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WO2005054038A1 - Rack servo-assisted steering - Google Patents

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Publication number
WO2005054038A1
WO2005054038A1 PCT/EP2004/013735 EP2004013735W WO2005054038A1 WO 2005054038 A1 WO2005054038 A1 WO 2005054038A1 EP 2004013735 W EP2004013735 W EP 2004013735W WO 2005054038 A1 WO2005054038 A1 WO 2005054038A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
rack
hydraulic
housing part
pinion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/013735
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Walter Kogel
Manfred Heintschel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
ZF Lenksysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Lenksysteme GmbH filed Critical ZF Lenksysteme GmbH
Publication of WO2005054038A1 publication Critical patent/WO2005054038A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B62D5/20—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application
    • B62D5/22—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application for rack-and-pinion type

Definitions

  • the invention relates to a power assisted rack and pinion steering system for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • a power assisted-rack steering system which has a multi-part steering housing which comprises a first housing part and a second housing part arranged parallel to it.
  • a rack is axially displaceable and on which a piston rod with a hydraulic piston is arranged.
  • a mechanical steering force acts on the rack in accordance with a mechanical steering torque, which acts on a pinion meshing with the rack.
  • the first housing part also includes a first cylinder-piston unit (see "5" in FIG. 1). In this unit, a first hydraulic auxiliary force is generated which, together with the mechanical steering force generated on the rack, forms a resulting Zangen rod steering force.
  • the second housing part is designed as a second hydraulic cylinder-piston unit (see “13” in FIG. 1), in which a piston and a piston rod connected to it are axially displaceable, which displaces a second auxiliary hydraulic steering force in accordance with one hydraulic pressure generated by a controlled hydraulic circuit.
  • a second hydraulic cylinder-piston unit see “13” in FIG. 1
  • a piston and a piston rod connected to it are axially displaceable, which displaces a second auxiliary hydraulic steering force in accordance with one hydraulic pressure generated by a controlled hydraulic circuit.
  • Both the rack-and-pinion steering force coming from the first housing part and the hydraulic auxiliary steering force coming from the second housing part are guided together via a yoke onto the steering linkage of the vehicle.
  • Two hydraulic steering circuits are therefore provided there, both of which generate additional auxiliary steering forces.
  • the invention has for its object to construct a rack and pinion power steering of the type mentioned in such a way that the above-mentioned disadvantages do not occur.
  • the rack arranged in the first housing part at one of its two ends as a push rod, as a result of which only the mechanical steering force acts on the push rod, and to allow the hydraulic pressure to act exclusively in the hydraulic cylinder within the power steering system, thereby exclusively acting on the piston rod the hydraulic auxiliary steering force acts.
  • the modular structure enables flexible positioning of the mechanical part (second housing part).
  • the design leads to a shorter overall length in comparison with conventional solutions, in particular with side drive solutions.
  • the proposed design significantly improves the deflection of the axle so that fewer steering errors occur.
  • the modular design enables a very flexible design and dimensioning of the individual housing parts.
  • One part e.g. the hydraulic part
  • the other part e.g. the mechanical part
  • This high flexibility is of technical and economic advantage, particularly in the area of smaller series, as is the case with commercial vehicle steering systems.
  • the housing parts are designed as interchangeable housing modules, in particular if connecting means are provided by means of which the first housing part is fastened to the second housing part in a parallel alignment with one another, the first housing parts being offset in two by 180 degrees to one another Positions can be attached to the second housing part.
  • FIG. 1 shows an overall view of a schematic illustration of a power assisted-rack steering system according to the invention.
  • Fig. 2 shows in cross section the structure of this power assisted rack and pinion steering.
  • 1 shows a schematic exploded drawing of a steering 100 designed according to the invention.
  • the steering housing has a modular structure and is divided into a first housing part 110 and a second housing part 120. Both housing parts are arranged parallel to one another and by means of fastening means
  • a push rod 114 protrudes from the first housing part 110 and is connected to a toothed rack which is mechanically displaced in accordance with the steering torque specified by the vehicle driver.
  • a piston rod 124 protrudes from the second housing part 120 and is deflected by means of a hydraulic circuit in accordance with an adjustable steering support.
  • the push rod 114 protrude from the first housing part 110 and the piston rod 124 out of the second housing part 120 and are mechanically connected to one another via a yoke 20.
  • the two rods 114 and 124 act
  • a mechanical steering force coming from the first housing part 110 is combined with a hydraulic auxiliary steering force coming from the second housing part 120 to form an overall steering force.
  • the hydraulic force is preferably guided directly to the steering linkage 18 via the piston rod 124.
  • the hydraulic pressure required for the deflection of the piston rod 124 is generated by a controlled hydraulic circuit, not shown.
  • This hydraulic circuit is controlled via a control valve 31, which in turn is arranged on the mechanical input part of the rack and pinion steering (housing part 110).
  • this 35 control valve 31 comprises a torque rod and a Rotary valve, by means of which the hydraulic pressure is changed in accordance with the steering torque set on the handwheel.
  • the two housing parts 110 and 120 are aligned parallel to one another and can be separated from one another simply by loosening the connecting elements 130 and the yoke 20. It is also possible that the mechanical part (housing part 110) in the opposite direction, i.e. offset by 180 degrees, is arranged on the other housing part 120. In the manner shown, the arrangement is designed for a left-hand drive vehicle. In the opposite manner, not shown, the steering system would be designed for a right-hand drive vehicle. Thanks to the modular design, it is very easy to display right-hand drive and right-hand drive systems.
  • FIG. 2 now shows in more detail the structure of the steering described.
  • the rack 111 and the connecting rod 114 connected to it are located in the first housing part 110, both of which are arranged axially displaceably.
  • a pinion 112 meshes with the rack 111 and exerts a mechanical displacement force on the rack 111 and thus also on the push rod 114.
  • a mechanical steering torque acts on the pinion, which the driver specifies manually on the steering wheel of the vehicle and which is directed to the pinion via a steering column.
  • This construction guarantees a purely mechanical connection between the steering wheel and steering linkage and is therefore particularly suitable for cars. In this case, it is a purely mechanical steering force that moves the rack and thus deflects the connecting rod connected to it.
  • the modular design makes it easy to dimension the hydraulic part (module 120) and the mechanical part (module 110) individually.
  • the module 120 can serve, for example, as a basic module for a wide variety of designs.
  • the module 110 is then adapted in accordance with the mechanical requirements for the rack and pinion steering, in particular the gear ratio required in each case.
  • a hydraulic control circuit 21 is provided between the steering wheel and pinion. Accordingly, a hydraulically generated steering torque that comes from a control valve 31, which is deflected by means of the hydraulic control circuit 21, acts on the pinion 112 shown exerted, whereby the pinion 112 moves and mechanically shifts the rack 112. In this case too, there is a mechanical steering force that acts in the first housing part 110 and moves the rack 111 and deflects the connecting rod 114 connected to it.
  • housing part 120 Separate from this mechanical deflection are in the second. Housing part 120 the following means, which cause a supporting hydraulic deflection:
  • the piston divides the hydraulic cylinder into two working spaces, the piston 123 and the piston rod 124 connected to it being displaced depending on the pressure difference between the spaces. This is a hydraulic steering force that causes the piston rod 124 to deflect.
  • the overall construction shows that the first housing part 110 contains only the mechanical components for force generation and the second housing part 120 exclusively contains the hydraulic components. This means that there is a constructive separation between the mechanical steering action and the hydraulic auxiliary steering action.
  • the purely mechanical force component is thus generated by conventional rack and pinion steering without any hydraulic support, whereas the hydraulic component (housing part 120) alone supplies the additional forces required and can be dimensioned accordingly.
  • the hydraulic circuit 22 is said to consist essentially of a pump 27, which is driven by the vehicle engine 30, and a control valve 32, by means of which the hydraulic pressure for the cylinder piston arrangement in the housing part 120 is generated.
  • This control hydraulic circuit 21 could also be replaced by a purely mechanical connection (steering column).
  • Both hydraulic circuits 21 and 22 have a pressure medium container, which can also be connected to one another or made in one piece.

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Abstract

The invention relates to a rack (111), housed in the first housing section (110) embodied at both ends as eccentric rods (114), whereby only the mechanical steering force acts on the eccentric rods (114) and, within the servo steering, the hydraulic pressure only acts in the hydraulic cylinder (120) with only the hydraulic servo steering force acting on the pushrod (124). The above has the advantage that the mechanical steering force generation and hydraulic steering force generation are constructively separate. As both force components are generated separately in individual housing modules (110, 120) the respective construction requirements can be better met. Each module thus has optimal dimensions. The hydraulic force component generated in the second module (120) preferably acts directly on the steering linkages (18) of the motor vehicle.

Description

Zahnstangen-Hilfskraftlenkung Rack and pinion power-assisted steering

Die Erfindung betrifft eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzkraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a power assisted rack and pinion steering system for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, according to the preamble of claim 1.

In größeren Kraftfahrzeugen, insbesondere in Nutzkraftwagen (NKW), werden häufig Lenkungen mit Kugelumlaufgetrieben. Zahnstangen-Hilfskraftlenkungen werden überwiegend in kleinen und mittelgroßen Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo sie in der üblichen Ausführung Lenkkräfte von nicht wesentlich mehr als 8.000 N erzeugen. Diese Kräfte reichen jedoch nicht aus, um schwerere Kraftfahrzeuge, insbesondere Nutzkraftfahrzeuge, zu lenken. Deshalb müssten dort zumindest im Hydraulikteil größer dimensionierte Lenkungen eingesetzt werden oder alternativ dazu die genannten Kugelumlauflenkungen oder rein hydraulische Lenkungen. Schon allein aus Kostengründen ist es jedoch wünschenswert, Zahnstangenlenkungen oder zumindest Teile davon herzustellen, die gleichermaßen in kleinen, mittleren und schweren Fahrzeugen eingesetzt werden können. Bevorzugt möchte man hier auf Standardlenkungen oder Komponenten davon zurückgreifen können. Auch aus funktionellen Gründen, insbesondere was Lenkverhalten und Reibung angeht, ist die Zahnstangenlenkung zu bevorzugen. Diese Zielsetzung bestimmt derzeitige Entwicklungstrends in der Automobilindustrie, vor allem in der Entwicklung von Lenkungen für NKW mit Einzelradaufhängung.In larger motor vehicles, in particular in commercial vehicles (commercial vehicles), steering systems with recirculating ball drives are often used. Power assisted rack and pinion steering systems are mainly used in small and medium-sized motor vehicles, where, in the usual design, they generate steering forces of not much more than 8,000 N. However, these forces are not sufficient to steer heavier motor vehicles, especially commercial vehicles. Therefore, larger steering systems would have to be used, at least in the hydraulic part, or alternatively the above-mentioned recirculating ball steering systems or purely hydraulic steering systems. For cost reasons alone, however, it is desirable to produce rack and pinion steering systems, or at least parts thereof, which can be used equally in small, medium and heavy vehicles. One would prefer to be able to fall back on standard steering or components thereof. Rack and pinion steering should also be preferred for functional reasons, particularly with regard to steering behavior and friction. This objective determines current development trends in the automotive industry, especially in the development of steering systems for commercial vehicles with independent wheel suspension.

Aus der DE 41 30989 A1 ist eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung bekannt, die ein mehrteiliges Lenkgehäuse aufweist, das ein erstes Gehäuseteil und ein dazu parallel angeordnetes zweites Gehäuseteil umfasst. In dem ersten Gehäuseteil ist eine Zahnstange axial verschiebbar angeordnet ist und an die eine Kolbenstange mit einem hydraulischen Kolben angeordnet ist. Auf die Zahnstange wirkt eine mechanische Lenkkraft entsprechend einem mechanischem Lenkmoment, das auf ein kämmend in die Zahnstange eingreifendes Ritzel wirkt. Das erste Gehäuseteil umfasst auch eine erste Zylinder-Kolben-Einheit (s. dort "5" in Fig. 1). In dieser Einheit wird eine erste hydraulische Hilfskraft erzeugt, die zusammen mit der an der Zahnstange erzeugten mechanischen Lenkkraft eine resultierende Zanstangen- Lenkkraft bildet. Darüber hinaus ist das zweite Gehäuseteil als eine zweite hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (s. "13" in Fig. 1) ausgebildet, in der ein Kolben und eine damit verbundene Kolbenstange axial verschiebbar angeordnet sind, die eine zweite hydraulische Hilfslenkkraft verschiebt entsprechend einem hydraulischen Druck, den ein gesteuerter Hydraulikkreis erzeugt. Sowohl die aus dem ersten Gehäuseteil kommende Zahnstangen-Lenkkraft als auch aus dem zweiten Gehäuseteil kommende hydraulische Hilfslenkkraft werden über ein Joch zusammen auf das Lenkgestänge des Fahrzeuges geführt. Es sind also dort zwei hydraulische Lenkkreise vorgesehen, die beide zusätzliche Hilfslenkkräfte erzeugen. Mit anderen Worten: Die eigentliche Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, die sich in dem ersten Gehäuseteil ("5") befindet ist um einen hydraulische Hilfszylinder, der sich in dem zweiten Gehäuseteil ("13") befindet, erweitert worden. Diese Konstruktion ist jedoch aufwendig und schwierig zu dimensionieren, weil die beiden hydraulischen Lenkkreise aufeinander abgestimmt werden müssen.From DE 41 30989 A1 a power assisted-rack steering system is known which has a multi-part steering housing which comprises a first housing part and a second housing part arranged parallel to it. In the first housing part, a rack is axially displaceable and on which a piston rod with a hydraulic piston is arranged. A mechanical steering force acts on the rack in accordance with a mechanical steering torque, which acts on a pinion meshing with the rack. The first housing part also includes a first cylinder-piston unit (see "5" in FIG. 1). In this unit, a first hydraulic auxiliary force is generated which, together with the mechanical steering force generated on the rack, forms a resulting Zangen rod steering force. In addition, the second housing part is designed as a second hydraulic cylinder-piston unit (see “13” in FIG. 1), in which a piston and a piston rod connected to it are axially displaceable, which displaces a second auxiliary hydraulic steering force in accordance with one hydraulic pressure generated by a controlled hydraulic circuit. Both the rack-and-pinion steering force coming from the first housing part and the hydraulic auxiliary steering force coming from the second housing part are guided together via a yoke onto the steering linkage of the vehicle. Two hydraulic steering circuits are therefore provided there, both of which generate additional auxiliary steering forces. In other words: The actual power assisted-rack steering system, which is located in the first housing part ("5"), has been expanded by a hydraulic auxiliary cylinder, which is located in the second housing part ("13"). However, this construction is complex and difficult to dimension because the two hydraulic steering circuits must be coordinated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung der eingangs genannten Art konstruktiv so zu gestalten, dass die oben genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to construct a rack and pinion power steering of the type mentioned in such a way that the above-mentioned disadvantages do not occur.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Zahnstangen-Hilfskraftlenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a power assisted rack and pinion steering system with the features of claim 1.

Demnach wird vorgeschlagen, die im ersten Gehäuseteil angeordnete Zahnstange an einem ihrer beiden Enden als Schubstange auszubilden, wodurch auf die Schubstange ausschließlich die mechanische Lenkkraft einwirkt, und innerhalb der Hilfskraftlenkung ausschließlich in dem hydraulischen Zylinder den hydraulischen Druck wirken zu lassen, wodurch auf die Kolbenstange ausschließlich die hydraulische Hilfslenkkraft einwirkt.Accordingly, it is proposed to design the rack arranged in the first housing part at one of its two ends as a push rod, as a result of which only the mechanical steering force acts on the push rod, and to allow the hydraulic pressure to act exclusively in the hydraulic cylinder within the power steering system, thereby exclusively acting on the piston rod the hydraulic auxiliary steering force acts.

Das hat den Vorteil, dass konstruktiv getrennt wird zwischen mechanischer Lenkkrafterzeugung und hydraulisch erzeugter Lenkkrafterzeugung. Da beide Kraftanteile separat in einzelnen Gehäusemodulen erzeugt werden, lassen sich die jeweiligen konstruktiven Anforderungen optimal umsetzten. Jedes Modul kann also optimal dimensioniert werden, wobei die Verwendung von kostengünstigen Standardteilen vereinfacht wird. Zudem reduziert sich das Gewicht der Lenkung.This has the advantage that there is a constructive distinction between mechanical steering force generation and hydraulically generated steering force generation. Since both Power components are generated separately in individual housing modules, the respective design requirements can be optimally implemented. Each module can therefore be optimally dimensioned, simplifying the use of inexpensive standard parts. The weight of the steering is also reduced.

Außerdem ist durch den modularen Aufbau eine flexible Positionierung des mechanischen Teils (zweiter Gehäuseteil) möglich. Weiterhin führt die Konstruktion zu einer kürzeren Baulänge im Vergleich mit herkömmlichen Lösungen, insbesondere mit Seitenantriebslösungen. Die vorgeschlagene Konstruktion verbessert deutlich die Einfederung der Achse, so dass weniger Lenkfehler auftreten. .In addition, the modular structure enables flexible positioning of the mechanical part (second housing part). Furthermore, the design leads to a shorter overall length in comparison with conventional solutions, in particular with side drive solutions. The proposed design significantly improves the deflection of the axle so that fewer steering errors occur. ,

Die modulare Bauweise ermöglicht eine sehr flexible Gestaltung und Dimensionierung der einzelnen Gehäuseteile. So kann ein Teil (z.B. das hydraulische Teil) als Grundmodul für verschiedene Einbauvarianten dienen, wobei das andere Teil (z.B. das mechanische Teil) auf die jeweilige Einbausituation hin optimal angepasst wird. Diese hohe Flexibilität ist besonders im Bereich von kleineren Serien, wie dies bei NKW-Lenkungen der Fall ist, von technischen und auch wirtschaftlichen Vorteil.The modular design enables a very flexible design and dimensioning of the individual housing parts. One part (e.g. the hydraulic part) can serve as a basic module for various installation options, with the other part (e.g. the mechanical part) being optimally adapted to the respective installation situation. This high flexibility is of technical and economic advantage, particularly in the area of smaller series, as is the case with commercial vehicle steering systems.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments of the invention result from the subclaims.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich demnach, wenn die Kolbenstange des hydraulischen Gehäuseteils (Hydraulikzylinder) direkt auf das Lenkgestänge des Fahrzeuges wirkt. Damit wird die hydraulische Lenkkraft, die insbesondere bei NKW- Lenkungen, die wesentliche Komponente darstellt, unmittelbar auf die Spurstange geführt, wodurch eine direkte Lenkeinwirkung erfolgt.There is a particular advantage when the piston rod of the hydraulic housing part (hydraulic cylinder) acts directly on the steering linkage of the vehicle. The hydraulic steering force, which is the essential component, especially in commercial vehicle steering systems, is thus guided directly onto the tie rod, which results in direct steering action.

Auch ergibt sich ein besonderer Vorteil, wenn die Gehäuseteile als austauschbare Gehäusemodule ausgebildet sind, insbesondere, wenn Verbindungsmittel vorgesehen sind, mittels denen das erste Gehäuseteile an das zweite Gehäuseteil in parallel Ausrichtung zueinander befestigt ist, wobei das erste Gehäuseteile in zwei um 180 Grad zueinander versetzten Positionen an das zweite Gehäuseteil befestigbar ist. Durch diese Maßnahmen wird ein sehr flexible Konstruktion geschaffen, die besonders im Hinblick auf den Einbau in Links- oder Rechtslenker-Fahrzeugen vorteilhaft ist. Die Erfindung wird nun näher anhand eines Ausführungsbeispiels und anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben:There is also a particular advantage if the housing parts are designed as interchangeable housing modules, in particular if connecting means are provided by means of which the first housing part is fastened to the second housing part in a parallel alignment with one another, the first housing parts being offset in two by 180 degrees to one another Positions can be attached to the second housing part. These measures create a very flexible construction, which is particularly advantageous with regard to installation in left-hand or right-hand drive vehicles. The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment and the accompanying drawing:

Fig. 1 zeigt in der Gesamtansicht eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zahnstangen-Hilfskraftlenkung; und1 shows an overall view of a schematic illustration of a power assisted-rack steering system according to the invention; and

Fig. 2 zeigt im Querschnitt den Aufbau dieser Zahnstangen-Hilfskraftlenkung. 0 In der Fig. 1 ist eine schematische Explosionszeichnung einer erfindungsgemäß ausgeführten Lenkung 100 dargestellt. Das Lenkgehäuse ist modular aufgebaut und unterteilt sich in einen ersten Gehauseteil 110 und einen zweiten Gehäuseteil 120. Beide Gehäuseteile sind parallel zueinander angeordnet und über BefestigungsmittelFig. 2 shows in cross section the structure of this power assisted rack and pinion steering. 1 shows a schematic exploded drawing of a steering 100 designed according to the invention. The steering housing has a modular structure and is divided into a first housing part 110 and a second housing part 120. Both housing parts are arranged parallel to one another and by means of fastening means

15 130 miteinander verbunden. Aus dem ersten Gehäuseteil 110 ragt eine Schubstange 114 heraus, die mit einer Zahnstange verbunden ist, welche entsprechend des vom Fahrzeugführer vorgegebenen Lenkmomentes mechanisch verschoben wird. Aus dem zweiten Gehäuseteil 120 ragt eine Kolbenstange 124 heraus, die entsprechend einer einstellbaren Lenkunterstützung mittels eines Hydraulikkreises ausgelenkt wird.15 130 connected. A push rod 114 protrudes from the first housing part 110 and is connected to a toothed rack which is mechanically displaced in accordance with the steering torque specified by the vehicle driver. A piston rod 124 protrudes from the second housing part 120 and is deflected by means of a hydraulic circuit in accordance with an adjustable steering support.

20 Die Funktionen werden später noch anhand der Fig. 2 näher beschrieben. 2 0 The functions will be described later with reference to FIG. 2.

Wie die Fig. 1 zeigt, ragen die Schubstange 114 aus dem ersten Gehäuseteil 110 und die Kolbenstange 124 aus dem zweiten Gehäuseteil 120 heraus und sind über ein Joch 20 mechanisch miteinander verbunden. Die beiden Stangen 114 und 124 wirkenAs shown in FIG. 1, the push rod 114 protrude from the first housing part 110 and the piston rod 124 out of the second housing part 120 and are mechanically connected to one another via a yoke 20. The two rods 114 and 124 act

25. zusammen auf das Lenkgestänge 18 des Fahrzeuges ein. Somit wird eine aus dem ersten Gehäuseteil 110 kommende mechanische Lenkkraft mit einer aus dem zweiten Gehäuseteil 120 kommenden hydraulischen Hilfslenkkraft zu einer Gesamtlenkkraft zusammen geführt. Dabei wird vorzugsweise die hydraulische Kraft über die Kolbenstange 124 direkt auf das Lenkgestänge 18 geführt.25. together on the steering linkage 18 of the vehicle. Thus, a mechanical steering force coming from the first housing part 110 is combined with a hydraulic auxiliary steering force coming from the second housing part 120 to form an overall steering force. The hydraulic force is preferably guided directly to the steering linkage 18 via the piston rod 124.

30 Der für die Auslenkung der Kolbenstange 124 benötigte hydraulische Druck wird von einem nicht dargestellten gesteuerten Hydraulikkreis erzeugt. Die Steuerung dieses Hydraulikkreises erfolgt über ein Steuerventil 31 , das wiederum am mechanischen Eingangsteil der Zahnstangenlenkung (Gehäuseteil 110) angeordnet ist. Im 35 wesentlichen umfaßt dieses Steuerventil 31 einen Drehmomentenstab und einen Drehschieber, mittels denen der hydraulische Druck entsprechend dem am Handrad eingestellten Lenkmoment verändert wird.30 The hydraulic pressure required for the deflection of the piston rod 124 is generated by a controlled hydraulic circuit, not shown. This hydraulic circuit is controlled via a control valve 31, which in turn is arranged on the mechanical input part of the rack and pinion steering (housing part 110). In essence, this 35 control valve 31 comprises a torque rod and a Rotary valve, by means of which the hydraulic pressure is changed in accordance with the steering torque set on the handwheel.

Die beiden Gehäuseteile 110 und 120 sind zueinander parallel ausgerichtet und können durch Lösen der Verbindungselemente 130 und des Joches 20 einfach voneinander getrennt werden. Es ist auch möglich, dass der mechanische Teil (Gehäuseteil 110) in Gegenrichtung, d.h. um 180 Grad versetzt, an dem anderen Gehäuseteil 120 angeordnet wird. In der dargestellten Weise ist die Anordnung für einen Linkslenker ausgelegt. In der nicht dargestellten entgegengesetzten Weise wäre die Lenkanlage für einen Rechtslenker ausgelegt. Es lassen sich also durch die modulare Aufbauweise sehr leicht Linslenk- als auch Rechtslenkanlagen darstellen.The two housing parts 110 and 120 are aligned parallel to one another and can be separated from one another simply by loosening the connecting elements 130 and the yoke 20. It is also possible that the mechanical part (housing part 110) in the opposite direction, i.e. offset by 180 degrees, is arranged on the other housing part 120. In the manner shown, the arrangement is designed for a left-hand drive vehicle. In the opposite manner, not shown, the steering system would be designed for a right-hand drive vehicle. Thanks to the modular design, it is very easy to display right-hand drive and right-hand drive systems.

Die Figur 2 zeigt nun im näheren Detail den Aufbau der beschriebenen Lenkung. Wie dort zu sehen ist, befindet sich in dem ersten Gehäuseteil 110 die Zahnstange 111 und die daran angeschlossene Schubstange 114, die beide axial verschiebbar angeordnet sind. In die Zahnstange 111 greift ein Ritzel 112 kämmend ein und übt auf die Zahnstange 111 und somit auch auf die Schubstange 114 eine mechanische Verschiebekraft aus.Figure 2 now shows in more detail the structure of the steering described. As can be seen there, the rack 111 and the connecting rod 114 connected to it are located in the first housing part 110, both of which are arranged axially displaceably. A pinion 112 meshes with the rack 111 and exerts a mechanical displacement force on the rack 111 and thus also on the push rod 114.

Diese Konstruktion kann nun wie folgt bewegt werden:This construction can now be moved as follows:

Bei einer ersten Ausführung, die hier nicht dargestellt ist, wirkt auf das Ritzel ein mechanisches Lenkmoment, das der Fahrzeugführer manuell am Lenkrad des Fahrzeuges vorgibt und das über eine Lenksäule auf das Ritzel geleitet wird. Diese Konstruktion garantiert eine rein mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgestänge und ist deshalb bevorzugt für PKWs geeignet. In diesem Fall handelt es sich also um eine rein mechanische Lenkkraft, die die Zahnstange bewegt und somit die damit verbundene Schubstange auslenkt. Durch die modulare Bauweise ist es leicht möglich den hydraulischen Teil (Modul 120) und den mechanischen Teil (Modul 110) jeweils für sich zu dimensionieren. Das Modul 120 kann beispielsweise als Grundmodul für verschiedenste Ausführungen dienen. Das Modul 110 wird dann entsprechend der mechanischen Anforderungen an die Zahnstangenlenkung, insbesondere an die jeweils erforderliche Übersetzung, angepasst. In dem hier in der Fig. 2 dargestellten Fall, der bevorzugt in NKWs und Spezialfahrzeugen eingesetzt wird, ist zwischen Lenkrad und Ritzel ein hydraulischer Steuerkreis 21 vorgesehen. Demnach wirkt auf das gezeigte Ritzel 112 ein hydraulisch erzeugtes Lenkmoment, dass von einem Steuerventil 31 kommt, welches ausgelenkt wird mittels des hydraulischen Steuerkreises 21. Mittels einer Pumpe 25 und entsprechend den Lenkradbewegungen an dem Fahrzeug-Lenkrad 29 wird ein hydraulischen Druck auf das Steuerventil 31 ausgeübt, wodurch das Ritzel 112 sich bewegt und die Zahnstange 112 mechanisch verschiebt. Es handelt sich also auch in diesem Fall um eine mechanische Lenkkraft, die in dem ersten Gehäuseteil 110 wirkt und die Zahnstange 111 bewegt sowie die damit verbundene Schubstange 114 auslenkt.In a first embodiment, which is not shown here, a mechanical steering torque acts on the pinion, which the driver specifies manually on the steering wheel of the vehicle and which is directed to the pinion via a steering column. This construction guarantees a purely mechanical connection between the steering wheel and steering linkage and is therefore particularly suitable for cars. In this case, it is a purely mechanical steering force that moves the rack and thus deflects the connecting rod connected to it. The modular design makes it easy to dimension the hydraulic part (module 120) and the mechanical part (module 110) individually. The module 120 can serve, for example, as a basic module for a wide variety of designs. The module 110 is then adapted in accordance with the mechanical requirements for the rack and pinion steering, in particular the gear ratio required in each case. In the case shown here in FIG. 2, which is preferably used in commercial vehicles and special vehicles, a hydraulic control circuit 21 is provided between the steering wheel and pinion. Accordingly, a hydraulically generated steering torque that comes from a control valve 31, which is deflected by means of the hydraulic control circuit 21, acts on the pinion 112 shown exerted, whereby the pinion 112 moves and mechanically shifts the rack 112. In this case too, there is a mechanical steering force that acts in the first housing part 110 and moves the rack 111 and deflects the connecting rod 114 connected to it.

Getrennt von dieser mechanischen Auslenkung befinden sich in dem zweiten . Gehäuseteil 120 folgende Mittel, die eine unterstützende hydraulische Auslenkung bewirken:Separate from this mechanical deflection are in the second. Housing part 120 the following means, which cause a supporting hydraulic deflection:

Es handelt sich dabei um einen Hydraulikzylinder mit Kolben 123, auf den ein hydraulischer Druck ausgeübt wird, der von einem steuerbaren Hydraulikkreis 22 erzeugt wird. Der Kolben teilt den Hydraulilzylinder in zwei Arbeitsräume, wobei je nach Druckdifferenz zwischen den Räumen, der Kolben 123 sowie die damit verbundene Kolbenstange 124 verschoben werden. Es handelt sich hier also um eine hydraulische Lenkkraft, die die Auslenkung der Kolbenstange 124 bewirkt.It is a hydraulic cylinder with a piston 123, to which a hydraulic pressure is exerted which is generated by a controllable hydraulic circuit 22. The piston divides the hydraulic cylinder into two working spaces, the piston 123 and the piston rod 124 connected to it being displaced depending on the pressure difference between the spaces. This is a hydraulic steering force that causes the piston rod 124 to deflect.

Wie auch aus dieser Figur 2 ersichtlich ist, ergibt sich in der Betrachtung der Gesamtkonstruktion, dass das erste Gehäuseteil 110 ausschließlich die mechanischen Anteile zur Krafterzeugung und das zweite Gehäuseteil 120 ausschließlich die hydraulischen Anteile enthält. Das bedeutet, dass zwischen der mechanischen Lenkeinwirkung und der hydraulischen hilfsunterstützenden Lenkeinwirkung konstruktiv getrennt wird.As can also be seen from this FIG. 2, the overall construction shows that the first housing part 110 contains only the mechanical components for force generation and the second housing part 120 exclusively contains the hydraulic components. This means that there is a constructive separation between the mechanical steering action and the hydraulic auxiliary steering action.

Dies hat u.a. besonderen Vorteil, dass beide Teile separat voneinander dimensioniert werden können. Wenn beispielsweise die Zahnstangenlenkung des ersten Gehäuseteils 110 aus Standardkomponenten zusammen gesetzt wird, so muss nur noch für das zweite Gehäuseteil 120 eine Dimensionierung durchgeführt werden, so dass der hydraulische Kraftanteil zusammen mit dem mechanisch erzeugten Kraftanteil eine Gesamtlenkkraft erzeugt, die für das jeweilige Fahrzeug benötigt wird.Among other things, this has the particular advantage that the two parts can be dimensioned separately from one another. If, for example, the rack and pinion steering of the first housing part 110 is composed of standard components, it only has to a dimensioning is also carried out for the second housing part 120, so that the hydraulic force component together with the mechanically generated force component generates a total steering force which is required for the respective vehicle.

Es wird also der rein mechanische Kraftanteil durch eine herkömmliche Zahnstangenlenkung ohne jegliche Hydraulikunterstützung erzeugt, wohingegen der hydraulische Anteil (Gehäuseteil 120) allein die zusätzlich erforderlichen Kräfte liefert und entsprechend dimensioniert werden kann.The purely mechanical force component is thus generated by conventional rack and pinion steering without any hydraulic support, whereas the hydraulic component (housing part 120) alone supplies the additional forces required and can be dimensioned accordingly.

Zum Hydraulikkreis 22 ist zu sagen, dass er im wesentlichen aus einer Pumpe 27 besteht, die von dem Fahrzeugmotor 30 angetrieben wird, und aus einem Steuerventil 32, mittels dem der hydraulischen Druck für die Zylinderkolbenanordnung im Gehäuseteil 120 erzeugt wird.The hydraulic circuit 22 is said to consist essentially of a pump 27, which is driven by the vehicle engine 30, and a control valve 32, by means of which the hydraulic pressure for the cylinder piston arrangement in the housing part 120 is generated.

Der in der Fig. 2 ebenfalls dargestellte Steuerhydraulikkreis 21 dient lediglich zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem Lenkrad 29 und dem Ritzel 112. Dieser Steuerhydraulikkreis 21 könnte auch durch eine rein mechanische Verbindung (Lenksäule) ersetzt werden.The control hydraulic circuit 21, which is also shown in FIG. 2, only serves to establish an operative connection between the steering wheel 29 and the pinion 112. This control hydraulic circuit 21 could also be replaced by a purely mechanical connection (steering column).

Beide Hydraulikkreise 21 und 22 verfügen über einen Druckmittelbehälter, die auch miteinander verbunden oder einstückig ausgeführt sein können.. Both hydraulic circuits 21 and 22 have a pressure medium container, which can also be connected to one another or made in one piece.

Claims

Patentansprüche claims Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Nutzkraftfahrzeug, mit einem mehrteiligen Lenkgehäuse, das ein erstes Gehäuseteil (110) und ein dazu parallel angeordnetes zweites Gehäuseteil (120) aufweist, wobei in dem ersten Gehäuseteil (110) eine Zahnstange (111) axial verschiebbar angeordnet ist, die eine mechanische Lenkkraft verschiebt entsprechend einem mechanischem Lenkmoment, das auf ein kämmend in die Zahnstange (111) eingreifendes Ritzel (112) wirkt, und wobei das zweite Gehäuseteil als hydraulischer Zylinder (120) ausgebildet ist, in dem ein Kolben (123) und eine damit verbundene Kolbenstange (124) axial verschiebbar angeordnet sind, die eine hydraulische Hilfslenkkraft verschiebt entsprechend einem hydraulischen Druck, den ein gesteuerter Hydraulikkreis (21) erzeugt, d a d u rch g e ke n nze i ch n et, d a s s die im ersten Gehäuseteil (110) angeordnete Zahnstange (111) an einem ihrer beiden Enden als Schubstange (114) ausgebildet ist, wodurch auf die Schubstange (114) ausschließlich die mechanische Lenkkraft einwirkt, und dass innerhalb der Hilfskraftlenkung (100) ausschließlich in dem hydraulischen Zylinder (120) der hydraulische Druck wirkt, wodurch auf die Kolbenstange (124) ausschließlich die hydraulische Hilfslenkkraft einwirkt.Rack and pinion power steering (100) for a motor vehicle, in particular for a commercial vehicle, with a multi-part steering housing which has a first housing part (110) and a second housing part (120) arranged parallel to it, in the first housing part (110) a rack ( 111) is axially displaceable, which shifts a mechanical steering force corresponding to a mechanical steering torque acting on a meshing pinion (112) engaging in the rack (111), and wherein the second housing part is designed as a hydraulic cylinder (120) in which a piston (123) and a piston rod (124) connected to it are arranged axially displaceably, which displaces an auxiliary hydraulic steering force in accordance with a hydraulic pressure generated by a controlled hydraulic circuit (21), so that the in the first housing part (110) arranged rack (111) at one of its two ends as a push rod (114) i st, as a result of which only the mechanical steering force acts on the push rod (114) and that within the power steering system (100) the hydraulic pressure acts exclusively in the hydraulic cylinder (120), as a result of which only the hydraulic auxiliary steering force acts on the piston rod (124). 2. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (114) und die Kolbenstange (124) über ein Joch (20) mit dem Lenkgestänge (18) des Kraftfahrzeuges wirkverbunden sind, wodurch die mechanische Lenkkraft und die hydraulische Hilfslenkkraft zusammen auf das Lenkgestänge (18) einwirken.2. power assisted rack and pinion steering (100) according to claim 1, characterized in that the push rod (114) and the piston rod (124) via a yoke (20) with the steering linkage (18) of the motor vehicle are operatively connected, whereby the mechanical steering force and hydraulic auxiliary steering force act together on the steering linkage (18). 3. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (124) direkt mit dem Lenkgestänge (18), insbesondere mit der Spurstange, des Kraftfahrzeuges verbunden ist. 3. power assisted rack and pinion steering (100) according to claim 2, characterized in that the piston rod (124) is directly connected to the steering linkage (18), in particular with the tie rod, of the motor vehicle. 4. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (114) indirekt über das Joch (20) mit dem Lenkgestänge (18), insbesondere mit der Spurstange, des Kraftfahrzeuges verbunden ist.4. power assisted rack and pinion steering (100) according to claim 2, characterized in that the push rod (114) indirectly via the yoke (20) with the steering linkage (18), in particular with the tie rod, of the motor vehicle. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseteile (110, 120) als austauschbare Gehäusemodule ausgebildet sind.Rack and pinion power steering (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing parts (110, 120) are designed as interchangeable housing modules. 6. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsmittel (130) vorgesehen sind, mittels denen das erste Gehäuseteile (110) an das zweite Gehäuseteil (120) in paralleler Ausrichtung zueinander befestigbar ist.6. power assisted rack and pinion steering (100) according to one of the preceding claims, characterized in that connecting means (130) are provided, by means of which the first housing part (110) can be fastened to the second housing part (120) in a parallel orientation to one another. 7. Zahnstangen-Hilfskraftlenkung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteile (110) in zwei um 180 Grad zueinander versetzten Positionen an das zweite Gehäuseteil (120) befestigbar ist. 7. power assisted rack and pinion steering (100) according to claim 6, characterized in that the first housing parts (110) in two positions offset by 180 degrees to the second housing part (120) can be fastened.
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