DE2450333B2 - Steering device with power assistance - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine L» ikeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a lighting device with Student assistant support according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Hilfskraftlenkungen dieser An(DE-PS 11 81 077) wird durch die Anordnung von Rcgelabschnitten an den Stcuerkantcn des Steuerventils erreicht, daß der Druckanstieg bei relativer Bewegung der Steuerglieder in einem gewünschten Verhältnis zur aufgebrachten Handkraft erfolgt. Im Zusammenwirken mit der zwischen den beiden Steuergliedern angeordneten Torsionsstabfeder ergibt sich bei geringen Lenklasten ein steiler Anstieg der Lenkhandkraft und bei höheren Lenklasten eine flachere Fortsetzung des Anstiegs der Lenkhandkraft.In known power steering systems of this type (DE-PS 11 81 077), the arrangement of back sections at the Stcuerkantcn of the control valve that the pressure increase with relative movement the control members takes place in a desired ratio to the applied manual force. In cooperation with the torsion bar spring arranged between the two control members results in the case of low steering loads a steep increase in hand steering force and, with higher steering loads, a flatter continuation of the Increase in hand steering force.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung der obengenannten Art zu schaffen, bei der in Bereich kleiner Fahrgeschwindigkeiten mit niedrigen Motordreäizahlen, beispielsweise beim Parkieren, mit ansteigendem Lenkwiderstand der Fahrzeugräder die Lenkhandkraft insgesamt nur schwach ansteigt, während bei größeren Fahrgeschwindigkeiten mit hohen Motordrchzahlen die Kraft am Lenkhandrad mit zunehmendem Lenkwiderstand insgesamt stärker ansteigt.The invention is based on the object of providing a steering device of the type mentioned above that in the range of low driving speeds with low engine figures, for example when parking, With increasing steering resistance of the vehicle wheels, the hand steering force is only weak overall increases, while at higher driving speeds with high engine speeds the power on the steering wheel increases overall more sharply with increasing steering resistance.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.The object set is achieved according to the invention the features listed in the characterizing part of claim 1 solved.

Die Verwendung von Servopumpen, deren Förderkennlinie mit ansteigender Antriebsdrehzahl fällt, ist bei hilfskraftuntcrstiit/.ten LcnkeinrichtunKen für Fahrzeuge bekannt.The use of servo pumps, their delivery characteristic falls with increasing drive speed, is in the case of auxiliary power stations /. steering devices for vehicles known.

Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous features are specified in the subclaims.

Nachstehend wird die Krfindune an Hand zweier in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtIn the following, the Krfindune is illustrated using two in a drawing of illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Lenkeinrichtung in einer schematischen Darstellung bei Neutralstellung des Steuerventils in einer ersten Ausführungsform,Fig. 1 shows a steering device in a schematic Representation in the neutral position of the control valve in a first embodiment,

Fig.2 und 3 die Lenkeinrichtung der Fig. 1, jedoch mit ausgelenktem Steuerventil,2 and 3 show the steering device of FIG. 1, however with deflected control valve,

Fig.4 ein Diagramm der Förderkennlinie einer Servopumpe,Fig. 4 is a diagram of the delivery characteristics of a Servo pump,

Fig.5 ein Diagramm der Abhängigkeit der Lenkhandkraft vom Servodruck und5 shows a diagram of the dependence of the manual steering force from servo pressure and

Fig.6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Steuerventils.6 shows a schematic representation of a second Embodiment of the control valve.

Der hydraulische Teil einer Lenkeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Steuerventil 1, einer Servopumpe 2, einem Servomotor 3, einem Druckmittelbehälter 4 und zugehörigen Leitungen. Der Einfachheit halber ist das Steuerventil 1 mit nur einem Steuerventilkolben 5 dargestellt. Es ist jedoch auch ein Steuerventil mit zwei getrennten Ventilkolben möglich.The hydraulic part of a steering device consists essentially of a control valve 1, a Servo pump 2, a servo motor 3, a pressure medium tank 4 and associated lines. Of the For the sake of simplicity, the control valve 1 is shown with only one control valve piston 5. However, it is also a Control valve with two separate valve pistons possible.

Das Steuerventil 1 weist in einem Gehäuse 6 zwei über Zulaufleitungen 7 und 8 mit der Servopumpe 2 verbundene Zulaufnuten 9 und 10 und zwei über Rücklaufleitungen 11 und 12 mit dem Druckmittelbehälter 4 verbundene Rücklaufnuten 13 und 14 auf. Zwei Steuernuten 15 und 16 in dem Steuerventilkolben 5 sind über Drucklegungen 17 und 18 mn Druckräumen 19 bzw. 20 des Servomotors 3 verbunden. Zwischen den Steuernuten 15 und 16 und den Zulaufnuten 9 und 10 werden Zulaufsteuerschlitze 21 und 22 gebildet. Zwischen den Sfeuernuten 15 und 16 und den Rücklaufnuten 13 und 14 bestehen Rücklaufsteuerschlitze 23 und 24. Die Zulaufsteuerschlitze 21 und 22 sind breiter als die Riicklaufsteuerschlitze 23 und 24. Der Steuerventilkolben 5 weist an den Steuerkanten der Zulaufsteuerschlitze 21 und 22 Regelabschnitte 25 und 26 auf, die beispielsweise mit schrägen Fasen ausgeführt sind. In Neutralstellung des Steuervcntilkolbens 5 sind sowohl die Zulauf- wie auch die Rücklaufsteuerschlitze geöffnet, so daß das Druckmittel von der Servopumpe 2 über die genannten Schlitze in den Druckmittelbehälter strömen kann. Der Steuerveniilkolben 5 ist durch einen mit einer Drehstabfeder 27 verbundenen Zapfen 28 verstellbar.In a housing 6, the control valve 1 has two feed lines 7 and 8 with the servo pump 2 connected inlet grooves 9 and 10 and two via return lines 11 and 12 with the pressure medium tank 4 connected return grooves 13 and 14. Two control grooves 15 and 16 in the control valve piston 5 are connected via pressures 17 and 18 mn pressure chambers 19 and 20 of the servo motor 3. Between Control grooves 15 and 16 and the inlet grooves 9 and 10, inlet control slots 21 and 22 are formed. There are return control slots between the fire grooves 15 and 16 and the return grooves 13 and 14 23 and 24. The inlet control slots 21 and 22 are wider than the return control slots 23 and 24. Der Control valve piston 5 has control sections 25 and 22 on the control edges of the inlet control slots 21 and 22 26, which are designed, for example, with inclined chamfers. The control valve piston 5 is in the neutral position Both the inlet and the return control slots are open, so that the pressure medium from the servo pump 2 can flow through said slots into the pressure medium container. The control valve piston 5 is through a with a torsion bar spring 27 connected pin 28 adjustable.

Die Federkennlinie der Drehstabfeder 27 beginnt in Neutralstcllung bei Null und steigt relativ steil an. Der Verstellweg des Steuerveniilkolbens 5 ist proportional zum Verdrehwinkel der Drehstabfeder 27. so daß mit größer werdendem Verstellweg des Steuerveniilkolbens 5 eine ansteigende Kraft am Lenkhandrad spürbar wird.The spring characteristic of the torsion bar spring 27 begins in neutral position at zero and increases relatively steeply. Of the The adjustment path of the control valve piston 5 is proportional to the angle of rotation of the torsion bar spring 27. so that with increasing displacement of the control valve piston 5 an increasing force on the steering wheel becomes noticeable.

Die Servopumpe 3 weist eine mit steigender Ai.triebsdrehzahl fallende Förderkennlinie auf, die in Fig. 4 dargestellt ist.The servo pump 3 has a delivery characteristic curve that decreases with increasing drive speed, which is shown in FIG Fig. 4 is shown.

In Fig. 2 ist das Steuerventil 1 in einem bei langsam laufendem Motor verstellten Zustand dargestellt. Bei großer Druckmittelmenge genügt ein geringer Verstellweg des Steuerventilkolbens 5, um den erforderlichen Arbeitsdruck an dem relativ weit offenen Zulaufsteuerschlitz 21 anzuregein. Dem geringen Verstellweg des Steuerventilkolbens 5 entspricht ein relativ geringer Verdrehwinkel λ, der Drehstabfeder 27. was eine niedrige L.enkhandkraft bedeutet. Diese Lenkhandkraft steigt nur langsam, da mit zunehmender Verdrehung der Drehstabfeder 27 und damit abnehmender Breite des Zulaufsteuerschlitzes 21 ein höherer Servodruck angeregelt wird, der den hydraulischen Anteil der Lenkkraft vergrößert.In Fig. 2, the control valve 1 is in a slow with the engine running. With a large amount of pressure medium, a short adjustment path is sufficient of the control valve piston 5 to the required working pressure at the relatively wide open inlet control slot 21 to be encouraged. The small adjustment path of the control valve piston 5 corresponds to a relatively small one Twist angle λ, the torsion bar spring 27. what a means low wrist strength. This manual steering force increases only slowly, because with increasing rotation of the Torsion bar spring 27 and thus decreasing width of feed control slot 21 controlled a higher servo pressure which increases the hydraulic component of the steering force.

Fig.3 zeigt das Steuerventil 1 in einem bei schnell laufendem Motor verstellten Zustand. Infolge der niedrigeren zur Verfugung stehenden Druckmittelmenge muß der Steuerventilkolben 5 stärker verstellt werden, um durch den weiter geschlossenen Zulaufsteuerschlitz 21 einen entsprechenden Druckaufbau zu erzielen. Mit dem größeren Verstellweg des Steuerventilkolbens 5 ist ein größerer Verdrehwinkel x₂ der Drehstabfeder 27 verbunden, der wieder eine große Lenkhandkraft erfordert.3 shows the control valve 1 in an adjusted state when the engine is running at high speed. As a result of the lower amount of pressure medium available, the control valve piston 5 must be adjusted to a greater extent in order to achieve a corresponding pressure build-up through the further closed inlet control slot 21. With the larger adjustment path of the control valve piston 5, a larger angle of rotation x _{2 of} the torsion bar spring 27 is connected, which again requires a large amount of manual steering effort.

Steigt der Lenkwiderstand beim Parkieren weiter an, so genügt die in Fig. 2 dargestellte Auslenkung des Steuervenlilkolbens 5 nicht mehr, um den zur Überwindung des Lenkwiderstandes erforderlichen Servodruck zu erzielen. Der Steuerventilkolben wird vielmehr weiter in Richtung des Pfeiles 29 verschoben, bis der Zulaufsteuerschlitz 21 ganz geschlossen ist. Die Drehstabfeder 27 wird bis zu dieser Stellung des Steuerventilkolbens 5 verdreht, danach erfolgt keine weitere Verdrehung und damit kein weiterer Handkraftansüeg mehr. Der weitere Druckan-Jtieg ist nur von der Größe des Lenkwiderstandes abhängig.If the steering resistance continues to rise when parking, the deflection of the illustrated in FIG. 2 is sufficient Control valve piston 5 no longer to the necessary to overcome the steering resistance To achieve servo pressure. Rather, the control valve piston is moved further in the direction of arrow 29, until the feed control slot 21 is completely closed. The torsion bar spring 27 is up to this position of the Control valve piston 5 rotated, after that there is no further rotation and thus no further manual force application more. The further increase in pressure depends only on the magnitude of the steering resistance.

In Fig.5 ist in einem Diagramm die Kraft Farn Lenkhandrad in Abhängigkeit vom Servodruck ρ dargestellt. Der Servodruck ist dem Lenkwiderstand proportional. Die obere Kurve zeigt den Verlauf bei niedriger Motordrehzahl und entsprechend großem Förderstrom, während die untere Kurve den Verlauf bei hoher Motordrehzahl und entsprechend kleinem Förderstrom darstellt. Das Ende der Auslenkung des Steuerventilkolbens ist an den Stellen zu sehen, an denen die Kurven senkrecht nach oben anknicken.In Fig. 5, the power Farn steering handwheel is shown in a diagram as a function of the servo pressure ρ . The servo pressure is proportional to the steering resistance. The upper curve shows the course at a low engine speed and a correspondingly high flow rate, while the lower curve shows the course at a high engine speed and a correspondingly low flow rate. The end of the deflection of the control valve piston can be seen at the points where the curves bend vertically upwards.

Zur Erläuterung der Kurven und der Lenkeinrichtung sind in dem Diagramm zwei Beispiele gekennzeichnet:To explain the curves and the steering device, two examples are marked in the diagram:

!. Um einen Druck von 10 bar anzuregein, reicht bei niedriger Motordrehzahl eine Kraft von !0 Newton aus. bei hoher Molordrehzahl mit geringem Förderstrom ist dagegen eine Kraft von 30 Newton erforderlich.! To stimulate a pressure of 10 bar is sufficient low engine speed produces a force of! 0 Newtons. at high molar speed with low Flow, however, a force of 30 Newtons is required.

2. Mil einer Kraft von 30 Newton läßt sich bei einem Förderstrom von 3 l/min (bei hoher Motordreh- /M) nur ein Druck von 10 bar anregein, während bei einem Förderstrom von 7 l/min bei niedriger Motordrehzahl ein Druck von etwa 50 bar erreicht wird. Beim Parkieren läßt sich also gegenüber schnelle,- Fahrt mit gleicher Kraft am Lenkhandrad etwa die 5fache Druckhöhe erzielen. Mit der gleichen Lenkhandkraft wird der 5fache Lenkwiderstand überwunden.2. With a force of 30 Newtons, at a flow rate of 3 l / min (at high engine speed / M) only a pressure of 10 bar can be excited, while at a flow rate of 7 l / min at low engine speed a pressure of approx 50 bar is reached. When parking, you can achieve about 5 times the pressure level compared to fast driving with the same force on the steering wheel. Five times the steering resistance is overcome with the same hand steering force.

Bei schneller Fahrt liegen die Lenkwiderstände im allgemeinen so niedrig, daß der Abschneidpunkt, an demWhen driving fast, the steering resistances are generally so low that the cut-off point at which

ίο der Zulaufsteuerschlitz 21 geschlossen wird, nicht erreicht wird. Es ist also über den ganzen Lenkbereich ein kontinuierlicher Anstieg der Lenkhandkraft am Lenkhandrad gemäß der unteren Kurve der Fig. 5 spürbar.ίο the feed control slot 21 is closed, not is achieved. So there is a continuous increase in manual steering effort over the entire steering range Steering handwheel can be felt according to the lower curve of FIG.

In Fig.6 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lenkeinrichtung mit einem Drehschieberventil 101 dargestellt. Einander entsprechende Teile werden in Fig.6 mit den um 100 vergrößerten Bezugszahlen der Fig. 1 gekennzeichnet.In Figure 6 is an embodiment of a steering device shown with a rotary slide valve 101. Corresponding parts are shown in Fig. 6 marked with the reference numbers of FIG. 1 enlarged by 100.

Bei dem Drehschieberventil 101 wird das Druckmittel durch Längsnuten gesteuert, die ai'.«· Umfang eines Drehschiebers 105 und in einem zylindrischen Gehäuse 106 verteilt sind. Das Druckmittel gelangt von der Servopumpe 102 über Zulaufleitungen 107 und 108 zu zwei Zulaufnuten 109 und 109A Die Zulaufnuten 109 und 109Λ stehen in Neutralstellung des Drehschiebers 105 über je zwei Steuernuten 115 und 116 bzw. 115.4 und 116/4 mit Rücklaufnuten 113 und 114 bzw. WZA und 114/t in Verbindung. An den Steuerkamen von zwischenIn the case of the rotary slide valve 101, the pressure medium is controlled by longitudinal grooves which are distributed around the circumference of a rotary slide valve 105 and in a cylindrical housing 106. The pressure medium comes from the servo pump 102 via inlet lines 107 and 108 to two inlet grooves 109 and 109A The inlet grooves 109 and 109Λ are in the neutral position of the rotary valve 105 via two control grooves 115 and 116 or 115.4 and 116/4 with return grooves 113 and 114 or WZA and 114 / t in connection. At the control coming from between

ι» den Zulaufnuten und den Steuernuten gebildeten Zulaufsteuerschlitzen 121, 12M und 122, 122Λ sind Regelabschnitte angeordnet. Eine Drehstabfeder 127 ist zentral in dem Drehschieber 105 angeordnet. Das Drehschieberventil 101 entspricht in seiner Wirkungs-ι »the inlet grooves and the control grooves formed Inlet control slots 121, 12M and 122, 122Λ are Arranged control sections. A torsion bar spring 127 is arranged centrally in the rotary valve 105. That Rotary slide valve 101 corresponds in its effectiveness

r> weise und in der Anordnung der Druckleitungen dem Steuerventil 1. Die Beschreibung gilt entsprechend.r> wise and in the arrangement of the pressure lines dem Control valve 1. The description applies accordingly.

Der mit der Erfindung erreichbare Vorteil liegt darin, daß durch die Kombination einer mengenabhängigen Lenkung mit einer Servopumpe mit zur MotordrehzahlThe advantage that can be achieved with the invention is that the combination of a quantity-dependent Steering with a servo pump with the engine speed

■»<> umgekehrt proportionaler Förderleistung eine Lenkeinrichtung geschaffen werden konnte, die eine fahrgeschwindigkeitsabhängige bzw. motordrehzahlabhängige Lenkhandkraft bietet.■ »<> inversely proportional delivery capacity a steering device It was possible to create a vehicle speed-dependent or engine speed-dependent Steering hand strength offers.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Lenkeinrichtung mit Hilfskraftunterstützung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer vom Fahrzeugmotor antreibbaren Servopumpe, einem Servomotor, einem Druckmittelbehälter, einem über eine Drehstabfeder von einem Lenkorgan aus betätigbaren Lenkgetriebe sowie mit einem Steuerventil, dessen Ventilglieder durch die Verdrehung to der Drehstabfeder gegeneinander verstellt werden, wobei deren Stellweg dem Verdrehwinkel der Drehstabfeder proportional ist, und wobei der Steuerventilkolben an den Steuerkanten Regelabschnitte aufweist, durch die sich bei geringen Lenklasten ein steiler Anstieg der Lenkhandkraft und bei höheren Lenklasten eine flachere Fortsetzung des Anstiegs der Lenkhandkraft ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Servopumpe (2; eine mit steigender Drehzahl des Fahrzeugitiolors fallende Förderstromkennlinie aufweist. 1. Steering device with power assistance, especially for motor vehicles, with one of the Vehicle engine-driven servo pump, a servo motor, a pressure medium tank, a via a torsion bar spring that can be actuated by a steering element and a steering gear with a control valve, whose valve members are adjusted against each other by twisting the torsion bar spring, the travel of which is proportional to the angle of rotation of the torsion bar spring, and the Control valve piston has control sections on the control edges, through which at low Steering loads a steep increase in manual steering effort and a flatter continuation at higher steering loads of the increase in manual steering force, characterized in that the servo pump (2; has a delivery flow characteristic curve that decreases with increasing speed of the vehicle initiator. 2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil als Axialkolbenventil (5) ausgebildet ist.2. Steering device according to claim 1, characterized in that the control valve is an axial piston valve (5) is formed. 3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil in bei Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekanntet Weise als Drehschieberventil (105) ausgebildet ist. H)3. Steering device according to claim 1, characterized in that the control valve in devices according to the preamble of claim 1 known manner as a rotary slide valve (105) is trained. H)