DE19614867C2

DE19614867C2 - Power steering, in particular for motor vehicles

Info

Publication number: DE19614867C2
Application number: DE1996114867
Authority: DE
Inventors: Dieter Elser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2016-04-17
Also published as: WO1997038890A1; DE19614867A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfskraftlenkung, ins besondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des An spruches 1. Bei dieser Hilfskraftlenkung ist in einem Lenk gehäuse eine Gewindespindel drehbar gelagert. Die Gewinde spindel steht über eine Kugelreihe in trieblicher Verbin dung mit einer Kugelmutter, die an ihrem einen Ende als Servokolben ausgebildet ist. Der Servokolben trennt zwei in dem Lenkgehäuse angeordnete Arbeitsräume eines Servomotors voneinander. Ein Drehschieberventil ist in dem Lenkgehäuse angeordnet zur Steuerung eines Druckmittels von einer Ser vopumpe zu den Arbeitsräumen des Servomotors und von diesen zu einem Behälter. Das Drehschieberventil enthält einen Drehschieber, der mit einer Lenkspindel fest verbunden ist und eine Ventilbüchse, die mit der Gewindespindel drehfest verbunden ist. Die Gewindespindel ist mit der einen Lenk spindelanschluß aufweisenden Lenkspindel über einen Dreh stab drehelastisch verbunden. Ein im Inneren der Kugelmut ter zwischen dieser und der Gewindespindel liegender Raum stellt eine Verbindung her zwischen dem Drehschieberventil und dem von dem Drehschieberventil abgewandten Arbeitsraum des Servomotors.The invention relates to power steering, ins especially for motor vehicles, according to the preamble of the An saying 1. With this power steering is in a steering housing a threaded spindle rotatably mounted. The threads spindle is in a driving connection via a row of balls with a ball nut, which at one end as Servo piston is formed. The servo piston separates two in Working spaces of a servo motor arranged in the steering housing from each other. A rotary slide valve is in the steering box arranged to control a pressure medium from a ser vopump to and from the workrooms of the servo motor to a container. The rotary slide valve contains one Rotary slide valve, which is firmly connected to a steering spindle and a valve sleeve that is non-rotatable with the threaded spindle connected is. The threaded spindle is with one steering steering spindle having a spindle connection via a turn rod connected torsionally elastic. One inside the ball nut ter space between this and the threaded spindle establishes a connection between the rotary slide valve and the working area facing away from the rotary slide valve of the servo motor.

Eine derartige Hilfskraftlenkung ist bekannt aus der DE 29 18 975 C2. Bei dieser Hilfskraftlenkung erfolgt die Zuleitung von Druckmittel von dem Drehschieberventil zu dem zwischen der Kugelmutter und der Gewindespindel liegenden Raum durch einen Ringkanal, der zwischen einem zylindri schen Teil der Gewindespindel und einem diesen Teil umge benden Gleitrohr gebildet ist. Das Gleitrohr ist unver schiebbar an der Gewindespindel festgelegt. Zwischen der Gewindespindel und dem Gleitrohr ist eine Dichtung einge setzt, um den Ringkanal gegenüber dem dem Drehschieberven til benachbarten Arbeitsraum des Servomotors abzudichten.Such power steering is known from the DE 29 18 975 C2. With this power steering, the Supply of pressure medium from the rotary valve to the between the ball nut and the threaded spindle Space through an annular channel between a cylindri rule part of the threaded spindle and this part The sliding tube is formed. The sliding tube is not slidably attached to the threaded spindle. Between the Threaded spindle and the sliding tube is a seal sets to the ring channel opposite the rotary vane to seal the adjacent work area of the servo motor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Hilfskraftlenkung zu vereinfachen und zu verbilligen.The invention has for its object the known To simplify and reduce the power steering.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn zeichnete Hilfskraftlenkung gelöst. Die Lösung erfolgt da durch, daß der Drehstab einen Bund besitzt, durch den im Inneren des Drehschiebers bzw. der Lenkspindel zwei Druck räume voneinander getrennt sind, von denen der dem Lenk spindelanschluß abgewandte Druckraum mit dem zwischen der Kugelmutter und der Gewindespindel liegenden Raum und da durch mit dem von dem Drehschieberventil abgewandten Ar beitsraum des Servomotors verbunden ist. Der Drehstab ist in seiner gesamten Länge als Torsionsfeder wirksam. Der Bund stellt somit keine Fixierung des Drehstabes und keine Aufteilung des Drehstabes in zwei wirkungsmäßig voneinander getrennte Abschnitte dar, sondern dient lediglich dazu, die beiden Druckräume im Inneren des Drehschiebers bzw. der Lenkspindel voneinander abzutrennen. Durch diese Ausbildung kann das Gleitrohr mit seiner Abdichtung gegenüber der Ge windespindel und mit seiner Befestigung entfallen.This object is characterized by the in claim 1 drawn power steering solved. The solution is there through that the torsion bar has a collar through which in Inside the rotary valve or the steering spindle two pressure spaces are separated from each other, that of the steering Spindle connection facing away from the pressure chamber with that between the Ball nut and the threaded spindle lying space and there by with the Ar facing away from the rotary slide valve beitsraum of the servo motor is connected. The torsion bar is effective in its entire length as a torsion spring. The The federal government therefore does not fix the torsion bar and none Division of the torsion bar into two from each other separate sections, but only serves the two pressure chambers inside the rotary valve or the Separate the steering spindle from each other. Through this training can the sliding tube with its seal against the Ge wind spindle and its attachment are not required.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin dung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und ein zelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung. Appropriate and advantageous embodiments of the Er invention are specified in the subclaims. The Erfin However, the combination of features of the Claims limited. There are more for the skilled person reasonable combinations of claims and a individual claim characteristics from the task.

Besonders einfach läßt sich der Drehschieber mit seinem Bund montieren und abdichten, wenn der Bund in einer der Lenkspindel und dem Drehschieber gemeinsamen Bohrung dichtend geführt ist, die zur Achse der Lenkspindel und des Drehschiebers koaxial angeordnet ist. Dabei liegen die bei den Druckräume, die der Bund des Drehstabes voneinander trennt, in dieser gemeinsamen Bohrung. Der Bund des Dreh stabes kann in der Bohrung durch eine metallische Dichtung dichtend geführt sein. Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn der Bund durch einen elastischen Dichtring dichtend geführt ist. Dadurch können zwischen dem Bund des Drehstabes und der Bohrung größere Toleranzen zugelassen werden. Während der eine, dem Lenkspindelanschluß abgewandte Druckraum mit dem entfernt liegenden Arbeitsraum des Servomotors verbun den ist, ist der dem Lenkspindelanschluß zugewandte Druck raum mit dem Rücklauf zu dem Behälter verbunden. Dadurch kann die bisherige Ausbildung des Drehschieberventiles, bei der ein Innenraum des Drehschiebers zur Rückführung des Druckmittels zu dem Behälter vorgesehen ist, beibehalten werden.The rotary valve is particularly easy to use assemble and seal its collar when the collar is in one the steering spindle and the rotary valve common bore is sealingly guided to the axis of the steering shaft and the Rotary valve is arranged coaxially. The are included the pressure spaces that the collar of the torsion bar from each other separates in this common hole. The covenant of rotation stabes in the hole through a metallic seal be sealed. However, it is more convenient if the The collar is sealed by an elastic sealing ring is. This allows between the collar of the torsion bar and larger tolerances are permitted in the bore. While one with the pressure chamber facing away from the steering spindle connection the remote working area of the servo motor that is, the pressure facing the steering spindle connection space connected to the return to the container. Thereby can the previous training of the rotary valve, at which is an interior of the rotary valve for returning the Pressure medium to the container is maintained become.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu tert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Hilfskraftlenkung, teilweise in schemati scher Darstellung.In the following the invention is based on one in the Drawing illustrated embodiment in more detail tert. The only figure shows a longitudinal section through the Power steering according to the invention, partly in schematic representation.

In einem Lenkgehäuse 1 ist eine Gewindespindel 2 dreh bar gelagert. Die Gewindespindel 2 steht über eine Kugel reihe 3 in trieblicher Verbindung mit einer Kugelmutter 5, die an ihrem einen Ende als Servokolben 5 ausgebildet ist. In dem Lenkgehäuse 1 ist ein Zylinder 6 eines Servomotors 7 integriert. Der Servokolben 5 trennt zwei in dem Lenkgehäuse 1 angeordnete Arbeitsräume 8 und 10 des Servomotors 7 voneinander.In a steering housing 1 , a threaded spindle 2 is rotatably mounted bar. The threaded spindle 2 is via a ball row 3 in driving connection with a ball nut 5 , which is formed at one end as a servo piston 5 . A cylinder 6 of a servo motor 7 is integrated in the steering housing 1 . The servo piston 5 separates two working spaces 8 and 10 of the servo motor 7 arranged in the steering housing 1 from one another.

Die Kugelmutter 4 trägt eine Zahnstangenverzahnung 11, die in eine Verzahnung 12 eines mit einer Lenkwelle 13 ver bundenen Lenksegmentes 14 eingreift.The ball nut 4 carries a rack toothing 11 which engages in a toothing 12 of a steering segment 14 connected to a steering shaft 13 .

In dem Lenkgehäuse 1 ist außerdem ein Drehschieberven til 15 angeordnet, das zur Steuerung eines Druckmittels von einer Servopumpe 16 zu den beiden Arbeitsräumen 8 und 10 des Servomotors 7 und von diesen zu einem Behälter 17 dient.In the steering housing 1 , a Drehschieberven valve 15 is also arranged, which serves to control a pressure medium from a servo pump 16 to the two working spaces 8 and 10 of the servo motor 7 and from this to a container 17 .

Das Drehschieberventil 15 enthält einen Drehschie ber 18, der mit einer Lenkspindel 20 fest verbunden ist und eine Ventilbüchse 21, die mit der Gewindespindel 2 drehfest verbunden ist. Ventilbüchse 21 und Gewindespindel 2 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt. Es ist jedoch auch eine lösbare, zweiteilige, drehfeste Ver bindung möglich. In einer anderen konstruktiven Ausbildung ist es möglich, daß der Drehschieber mit der Gewindespindel und die Ventilbüchse mit der Lenkspindel verbunden ist. Die Lenkspindel 20 trägt einen Lenkspindelanschluß 22 für die Verbindung mit einer nicht dargestellten Lenksäule, die ein ebenfalls nicht dargestelltes Lenkhandrad trägt.The rotary slide valve 15 contains a rotary slide valve 18 which is fixedly connected to a steering spindle 20 and a valve sleeve 21 which is connected to the threaded spindle 2 in a rotationally fixed manner. Valve sleeve 21 and threaded spindle 2 are made in one piece in the exemplary embodiment shown. However, a detachable, two-part, non-rotatable connection is also possible. In another design, it is possible for the rotary valve to be connected to the threaded spindle and the valve sleeve to the steering spindle. The steering shaft 20 carries a steering shaft connection 22 for connection to a steering column, not shown, which carries a steering wheel, also not shown.

Die Gewindespindel 2 ist über einen Drehstab 23 mit der Lenkspindel 20 drehelastisch verbunden, so daß der Drehschieber 18 um ein begrenztes Maß gegenüber der Ventil büchse 21 verdrehbar ist. Der Drehstab 23 ist mit der Ge windespindel 2 beispielsweise durch einen Stift 24 und mit der Lenkspindel 20 durch einen Stift 25 fest verbunden, so daß der Drehstab 23 die Gewindespindel 2 und die Lenk spindel 20 axial zusammenhält.The threaded spindle 2 is connected via a torsion bar 23 to the steering spindle 20 in a torsionally elastic manner, so that the rotary valve 18 can be rotated by a limited amount relative to the valve sleeve 21 . The torsion bar 23 is connected to the Ge threaded spindle 2, for example by a pin 24 and with the steering spindle 20 by a pin 25 , so that the torsion bar 23 holds the threaded spindle 2 and the steering spindle 20 axially together.

Der Drehstab 23 ist in einer Bohrung 26 angeordnet, die im Inneren der Lenkspindel 20 und des Drehschiebers 18 liegt und die sich bis in einen Teil der Gewindespindel 2 fortsetzt. Der Drehstab 23 besitzt etwa in seiner Mitte einen Bund 27, durch den in der Bohrung 26, d. h. im Inne ren des Drehschiebers 18 und der Lenkspindel 20, zwei Druckräume 28 und 30 voneinander getrennt werden. Der dem Lenkspindelanschluß 22 abgekehrte Druckraum 28 ist über eine Bohrung 31 und einen Raum 32, der im Inneren der Kugelmutter 4 zwischen der Kugelmutter 4 und der Gewinde spindel 2 liegt, mit dem von dem Drehschieberventil 15 angewandten Arbeitsraum 8 des Servomotors 7 verbunden. Der andere, dem Lenkspindelanschluß 22 zugewandte Druckraum 30 ist mit dem Rücklauf zu dem Behälter 17 verbunden. Der Bund 27 des Drehstabes 23 ist entweder durch eine metal lische Dichtung oder durch einen elastischen Dichtring 33 gegenüber der Bohrung 26 abgedichtet.The torsion bar 23 is arranged in a bore 26 which lies in the interior of the steering spindle 20 and the rotary valve 18 and which continues into part of the threaded spindle 2 . The torsion bar 23 has approximately in its center a collar 27 through which two pressure chambers 28 and 30 are separated from one another in the bore 26 , ie in the interior of the rotary valve 18 and the steering spindle 20 . The steering shaft connection 22 facing pressure chamber 28 is connected via a bore 31 and a space 32 which is inside the ball nut 4 between the ball nut 4 and the threaded spindle 2 , with the working chamber 8 of the servomotor 7 applied by the rotary slide valve 15 . The other pressure chamber 30 facing the steering spindle connection 22 is connected to the return to the container 17 . The collar 27 of the torsion bar 23 is either sealed by a metallic seal or by an elastic sealing ring 33 against the bore 26 .

Im folgenden wird die Funktion der Hilfskraftlenkung, soweit sie nicht allgemein bekannt ist, beschrieben:
Bei einer Drehung der Lenkspindel 20 wird das Dreh schieberventil 15 derart verstellt, daß in der einen Richtung Druckmittel über den Druckraum 28, die Bohrung 31 und den Raum 32 dem Arbeitsraum 8 des Servomotors 7 zuge führt wird. Dadurch wird der Servokolben 5 in Richtung auf den Lenkspindelanschluß 22 beaufschlagt. Das aus dem Ar beitsraum 10 verdrängte Druckmittel wird über das Dreh schieberventil 15 und den Druckraum 30 zum Rücklauf zu dem Behälter 17 geleitet. The function of the power steering, as far as it is not generally known, is described below:
When the steering shaft 20 rotates, the rotary slide valve 15 is adjusted such that pressure medium via the pressure chamber 28 , the bore 31 and the chamber 32 leads to the working chamber 8 of the servo motor 7 in one direction. As a result, the servo piston 5 is acted on in the direction of the steering spindle connection 22 . The displaced from the Ar beitsraum 10 pressure medium is passed via the rotary slide valve 15 and the pressure chamber 30 to the return to the container 17 .

Bei einer Drehung der Lenkspindel 20 in die andere Richtung wird dem Arbeitsraum 10 durch eine in der Ventil büchse 21 angeordnete Bohrung Druckmittel von dem Dreh schieberventil 15 zugeführt. Der Rücklauf aus dem anderen Arbeitsraum 8 erfolgt über den Raum 32, die Bohrung 31, den Druckraum 28, das Drehschieberventil 15 und den Druck raum 30 zu dem Behälter 17.Upon rotation of the steering shaft 20 in the other direction the working chamber 10 is supplied through a bushing in the valve 21 disposed bore pressure fluid from the rotary valve 15th The return from the other work space 8 takes place via the space 32 , the bore 31 , the pressure space 28 , the rotary slide valve 15 and the pressure space 30 to the container 17th

Die Verbindung von den an sich bekannten und deshalb nicht näher beschriebenen Steuernuten des Drehschieber ventils 15 zu den Druckräumen 28 und 30 erfolgt über Radialbohrungen 34 bzw. 35, die in dem Drehschieber 18 angeordnet sind. The connection from the known and therefore not described control grooves of the rotary valve 15 to the pressure chambers 28 and 30 via radial bores 34 and 35 , which are arranged in the rotary valve 18 .

Bezugszeichenreference numeral

11

Lenkgehäuse
steering housing

22

Gewindespindel
screw

33

Kugelreihe
ball row

44

Kugelmutter
ball nut

55

Servokolben
servo piston

66

Zylinder
cylinder

77

Servomotor
servomotor

88th

Arbeitsraum
working space

99

-
-

1010

Arbeitsraum
working space

1111

Zahnstangenverzahnung
Rack gear

1212

Verzahnung
gearing

1313

Lenkwelle
steering shaft

1414

Lenksegment
steering segment

1515

Drehschieberventil
Rotary valve

1616

Servopumpe
power steering pump

1717

Behälter
container

1818

Drehschieber
rotary vane

1919

-
-

2020

Lenkspindel
steering shaft

2121

Ventilbüchse
valve sleeve

2222

Lenkspindelanschluß
Steering spindle connection

2323

Drehstab
torsion bar

2424

Stift
pen

2525

Stift
pen

2626

Bohrung
drilling

2727

Bund
Federation

2828

Druckraum
pressure chamber

2929

-
-

3030

Druckraum
pressure chamber

3131

Bohrung
drilling

3232

Raum
room

3333

Dichtring
seal

3434

Radialbohrung
radial bore

3535

Radialbohrung
radial bore

Claims

1. Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit folgenden Merkmalen:

- in einem Lenkgehäuse (1) ist eine Gewindespindel (2) drehbar gelagert,
- die Gewindespindel (2) steht über eine Kugelreihe (3) in trieblicher Verbindung mit einer Kugelmutter (4), die an ihrem einen Ende als Servokolben (5) ausge bildet ist,
- der Servokolben (5) trennt zwei in dem Lenkgehäuse (1) angeordnete Arbeitsräume (8, 10) eines Servomotors (7) voneinander,
- ein Drehschieberventil (15) ist in dem Lenkgehäuse (1) angeordnet zur Steuerung eines Druckmittels von einer Servopumpe (16) zu den Arbeitsräumen (8, 10) des Servomotors (7) und von diesen zu einem Behälter (17),
- das Drehschieberventil (15) enthält einen Drehschie ber (18) und eine Ventilbüchse (21),
- von diesen beiden Teilen ist eines fest mit einer Lenkspindel (20) und das andere drehfest mit der Ge windespindel (2) verbunden,
- die Lenkspindel (20) trägt an ihrem freien Ende einen Lenkspindelanschluß (22),
- die Gewindespindel (2) ist mit der Lenkspindel (20) über einen Drehstab (23) drehelastisch verbunden,
- ein im Inneren der Kugelmutter (4) zwischen dieser und der Gewindespindel (2) liegender Raum (32) dient zur Verbindung zwischen dem Drehschieberventil (15) und dem von dem Drehschieberventil (15) abgewandten Arbeitsraum (8) des Servomotors (7),

dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh stab(23) einen Bund (27) besitzt, durch den im Inneren des Drehschiebers (18) bzw. der Lenkspindel (20) zwei Druck räume (28, 30) von einander abgetrennt sind, von denen der dem Lenkspindelanschluß (22) abgewandte Druckraum (28) mit dem zwischen der Kugelmutter (4) und der Gewindespindel (2) liegenden Raum (32) und dadurch mit dem von dem Drehschie berventil (15) abgewandten Arbeitsraum (8) des Servo motors (7) verbunden ist.1. Power steering, in particular for motor vehicles, with the following features:

- A threaded spindle ( 2 ) is rotatably mounted in a steering housing ( 1 ),
- The threaded spindle ( 2 ) is connected via a row of balls ( 3 ) in driving connection with a ball nut ( 4 ), which is formed at one end as a servo piston ( 5 ),
- The servo piston ( 5 ) separates two working spaces ( 8 , 10 ) of a servo motor ( 7 ) arranged in the steering housing ( 1 ),
- A rotary slide valve ( 15 ) is arranged in the steering housing ( 1 ) for controlling a pressure medium from a servo pump ( 16 ) to the work spaces ( 8 , 10 ) of the servo motor ( 7 ) and from these to a container ( 17 ),
- The rotary slide valve ( 15 ) contains a rotary slide valve ( 18 ) and a valve sleeve ( 21 ),
- Of these two parts, one is fixed to a steering spindle ( 20 ) and the other rotatably connected to the Ge threaded spindle ( 2 ),
- The steering spindle ( 20 ) carries at its free end a steering spindle connection ( 22 ),
- The threaded spindle ( 2 ) is connected to the steering spindle ( 20 ) via a torsion bar ( 23 ) in a torsionally elastic manner,
- A space ( 32 ) located inside the ball nut ( 4 ) between it and the threaded spindle ( 2 ) serves for the connection between the rotary slide valve ( 15 ) and the working chamber ( 8 ) of the servo motor ( 7 ) facing away from the rotary slide valve ( 15 ),

characterized in that the rotary rod ( 23 ) has a collar ( 27 ) through which two pressure spaces ( 28 , 30 ) are separated from one another by the inside of the rotary valve ( 18 ) or the steering spindle ( 20 ), of which the Steering spindle connection ( 22 ) facing pressure chamber ( 28 ) with the space ( 32 ) between the ball nut ( 4 ) and the threaded spindle ( 2 ) and thereby with the working chamber ( 8 ) of the servo motor ( 7 ) facing away from the rotary slide valve ( 15 ) connected is.

2. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Bund (27) des Dreh stabes (23) in einer der Lenkspindel (20) und dem Dreh schieber (18) gemeinsamen, zu deren Achse koaxialen Bohrung (26) dichtend geführt ist und daß die beiden Druckräume (28, 30) in der Bohrung (26) liegen.2. Power steering system according to claim 1, characterized in that the collar ( 27 ) of the rotary rod ( 23 ) in one of the steering spindle ( 20 ) and the rotary slide ( 18 ) common, to the axis of which is coaxial bore ( 26 ) sealingly guided and that the two pressure chambers ( 28 , 30 ) lie in the bore ( 26 ).

3. Hilfskraftlenkung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Bund (27) des Dreh stabes (23) in der Bohrung (26) durch einen elastischen Dichtring (33) dichtend geführt ist.3. Power steering system according to claim 2, characterized in that the collar ( 27 ) of the rotating rod ( 23 ) in the bore ( 26 ) is sealingly guided by an elastic sealing ring ( 33 ).

4. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Lenkspindelanschluß (22) zugewandte Druckraum (30) mit dem Rücklauf zu dem Behälter (17) verbunden ist.4. Power steering according to one of claims 2 or 3, characterized in that the steering spindle connection ( 22 ) facing pressure chamber ( 30 ) is connected to the return to the container ( 17 ).

5. Hilfskraftlenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh stab (23) nahezu vollständig im Bereich der axialen Erstreckung des Drehschieberventils (15) liegt.5. Power steering system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotary rod ( 23 ) is almost completely in the region of the axial extent of the rotary slide valve ( 15 ).