston 19 of the compensating chamber 22. Since the compensation area of the annular piston 19 is equal to the sum of spindle end face plus twice the annular surface 21, remains as the reaction force to the steering shaft authoritative effective area of a surface of the Ring surface 21 corresponds.

Wird die Lenkspindel 4 mit dem Steuerschieber 14 nach links bewegt, so wird der Druckraum 7' druckbeaufschlagt. Der Druckraum 7 bleibt drucklos und steht mit dem Rücklauf in Verbindung. Auch in diesem Fall steht der Ausgleichsraum 22 über die Bohrung 36 mit dem Ringkanal 37 in Verbindung, so daß er mit dem gleichen Druck wie der Druckraum 7' beaufschlagt wird. Da nunmehr jedoch der Ringkolben 19 an der Stirnfläche des Zwischenflansches 5 anliegt und der Bewegung des Steuerschiebers 14 nach links nicht folgt, bleibt der auf die Ausgleichsfläche des Ringkolbens 19 wirkende Druck ohne Einfluß auf die Lenkspindel. Die auf die Lenkspindel 4 wirkende Reaktionskraft entsteht in diesem Fall durch die unmittelbare Beaufschlagung der Da sowohl bei Rechts- als auch bei Linksverschiebung der Lenkspindel 4 und damit des Steuerschiebers 14 eine gleich große Fläche als Reaktions- bzw. Rückstellfläche zur Wirkung kommt, sind auch die am Lenkhandrad fühlbaren Kräfte bei Rechts- und Linkslenkung gleich groß.If the steering spindle 4 is moved to the left with the control slide 14, the pressure chamber 7 'is pressurized. The pressure chamber 7 remains pressureless and is connected to the return line. In this case, too, the compensation chamber 22 is connected to the annular channel 37 via the bore 36, so that it is subjected to the same pressure as the pressure chamber 7 '. However, since the annular piston 19 now rests against the end face of the intermediate flange 5 and does not follow the movement of the control slide 14 to the left, the pressure acting on the compensating surface of the annular piston 19 has no effect on the steering spindle. The reaction force acting on the steering shaft 4 is formed in this case by the direct impingement of an equally large area is to come in both right-hand and for left shifting of the steering shaft 4 and thus of the spool 14 as a reaction or return surface for the action are also the The forces that can be felt on the steering wheel are the same for right-hand and left-hand drive.

Claims

Claims: 1. Steering gear for motor vehicles with a steering spindle which, when a certain torque is exceeded, is axially displaceable against the return spring action and, when axially displaced, acts via a control valve on a servomotor with a piston that can be acted upon by a hydraulic medium and separates two pressure chambers of the servomotor cylinder from each other one of which protrudes the end of the steering spindle connected to the piston, so that it is pressurized in the axial direction when a pressure of the hydraulic medium builds up in this pressure chamber, and with a component connected to the steering spindle, which has a surface that compensates for the The same pressure is applied to forces generated by the application of the steering spindle cross-sectional area, according to additional patent 1 113 644, characterized in that the component (19) connected to the steering spindle (4) and having the pressurized compensation surface is the servomotorsei term wall of a closed, constantly connected to the pump pressure line, known compensation chamber (22) and that the component (19) on the servo motor side is assigned a shoulder connected to the valve housing, on which the component (19) is when the steering spindle is axially displaced (4) in the direction of the servomotor.

2. Steering gear according to claim 1, characterized in that the pressure-loaded compensating surface of the component (19) to achieve a reaction force that can be felt on the steering wheel is greater is dimensioned as the counteracting steering shaft cross-sectional area.

3. Steering gear according to claim 1 or 2, characterized in that only a single steering spindle return spring (17) is provided, as is known per se, which is arranged in the compensation chamber (22) and acts on the end faces of the chamber, as is also known.

4. Steering gear according to claim 3, characterized in that one end of the pre-tensioned return spring (17) rests against an annular disc (18), as is known per se, which is in the middle compensation position of the steering spindle (4) at the same time on an annular surface (21) of a control slide (14) which is axially immovable relative to the steering spindle (4) and is supported on an annular shoulder (20) of the valve housing, and at its other end on the component having the pressurized compensation surface, which is supported by a central compensation position on the shoulder (5) fixed with respect to the valve housing and on a shoulder (15) axially fixed with respect to the steering spindle (4) supporting the annular piston (19), which on the one hand slides tightly on the control slide (14) and on the other hand in a bore of the valve housing (6) is arranged so as to slide tightly.

5. Steering gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compensation surface of the annular piston (19) is equal to the sum of the spindle face plus twice the control slide ring surface (21) provided in the compensation chamber (22). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1057 471; German patent specification No. 1 084 589.