DE636500C

DE636500C - Power steering device

Info

Publication number: DE636500C
Application number: DEK137507D
Authority: DE
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1935-04-06
Filing date: 1935-04-06
Publication date: 1936-10-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Lenkhilfsvorrichtungen, die mit Druckmittel (Druckluft) oder Unterdruck betrieben werden und besonders an schweren Fahrzeugen (Omnibussen, schweren Lastkraftwagen) Verwendung finden, deren Lenkung an die Körperkräfte des Fahrers über das Normale hinausgehende Anforderungen stellt.The invention relates to power steering devices that use pressure medium (compressed air) or negative pressure and especially on heavy vehicles (buses, heavy trucks) are used, the steering of which goes beyond the normal to the physical strength of the driver Makes demands.

Die Lenkvorrichtung nach der Erfindung gehört zur Gruppe jener bekannten Hilfsvorrichtungen, bei denen mittels des Steuerrades Ventile betätigt werden, die, je nachdem nach welcher Seite von der gegenwärtigen Fahrtrichtung abgewichen werden soll, die eine oder andere Kammer eines an dem Lenkarm der Lenkvorrichtung angreifenden Kraftzylinders mit der Druckmittelquelle oder dem Brennstoffsaugrolir des Motors verbinden oder — wenn es sich, um einen Zweikammerzylinder handelt, dessen beide Kammern bei der Fahrt geradeaus mit Druckmittel gefüllt sind — dessen eine Kammer mit der freien Luft verbinden, während die andere mit der Druckmittelquelle in Verbindung bleibt.The steering device according to the invention belongs to the group of those known auxiliary devices, in which valves are operated by means of the control wheel, which, depending on which side is to be deviated from the current direction of travel, the one or another chamber of a power cylinder acting on the steering arm of the steering device Connect to the pressure medium source or the fuel suction roller of the engine or - if it is a two-chamber cylinder, both chambers of which are while driving straight ahead are filled with pressure medium - one chamber with the free one Connect air, while the other remains in connection with the pressure medium source.

Eine Eigenart bekannter Lenkhilfsvorrichtungen dieser Gattung besteht darin, daß die Hilfskraft um so' größer ausfällt, je größer infolge des Fahrzeuggewichtes sowie der Beschaffenheit der Fahrbahn der Widerstand der Lenkräder gegen eine Veränderung ihrer Laufrichtung ist.A peculiarity of known power steering devices of this type is that the The greater the weight of the vehicle and its condition, the greater the assistant the road surface is the resistance of the steering wheels to changing their direction of travel.

Bei der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen dem unteren Teil der Lenksäule, der die bekannte Schnecke oder das Zahnrad trägt, mittels dessen ein auf dem Lenkhebel befindliches Schneckenradsegment oder ein Zahnradsegment angetrieben wird, und dem die Ventile für die Steuerung des Treibmittels im Hilfszylinder beeinflussenden oberen Teil der Lenksäule ein Torsionsstab eingeschaltet ist, dessen Verdrehung bei der Bedienung des Steuerrades eintritt und um so größer ausfällt, je größer der Widerstand der Lenkräder des: Fahrzeugs gegen die Veränderung ihrer Laufrichtung ist. Wenn die Unterbringung etwa des Gestänges für die Zündverstellung oder anderer Teile es erfordert, kann an Stelle des vollen Torsionsstabes ein rohrförmiger verwendet werden.In the invention this is achieved in that between the lower part of the Steering column, which carries the well-known worm or gear, by means of which a the steering lever located worm gear segment or a gear segment driven and which influences the valves for controlling the propellant in the auxiliary cylinder In the upper part of the steering column, a torsion bar is switched on, the rotation of which when operating the steering wheel occurs and the greater the resistance, the greater the resistance of the steering wheels of the vehicle against changing their direction of travel. When housing about the linkage for the ignition advance or other parts it may require in place of the full A tubular torsion bar can be used.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei Lenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge einen Torsionsstab vorzusehen, der als Träger eines von zwei Ritzeln der Lenkvorrichtung dient, wobei das andere Ritzel mit dem auf dem Torsionsstab befindlichen gleichachsig angeordnet ist und sich auf einem den Torsionsstab hülsenartig umfassenden Teil der Lenksäule befindet (Patent 596 082).It has already been proposed in steering devices for motor vehicles Provide a torsion bar that serves as a support for one of the two pinions of the steering device, the other pinion being coaxial with the one on the torsion bar and is located on a part of the steering column encompassing the torsion bar like a sleeve (Patent 596 082).

Bei dieser Vorrichtung dient der Torsionsstab dazu, das Spiel zwischen den Organen des Lenkgetriebes (Schnecke, Schneckenrad) zu beseitigen. Demgegenüber findet bei der Einrichtung nach der Erfindung der Torsionsstab Anwendung, um bei der Bedienung des Steuerrades dem auf die Ventile wirkenden Teil der Lenksäule eine Voreilung gegenüber dem auf die Schnecke wirkenden, durchIn this device, the torsion bar serves to reduce the play between the organs of the steering gear (worm, worm wheel). In contrast, the Device according to the invention of the torsion bar application in order to act on the valves in the operation of the steering wheel Part of the steering column is in advance of the one acting on the worm

diese mit größerem Widerstand festgehaltenen Teil der Lenksäule zu sichern und auf diese Weise dafür Sorge zu tragen, daß der_; Kraftzylinder der Lenkhilfsvorrichtung gleich zu Beginn der Lenkung mit hirii||k chender Beaufschlagung in Wirksamkeit tcrlj" Je größer dabei der Widerstand in detfes mechanischen Teil der Lenkvorrichtung (Schnecke, Schneckenrad) 4st, d. h. je größer ίο der zur Durchführung der Lenkung erforderliche Kraftaufwand ist, um so größer ist das Maß der Verdrehung des erwähnten Torsionsstabes und um so größer der Öffnungshub des den Antriebszylinder der Lenkhilfsvorrichtung mit Druckmittel beschickenden Ventils.to secure this with greater resistance held part of the steering column and in this way to ensure that the _; Power cylinder of the power steering device right at the beginning of the steering with hirii || k chender loading in effectiveness tcrlj "The greater the resistance in the detfes mechanical part of the steering device (worm, worm wheel) 4st, ie the greater ίο the effort required to carry out the steering, the greater is the degree of rotation of the aforementioned torsion bar and the greater the opening stroke of the valve that supplies the drive cylinder of the power steering device with pressure medium.

Auf der Zeichnung sind die wesentlichen Teile der Lenkhilfsvorrichtung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht. Abb. ι zeigt die Vorrichtung in Ansicht mit teilweise geschnittener Lenksäule.The drawing shows the essential parts of the power steering device according to the invention illustrated schematically. Fig. Ι shows the device in view with partially cut steering column.

Abb. 2 zeigt eine unten näher erläuterte Einzelheit.Fig. 2 shows a detail explained in more detail below.

Abb. 3 zeigt einen Teil der zur Beeinflussung der Druckmittelventile dienenden Einrichtung im Aufriß, teilweise im Schnitt. _Fig. 3 shows a part of the influencing the device serving the pressure medium valves in elevation, partly in section. _

Abb. 4 zeigt den in Abb. 3 dargestellten "" Teil in Ansicht von oben, teilweise im Schnitt.Fig. 4 shows the "" part shown in Fig. 3 in a view from above, partially in Cut.

Das Steuerrad 1 ist mit dem hülsenförmigen Teil 2 und dem Torsionsstab 3 der Lenkeinrichtung fest verbunden. Der Torsionsstab 3 ist einerseits mit der Lenkwelle 4 fest verbunden, an der sich die Schnecke 5 befindet, die mit dem Schneckenradsegment 6 des Lenkarmes 7 im Eingriff steht. Ein an dem Lenkarm 7 mit einer Kolbenstange angreifender Kraftzylinder ist mit Rücksicht auf das allgemeine Bekanntsein dieser Hilfseinrichtung nicht veranschaulicht. Der äußere hülsenförmige Teil 2 der Lenksäule endet in einem glockenförmigen Teil 8. An diesem Teil 8 befindet sich ein gehäuseartiger Ansatz 9, dessen Schnittprofil in Abb. 2 veranschaulicht ist und erkennen läßt, daß zwei in verschiedener Höhenlage befindliche Teile der oberen Wandung des gehäuseartigen Ansatzes 9 durch eine Schrägfläche 10 verbunden sind, die auf eine Kugel 11 o. dgl. einwirkt, deren Laufebene einen Teil eines Gelenkarmes 12 bildet. Der Gelenkarm 12 ist an einem festen Teil schwenkbar gelagert und wirkt mit stiftartigen Ansätzen 13 und 14 auf die Spindeln bekannter Ventile 15 und 16, die in geeigneter Weise befestigt sind und in an sich bekannter Weise die Druckmittelbeaufschlagung und Entlüftung des obenerwähnten., an sich bekannten, auf der Zeichnung nicht veranschaulichten Hilfszylinders steuern. Eine unterhalb des Gelenkarmes 12 befindliche Feder 17 dient zur Rückstellung des Gelenkarmes 12 und stützt sich auf einen Bund 18 des unteren Teiles 4 -,.der Lenksäule. Da der Bund 18 sich mit der ':Welle 4 dreht, der Lenkarm 12 aber nur Beifjl^gungen in der senkrechten Ebene auszu- *|i|tiren vermag, so stützt sich das obere Ende ixter Feder 17 auf einen Ring 19 eines Kugellagers 20, dessen oberer, feststehender Laufring 21 sich gegen einen Ring 22 legt, der sich in einer öffnung des die Lenksäule schellenartig umfassenden Gelenkarmes 12 befindet. Der Ring 22 hat auswärts ragende Zapfen 23 und 24, die in Langlöcher des schellenartigen Teiles des Gelenkarmes 12 hineinragen. Auf diese Weise ist dafür Sorge getragen, daß der einseitige Druck, der mittels der Teile 1, 2 und 9 sowie der Kugel 11 auf den Ring 22 ausgeübt wird, zentral auf die Feder 17 übertragen wird. Da die Möglichkeit nicht ausgeschlossen ist, daß sich infolge der Spannung der Feder 17 die Drehung! der Welle 4 auf den Ring 22 überträgt und dabei die Zapfen 23 und 24 sich an die entgegengesetzten Enden der Langlöcher in dem Gelenkhebel 12 begeben, wodurch Sperrung des Gelenkhebels 12 erzeugt werden würde, so ist es zweckmäßig, den Ring 22 gegen Drehung gegenüber dem schellenartigen Teil des Gelenkhebels 12 zu sichern, was in bekannter Weise dadurch geschehen kann, daß beide Teile mit Nut und Keil ineinandergreifen; auch eine polygonale Gestaltung des Außenumfanges des Ringes 22 und entsprechende Gestaltung des Innenumfanges des schellenartigen Teiles des Gelenkhebels 12 können zu diesem Zweck zur Anwendung kommen. Um ein Klemmen des Teiles 22 auf der Welle 4 zu verhüten, das sich aus dem einseitigen Druck der Kugel 11 ergeben könnte, ist es ratsam, den Ring 22 als zylindrische Hülse auszuführen.The steering wheel 1 is with the sleeve-shaped part 2 and the torsion bar 3 of the steering device firmly connected. The torsion bar 3 is firmly connected on the one hand to the steering shaft 4 on which the worm 5 is located, which is in engagement with the worm wheel segment 6 of the steering arm 7. One at the steering arm 7 with a piston rod engaging the power cylinder is with consideration not illustrated on the general awareness of this auxiliary facility. Of the outer sleeve-shaped part 2 of the steering column ends in a bell-shaped part 8. On this part 8 there is a housing-like extension 9, the sectional profile of which in Fig. 2 is illustrated and shows that two are located at different altitudes Parts of the upper wall of the housing-like extension 9 by an inclined surface 10 Are connected, which acts on a ball 11 o. The like. The running plane of which is part of a Articulated arm 12 forms. The articulated arm 12 is pivotably mounted on a fixed part and works with pin-like extensions 13 and 14 on the spindles of known valves 15 and 16 attached in a suitable manner are and in a known manner the pressurization and ventilation of the above-mentioned., known per se, not illustrated in the drawing auxiliary cylinder steer. A spring 17 located below the articulated arm 12 is used for Return of the articulated arm 12 and is supported on a collar 18 of the lower part 4 - ,. the steering column. Since the federal government 18 with the ': Shaft 4 rotates, but the steering arm 12 is only an attachment is able to move out in the vertical plane, the upper end is supported ixter spring 17 on a ring 19 of a ball bearing 20, the upper, fixed race 21 lies against a ring 22 which located in an opening of the articulated arm 12 surrounding the steering column like a clip is located. The ring 22 has outwardly protruding pins 23 and 24, which are in elongated holes of the clip-like part of the articulated arm 12 protrude. That way, care is taken borne that the one-sided pressure, which by means of parts 1, 2 and 9 and the ball 11 is exerted on the ring 22, is transferred centrally to the spring 17. Because the possibility it is not excluded that the rotation! the shaft 4 on the ring 22 transmits and while the pins 23 and 24 are at the opposite ends of the elongated holes in the articulated lever 12 go, whereby locking of the articulated lever 12 are generated would, it is useful to prevent the ring 22 from rotating with respect to the clamp-like To secure part of the articulated lever 12, which can be done in a known manner by that both parts interlock with groove and wedge; also a polygonal design of the The outer circumference of the ring 22 and the corresponding design of the inner circumference of the clip-like part of the articulated lever 12 can be used for this purpose. In order to prevent the part 22 from jamming on the shaft 4, the result is from the one-sided pressure of the ball 11 could result, it is advisable to use the ring 22 as a cylindrical Run sleeve.

Die Wirkung der Vorrichtung spielt sich folgendermaßen ab:The effect of the device is as follows:

Bei der Fahrt geradeaus befindet sich die Kugel 11 etwa in der Mitte der Schrägfläche 10. Soll von der Fahrtrichtung nach links abgewichen werden, so wird das Steuerrad 1 nach links (entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung) gedreht. Dadurch wird die Kugel 11 herabgedrückt und drückt ihrerseits den Ring 22 abwärts, der seine Bewegung durch die Zapfen 23 und 24 auf den Gelenkarm 12 überträgt. Ajif diese Weise wird die Spindel des Ventils 16 in das Ventilgehäuse hineingedrückt, während die Spindel des Ventils 15 in Rune bleibt oder je nach der Sachlage aus dem Ventilgehäuse weiter heraustritt. Der Torsionsstab 2 erfährt dabei wegen des Widerstandes, den die Teile 7, 6, 5 hrer Bewegung entgegensetzen, der durch den Widerstand bedingt ist, den die Lenk-When driving straight ahead, the ball 11 is approximately in the middle of the inclined surface 10. If you want to deviate from the direction of travel to the left, the steering wheel 1 turned to the left (counterclockwise). As a result, the ball 11 is pressed down and in turn presses the ring 22 downwards, which its movement through the pins 23 and 24 on the articulated arm 12 transmits. Ajif this way will die The spindle of the valve 16 is pushed into the valve housing while the spindle of the valve 15 remains in rune or, as the case may be, out of the valve body steps out. The torsion bar 2 experiences because of the resistance that the parts 7, 6, 5 oppose your movement, which is caused by the resistance that the steering

räder des Fahrzeugs der Lenkung bieten, eine Verdrehung·, derart, daß das Steuerrad ι bereits einen Drehwinkel beschrieben hat, bevor die Schnecke 5 sich gedreht hat. Die Ventile 15, 16 werden also beeinflußt, bevor die Schnecke 5 sich dreht, und diese Beeinflussung ist im Sinne stärkerer Treibmittelzuführung zum Hilfszylinder um so größer, je größer der Lenkwiderstand des Fahrzeugs ist. Bei der Abweichung der Fahrt nach der entgegengesetzten Richtung (nach - rechts) wird infolge der Drehung des Steuerrades im Uhrzeigersinne die Kugel 11 vom Druck der Schrägfläche 10 frei, die Feder 17 schwenkt den Gelenkhebel 12 nach oben aus, und die Spindel des Ventils 15 wird hineingedrückt, die des Ventils 16 tritt heraus oder bleibt in ihrer der Mittelstellung des Gelenkhebels 12 entsprechenden Lage. Daß zwischen dem hülsenförmigen Teil 2 und dem wellenartigen Teil 4 der Lenksäule nach Zurücklegen eines größten, für den Torsionsstab zulässigen Drehwinkels entsprechend einem Höchstwert der Ventilöffnung ein unmittelbarer Kupplungsschluß stattfindet, ist selbstverständlich. Die Anwendung der dargestellten Einrichtung ist natürlich nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt, sondern kann bei sinngemäßer Änderung auch bei Schiffen und Luftfahrzeugen erfolgen.offer wheels of the vehicle of the steering, a rotation ·, such that the steering wheel ι has already described an angle of rotation before the worm 5 has rotated. The valves 15, 16 are thus influenced before the screw 5 rotates, and this influence is greater, the greater the steering resistance of the vehicle, in the sense of a stronger propellant supply to the auxiliary cylinder. When driving in the opposite direction (to the right), the ball 11 is released from the pressure of the inclined surface 10 as a result of the clockwise rotation of the steering wheel, the spring 17 swivels the articulated lever 12 upwards, and the spindle of the valve 15 becomes pressed in, the valve 16 emerges or remains in its position corresponding to the central position of the articulated lever 12. It goes without saying that a direct coupling connection takes place between the sleeve-shaped part 2 and the wave-like part 4 of the steering column after having covered a largest rotation angle permissible for the torsion bar, corresponding to a maximum value of the valve opening. The application of the device shown is of course not restricted to motor vehicles, but can also be used in ships and aircraft if the changes are made accordingly.

Claims

Patent claims:

i. Power steering device operated with pressure medium or negative pressure, in particular for motor vehicles, in which valves the pressure medium supply or discharge to or from the one acting on the steering arm Control power cylinder, characterized in that the valves (15, 16) influenced by a part (2) of the steering column connected to the steering wheel (1) with which the transmission means (screw, segment 5, 6) directly influencing, wave-like Part (4) of the steering column connected with the interposition of a torsion bar (3) is.

2. steering aid s device according to claim i, characterized in that for Influencing the pressure medium control valves (15, 16) a joint lever (12) is provided the movement of which activates the valves is due to the rotation of the interposed torsion bar (3) with the wave-like part (4) of the steering column connected part (2) derived will.

3. steering aid device according to claims ι and 2, characterized in that that the articulated lever (12) influencing part (2) of the steering device with the interposition of a ball

or the like (11) becomes effective, the ^ on the one hand ' on the inclined surface (10) of a sleeve-shaped part (2) of the steering device attached housing part (9), on the other hand rolls on the surface of the articulated lever (12).

4. steering aid device according to claims ι to 3, characterized in that that means are provided by the sleeve-shaped part (2) of the steering device with respect to the axis of the steering column on one side on the articulated lever (12) exerted effect axially to transmit a return pressure spring (17) that counteracts this effect.

5. Lenkhilfsvofrichtung according to the claims ι to 4, characterized in that the steering column in a pipe clamp-like manner comprehensive part of the articulated lever (12) is secured against rotation the steering column guided, annular part (22) is arranged with diametrical Pin (23, 24) engages in recesses of the articulated lever (12) and thereby, the axial load on the back. brings about compression spring (17).

1 sheet of drawings