DE2649509B2 - Hydraulic power steering - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hilfskraftlenkung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a hydraulic power steering system according to the preamble of the claim.
Bei einer derartigen Hilfskraftlenkung (DE-OS 15 550) ist das den Kolben mit dem Betätigungsglied verbindende Gewinde sowie eine sine Druckmittelströmung durch die Axialbohrung im Kolben entlang des Gewindes verhindernde Dichtstelle in axialer Richtung hintereinanderliegend angeordnet. Zusammen mit dem Drehschieberventil ist der Kopf des Betätigungsglieds fast in seiner gesamten Längserstreckung in einer Bohrung eines Gehäuseabschlußteils aufgenommen, so daß dieses eine verhältnismäßig große axiale Länge aufweisen muß. Infolge der einfachen axialen Aneinanderreihung der genannten Bauelemente, zu deren axialem Raumbedarf noch der erforderliche Kolbenhub in vollem Umfang hinzukommt, ergibt sich für die bekannte Hilfskraftlenkung eine verhältnismäßig große axiale Baulänge.In such a power steering system (DE-OS 15 550) that is the piston with the actuator connecting thread and a pressure medium flow through the axial bore in the piston along the Thread preventing sealing point arranged one behind the other in the axial direction. Together with the Rotary slide valve is the head of the actuator almost in its entire length in one Received bore of a housing end part, so that this has a relatively large axial length must have. As a result of the simple axial stringing together of the components mentioned, to their axial space requirement still the necessary piston stroke is added in full, results for the known power steering a relatively large axial length.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hilfskraftlenkung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs so weiter auszugestalten, daß gegenüber bekannten Bauarten ein wesentlich gedrängterer Aufbau unter Erreichen eines geringen Gewichts erzielt wird.The invention is based on the object of further developing a hydraulic power steering system according to the preamble of the patent claim that compared to known designs a much more compact structure while achieving a low weight is achieved.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features listed in the characterizing part of the patent claim.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindune dargestellt. In den Zeichnungen zeietIn the drawings, an embodiment of the invention is shown. Time in the drawings
F i g. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Hilfskraftlenkung,F i g. 1 a partial longitudinal section through a power steering system,
Fig.2 einen Teilquerschniti nach der Linie 2-2 in Fig.1,2 shows a partial cross section along the line 2-2 in Fig. 1,
Fig.3 einen vergrößerten Schnitt durch einen Teil der F i g. 1 im Bereich der Gewindegänge zwischen Kolben und Betätigungsglied und F i g. 4 einen der F i g. 3 ähnlichen Schnitt Das in F i g. 1 dargestellte Lenkgetriebe 10 enthält ein3 shows an enlarged section through a part the F i g. 1 in the area of the threads between piston and actuator and F i g. 4 one of the F i g. 3 similar section The in Fig. 1 illustrated steering gear 10 includes a
ίο als Verlängerung eines Betätigungsglieds vorgesehenes Eingangsglied 12, das in einem Gehäuse 14 des Lenkgetriebes gelagert ist Das Eingangsglied 12 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil 16, das sich von außen her in das Gehäuse 14 erstreckt undίο provided as an extension of an actuator Input member 12, which is mounted in a housing 14 of the steering gear consists of a substantially cylindrical part 16 which extends from the outside into the housing 14 and in einem ringförmigen Kopf 18 endet Das Eingangsglied 12 enthält ferner einen axialen Kanal 20 zur Aufnahme eines Torsionsstabes 22, der über Lager 24 und 26 abgestützt ist Das äußere Ende des Torsionsstabes 22 ist durch einen Stift 30 mit dem Eingangsglied 12ends in an annular head 18. The input member 12 further includes an axial channel 20 for Receipt of a torsion bar 22, which is supported by bearings 24 and 26 is supported. The outer end of the torsion bar 22 is connected to the input member 12 by a pin 30 verbunden, während das innere Ende des Torsionsstabes mit einer Ringkappe 32 durch einen Stift 34 verbunden ist Die Ringkappe 32 paßt mit ihrem Außenrand eng in ein inneres Ende 36 eines zylindrischen Ventilkörpers 38 und ist mit diesem durchwhile the inner end of the torsion bar is connected to an annular cap 32 by a pin 34 The ring cap 32 fits closely with its outer edge into an inner end 36 of a cylindrical valve body 38 and is through with this einen Stift 39 verbunden. In dem Gehäuse 14 ist eine dreifach abgesetzte zylindrische Bohrung vorgesehen. In dem Abschnitt 40 mittleren Durchmessers ist der Ventilkörper 38 drehbar zu einem Ventilschieber 42 abgestützt Der Veiitilschieber 42 hat im wesentlichena pin 39 connected. In the housing 14 is a triple stepped cylindrical bore provided. In the portion 40 of the middle diameter is the Valve body 38 rotatably supported on a valve slide 42. The valve slide 42 has essentially zylindrische Form und ist mit dem Eingangsglied 12 durch einen Stift 44 drehfest verbunden. Ringscheiben 46 und 48, die an den Stirnseiten des Ventilschiebers 42 zwischen diesem und dem Ventilkörper 38 vorgesehen sind, verschließen die Enden von inneren Schlitzen 45cylindrical shape and is non-rotatably connected to the input member 12 by a pin 44. Washers 46 and 48, which are provided on the end faces of the valve slide 42 between the latter and the valve body 38 the ends of inner slits 45 close des Ventilkörpers. Der Ventilkörper bildet zusammen mit dem Ventilschieber ein Drehschieberventil für die Druckflüssigkeit der Hilfskraftlenkung.of the valve body. The valve body forms together with the valve slide a rotary slide valve for the hydraulic fluid of the power steering.
Eine Abstandsscheibe 52 in dem Bohrungsabschnitt 40 überträgt Schubkräfte vom Ventilkörper 38 auf einA spacer washer 52 in the bore portion 40 transmits thrust forces from the valve body 38 to a Drucklager 54, das an einer Schulter 56 des Gehäuses am Ende des Bohrungsabschnitts 40 abgestützt ist Das Drucklager 54 bildet den einen Teil einer Lagergruppe 58, zu der außerdem ein Radiallager 60 gehört Durch die Vereinigung dieser beiden Lager wird die MontageThrust bearing 54 supported on a shoulder 56 of the housing at the end of the bore portion 40 Thrust bearing 54 forms part of a bearing group 58, which also includes a radial bearing 60. The assembly of these two bearings is achieved des Lenkgetriebes wesentlich erleichtert Das radiale Lager 60 ist zwischen dem Eingangsglied 12 und der zylindrischen Wand des Bohrungsteils 62 kleineren Durchmessers vorgesehen. Eine Dichtung 64 außerhalb des Radiallagers 6ti verhindert Leckagen aus demof the steering gear much easier. The radial bearing 60 is between the input member 12 and the cylindrical wall of the bore part 62 provided with a smaller diameter. A seal 64 outside of the radial bearing 6ti prevents leaks from the
so Gehäuse 14. Diese Dichtung wird durch eine ringförmige Schmutzdichtung 65 und einen Federring 66 in ihrer Lage gehalten, die an der Stirnseite des Gehäuses 14 vorgesehen sind. Vom innerer Ende 36 des Ventilkörpers 38so housing 14. This seal is through an annular dirt seal 65 and a spring ring 66 in their Position, which are provided on the end face of the housing 14. From the inner end 36 of the valve body 38
■>5 umschlossen liegt innerhalb der Ringkappe 32 des Torsionsstabes ein vergrößerter ringförmiger Kopf 68 einer Spindel 70, die das Betätigungsglied 70 bildet. Die Spindel 70 hat einen mittleren Bereich mit mehreren Gewindegängen 73, 73' und 73", auf denen als Mutter■> 5 is enclosed within the ring cap 32 of the Torsion bar, an enlarged annular head 68 of a spindle 70 which forms the actuator 70. the Spindle 70 has a central area with several threads 73, 73 'and 73 ", on which as a nut ein Kolben 74 verschieblich ist, der in dem Bohrungsabschnitt 76 großen Durchmessers des Gehäuses geführt ist. Die Verwendung eines mehrgängigen Gewindes gestattet die Verwendung kleinerer Durchmesser von Spindel und Kolben, wobei sich eine verbessertea piston 74 is displaceable, which is guided in the bore portion 76 of large diameter of the housing is. The use of a multiple thread allows the use of smaller diameters of Spindle and piston, with an improved one Widerstandsfähigkeit gegenüber bisherigen Bauarten mit eingängigen Gewinden ergibt. Ferner ist ein geringeres Spiel möglich und eine bessere Dichtung zwischen den beiden Druckkammern beiderseits desResistance to previous designs with catchy threads results. Furthermore, less play is possible and a better seal between the two pressure chambers on both sides of the
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Kolbens zu erzielen. Die Bauart ist auch vorteilhafter gegenüber den üblichen Lenkgetrieben mit Kugelumlaufgetrieben, da ein geringerer Durchmesser erzielt wird.To achieve piston. The design is also more advantageous compared to the usual steering gears with recirculating ball gears, since a smaller diameter is achieved will.
Der Kopf 68 der Spindel 70 ist piit zwei axialen Fingern 80 und 82 versehen, die durch bogenförmige Durchbrüche 84 und 86 in der Ringkappe 32 des Torsionsstabes 22 treten und in bogenförmige Aussparungen 88 und 90 in dem ringförmigen Kopf des Eingangsgiiids 12 eingreifen. Normalerweise sind die Finger 8© und 82 durch den Torsionsstab 22 in der in Fig.2 dargestellten zentrierten Lage. Der Spielraum zwischen den Findern und den Kanten der Aussparungen 88 und 90 gestattet eine Relativdrehung zwischen dem Torsionsstab 22 und der Spindel 70, bis eine is metallische Berührung einirittThe head 68 of the spindle 70 is provided with two axial fingers 80 and 82 which pass through arcuate openings 84 and 86 in the annular cap 32 of the torsion bar 22 and engage in arcuate recesses 88 and 90 in the annular head of the input guideway 12 . Normally the fingers 8 © and 82 are in the centered position shown in FIG. 2 due to the torsion bar 22. The clearance between the finders and the edges of the recesses 88 and 90 allows relative rotation between the torsion bar 22 and the spindle 70 until metallic contact is made
Der Ventilkörper 38 ist mit dem Kopf 68 der Spindel 70 durch eine Zapfenschlitzverbindung 93 verbunden. Der Kopf 68 der Spindeü 70 paßt eng in da* Ende 36 des Ventilkörpers 38 und ist in axialer Richtung durch einen Haitering 98 gesichert, der eine axiale Trennung von Spindel und Ventilkörper und der damit verbundenen Teile verhindertThe valve body 38 is connected to the head 68 of the spindle 70 by a tenon and tenon connection 93. The head 68 of the spindle valve 70 fits tightly into the end 36 of the valve body 38 and is secured in the axial direction by a retaining ring 98 which prevents an axial separation of the spindle and valve body and the parts connected therewith
Der Koiben 74 trägt eine Zahnstange 100 mit Zähnen 102, die mit Zähnen 104 eines Ausgangsgliedes in Form eines Lenksegments 106 kämmen, das schwenkbar im Gehäuse 14 gelagert ist Der Kolben ha einen zylindrischen in Achsrichtung liegenden Mantel 108, der eine Dichtung 109 zur Abdichtung gegen den Bohrungsabschnitt 76 trägt Der Kolben 74 trennt zwei hydraulische Kammern UO und 112 voneinander, die mit dem Drehschiebervemil durch zugeordnete Kanäle 114 bzw. 116 verbunden sind.The Koiben 74 carries a rack 100 with teeth 102 which mesh with teeth 104 of an output member in the form of a steering segment 106 which is pivotably mounted in the housing 14. The piston has a cylindrical jacket 108 lying in the axial direction, which has a seal 109 for sealing against the bore portion 76 carries the piston 74 separates two hydraulic chambers UO and 112 from each other, which are connected to the Drehschiebervemil by associated channels 1 14 and 1 16, respectively.
Schubkräfte in Richtung auf das Ventil werden vom Drucklager 54 aufgefangen, während in entgegengesetzter Richtung wirkende Schubkräfte durch ein Drucklager 120 aufgenommen werden. Wie Fig. 1 zeigt, ist dieses Drucklager 120 an dem äußeren Ende der Spindel 70 kleinen Durchmessers vorgesehen und in einem Verschlußstück 122 abgestützt, das in eine Öffnung 124 des Gehäuses 14 eingeschraubt ist Das Drucklager 120 hat einen innenliegenden Laufring 126, der an einer Schulter am Ende der Spindel 70 abgestützt ist, ein Nadellager 128 zwischen dem Innenlaufring und einem äußeren Laufring 130. Ferner ist eine Scheibenfeder 132 zwischen dem inneren Laufring 126 und der Spindel 70 vorgesehen, wodurch eine federnde Vorbelastung des Drucklagers erzielt wird. Diese Federkraft kann durch unterschiedlich tiefes Einschrauben des Verschlußstücks 122 in das Gehäuse 14 eingestellt werden.Thrust forces in the direction of the valve are absorbed by the thrust bearing 54 , while thrust forces acting in the opposite direction are absorbed by a thrust bearing 120 . As Fig. 1 shows, this thrust bearing 120 is provided at the outer end of the spindle 70 of small diameter and supported in a locking piece 122 which is screwed into an opening 124 of the housing 14. The thrust bearing 120 has an inner race 126 which is attached to a shoulder is supported at the end of the spindle 70, a needle bearing 128 between the inner race and an outer race 130. Furthermore, a disc spring 132 is provided between the inner race 126 and the spindle 70, whereby a resilient preloading of the thrust bearing is achieved. This spring force can be adjusted by screwing the closure piece 122 into the housing 14 at different depths.
Das VerschiuBstück 122 hat eine Aussparung 134 auf der Innenseite, in die sich der Kolben 74 gtfen Ends seiner Linksbewegung teleskopartig hineinbewegen kann, bis er an der Stirnwand 138 der Aussparung seinen Anschlag findet. Es wird hierdurch eine beträchtliche Verkürzung der Gesamtlänge erreicht, die der Gewichtsersparnis zugute kommt. Das Verschlußstück 122 hat an der Außenseite eine öffnung 144 in Form eines Vielecks, in die ein Werkzeug zum Einstellen des Verschlußstücks eingesetzt werden kann. Nach dem Einstellen des Verschlußstücks 122 wird die Lage durch eine Überwurfmutter 146 festgelegt.The sliding piece 122 has a recess 134 on the inside, into which the piston 74 can move telescopically if necessary at the end of its leftward movement, until it comes to a stop on the end wall 138 of the recess. This results in a considerable shortening of the overall length, which benefits the weight saving. The locking piece 122 has on the outside an opening 144 in the form of a polygon into which a tool for adjusting the locking piece can be inserted. After the closure piece 122 has been set , the position is fixed by a union nut 146.
Das Ventil wird von einer nicht dargestellten Druckpumpe über eine Einlaßöffnung 150 im Gehiuse 14 mit Druckmittel versorgt, die über einen Kanal 152 mit einer Ringnut 154 im Veiuilkörper 38 verbunden ist. Die Ringnut 154 ist mit Längskanälen 160 im Ventilschieber 42 durch radiale Kanäle 155 verbindbar. Die Druckflüssigkeit wird von dem Ventil durch einen Kanal 156 im Gehäuse 14 zu einer Auslaßöffnung 158 abgeleitet Bei einer Rechtsdrehung des Eingangsglieds 12 bei einem Drehen des Lenkrads im Uhrzeigersinn wird der Ventilschieber 42 im Uhrzeigersinn zum Ventilkörper 38 gedreht, wodurch Druckflüssigkeit über die Kanäle 160 und 116 zur Kammer 112 geleitet wird. Hierbei wird die Kammer UO zur Auslaßöffnung 156 entlastet Die sich ergebende Druckdifferenz beiderseits des Kolbens 74 unterstützt die Bewegung des Kolbens 74 im .Sinne einer Schwenkung des Lenksegments 106 entgegen dem Uhrzeigersina Der maximale Rechtseinschlag der Räder wird erreicht wenn der Mantel 108 des Kolbens sich teleskopartig über das Ende 36 des Ventilkörpers 38 bewegt und gegen eine radiale Wand 159 des Gehäuses 14 anfährt Im übrigen trägt diese Überlappung zwischen Kolben und Ventil auch zur Verkürzung der Baulänge des Lenkgetriebes bei.The valve is supplied with pressure medium from a pressure pump (not shown) via an inlet opening 150 in the housing 14, which is connected via a channel 152 to an annular groove 154 in the valve body 38. The annular groove 154 can be connected to longitudinal channels 160 in the valve slide 42 by radial channels 155 . The pressure fluid is discharged from the valve through a passage 156 in the housing 14 to an outlet opening 158 in a right rotation of the input member 12 upon rotation of the steering wheel in the clockwise direction, the valve spool 42 is rotated in the clockwise direction to the valve body 38, whereby pressurized fluid through the channels 160 and 116 is passed to chamber 112 . Here, the chamber UO to the outlet port 156 relieves The resulting pressure differential on either side of the piston 74 supports the movement of the piston 74 in the .Sinne a pivoting of the steering segment 106 counter-Uhrzeigersina The maximum right turn of the wheels will be achieved when the shell 108 of the piston telescopically located the end 36 of the valve body 38 moves and moves against a radial wall 159 of the housing 14. In addition, this overlap between the piston and valve also contributes to the shortening of the overall length of the steering gear.
Bei Ausfall der hydraulischen Hilfskraft, beispielsweise durch Verlust der Abstützung am unteren Drucklager, ist die Möglichkeit einer mechanischen Lenkung gewährleistet da der Haltering 98 eine axiale Trennung zwischen der Spindel 70 und dem Ventil verhindert und damit die Verbindung zum Eingangsglied 12 Der Haltering 98 macht tatsächlich die bei bekannten Bauarten notwendigen Zwischenwände entbehrlich und trägt erheblich zur Verringerung des Baugewichts bei, sowie zur Vereinfachung des Aufbaus des Gehäuses. Da der Kolben 74 sich teleskopartig über einen Teil des Ventils gegen Ende seines Hubes fortbewegt während er bei entgegengesetzter Bewegung teleskopartig in das Verschlußstück 122 eintritt, ergibt sich eine beträchtliche Verkürzung der Baulänge des Lenkgetriebes, die sowohl den Einbau in das Fahrzeug erleichtert als auch zur Gewichtersparnis beiträgtIn case of failure of the hydraulic power, for example by loss of support on the lower thrust bearing, the possibility of a mechanical steering system is ensured since the retaining ring 98 prevents axial separation between the spindle 70 and the valve and thus the connection to the input member 12, the retaining ring 98 actually makes the In the case of known designs, the necessary partition walls are unnecessary and contributes significantly to reducing the structural weight and to simplifying the structure of the housing. Since the piston 74 moves telescopically over part of the valve towards the end of its stroke while it telescopes into the closure piece 122 with the opposite movement, the overall length of the steering gear is reduced considerably, which both facilitates installation in the vehicle and saves weight contributes
Die Abdichtung zwischen den beiden Kammern 110 und 112 wird durch eine besondere Ausbildung der Gewindegänge genügend k'Jn gehalten. Diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist in den F1 g. 3 und 4 dargestellt wobei die die Gewindegänge bildenden Zähne der Spindel 70 und des Kolbens 74 veranschaulicht sind. Des Profil der Zähne am Koiben 74 hat eine Höhe H, wobei sich der Kopf des Zahnes am Boden der entsprechenden Nut in der Spindel 70 abstützt Durch diese Abstützung erfolgt zunächst eine Zentrierung des Kolbens und der Spindel. Ferner ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Reibung gegenüber den bekannten Acme-Gewinden, da der Reibungsradius R in F i g. 3 klein ist, da er von der Mittellinie 94 der Spindel 70 sich bis zum kleinsten Umfang der Spindel 70 erstreckt, während bei einem Acme-Gewinde der Reibungsradius den Wert R' hätte. Bei den bekannten Gewinden würde außerdem eine Berührung an den Flanken auftreten, wodurch unerwünschte Keilwirkungen einen hohen Reibbeiwert bedingen würden. Der wesentlich verringerte Reibradius der erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt einen besseren Wirkungsgrad des Getriebes zwischen Spindel und Kolben, so daß eine Verschiebung des Kolbens mit geringerem Kraftaufwand möglich istThe seal between the two chambers 110 and 112 is kept sufficiently tight by a special design of the threads. This particularly advantageous embodiment is shown in F1 g. 3 and 4, the teeth of the spindle 70 and of the piston 74 forming the threads being illustrated. The profile of the teeth on the head 74 has a height H, the head of the tooth being supported on the bottom of the corresponding groove in the spindle 70. This support first centers the piston and the spindle. Furthermore, there is a significant reduction in friction compared to the known Acme threads, since the friction radius R in FIG. 3 is small, since it extends from the center line 94 of the spindle 70 to the smallest circumference of the spindle 70, while with an Acme thread the friction radius would have the value R '. In the case of the known threads, contact would also occur on the flanks, as a result of which undesired wedge effects would result in a high coefficient of friction. The significantly reduced friction radius of the design according to the invention results in a better efficiency of the transmission between spindle and piston, so that a displacement of the piston is possible with less effort
Das Profil der Zähne ist im übrigen so ausgebildet, daß eine so geringe Leckströmung zwischen den Kammern über die Gewindegänge erreicht weiden kann, die das Aufrechterhalten vorgegebener Druckdifferenzen zwischen den beiden Kammern nicht stört. Wie F i g. 4 zeigt, ist die Breite des Profils des Zahnes an dem Kolben 74 um eine Fläche T vergrößert, wodurchThe profile of the teeth is also designed so that such a small leakage flow between the Chambers reached through the threads that maintain predetermined pressure differences does not bother between the two chambers. Like F i g. 4 shows is the width of the profile of the tooth the piston 74 increased by an area T, whereby
das Flankenspiel verringert wird. Ferner ist die Fläche S am Kopf vergrößert, wodurch eine weitere Drosselung des Verbindungsweges zwischen den beiden Kammern gegeben ist. Das Spiel der Gewindegänge zwischen dem Kolben und der Spindel stellt damit praktisch eine wirksame Labyrinthdichtung dar, die die bisher notwendigen zusätzlichen Dichtungen in diesem Bereich entbehrlich machen. Außer der Verringerung der notwendigen Kraft zum Bewegen des Kolbens ist somit auch eine vereinfachte Bauform erreicht.the backlash is reduced. Furthermore, the area S on the head is enlarged, which further restricts the connection path between the two chambers. The play of the threads between the piston and the spindle thus practically represents an effective labyrinth seal, which makes the additional seals previously necessary in this area unnecessary. In addition to reducing the force required to move the piston, a simplified design is also achieved.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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