SE436635B

SE436635B - Auxiliary power steering for motor vehicles with two separate hydraulic control circuits

Info

Publication number: SE436635B
Application number: SE7805067A
Authority: SE
Inventors: E Jablonsky
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1985-01-14
Also published as: IT1102057B; IT7849172A0; JPS6216B2; FR2389524A1; DE2719895B2; GB1597057A; SE7805067L; DE2719895C3; FR2389524B1; DE2719895A1; JPS549840A; BR7802808A; ES469348A1; SU833151A3

Description

15 20 25 30 35 780506? “i 2 konstruktion och uppvisa hög driftsäkerhet. lDetta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom de i den känne- teeknande delen av patentkravet angivna särdragen. 15 20 25 30 35 780506? “In 2 construction and show high operational reliability. This object is achieved according to the invention by the features stated in the characterizing part of the claim.

En hjälpkraftstyrinrättning med två excentriskt och tvärs styr- .spindeln anordnade styrkolvar för styrning av tryckolja är redan tån» da (tyska patentskriften l l33 642). I den mot styrväxeln vända än= den av styrspindeln utbildade tappar ingriper härvid i styrkolven= Styrspindeln är via en vridstav förbunden med en via en kulkedja i en arbetskolv ingripande gängspindel, i vars spindelhuvud styrkolvar- na är anordnade.An auxiliary power control device with two eccentric and transverse spindle control pistons for controlling pressure oil is already in place (German patent specification l33642). In the end facing the steering gear = the pins formed by the steering spindle thereby engage the steering piston = The steering spindle is connected via a rotating rod to a threaded spindle engaging via a ball chain in a working piston, in whose spindle heads the steering pistons are arranged.

Vidare är en hjälpkraftstyrinrättning känd, som i arbetskolven tvärs styrspindeln uppvisar endast en styrkolv (tyska patentskriften l 816 295). I denna styrkolv ingriper en med en styrmutter förbunden medbringare, som tillsammans med styrmuttern kan utföra en begränsad vridrörelse. Då samtliga till styrinrättningen hörande konstruktions~ delar är anordnade inuti arbetskolven, utmärker sig denna styrinrätt~ aning för en mycket.kort bygglängd.Furthermore, an auxiliary power control device is known, which in the working piston across the control spindle has only one control piston (German patent specification 1 816 295). A carrier connected to a guide nut engages in this guide piston, which together with the guide nut can perform a limited rotational movement. Since all the structural parts belonging to the control device are arranged inside the work piston, this control device is characterized by a very short construction length.

Sammanbyggnadssättet av ställmotor, styrväxel och styranordning vid dessa hjälpkraftstyrinrättningar har med avseende på driftsför= hållande, driftsäkerhet och kompakthet flerfaldigt hävdat sig. Två= kretsstyrinrättningen enligt uppfinningen bygger_därför på dessa - styrningsanordningar med speciellt kort bygglängd.The method of assembling the actuator motor, steering gear and steering device at these auxiliary power steering devices has repeatedly asserted itself with regard to operating conditions, operational reliability and compactness. Two = the circuit control device according to the invention is therefore based on these - control devices with a particularly short construction length.

Hjälpkraftstyrinrättningen enligt uppfinningen förenar de båda nämnda styrinrättningarnas byggmässiga fördelar, så att en för tvåﬂ kretsstyrinrättningar mycket kort bygglängd uppnås. Därtill kommer den ytterligare fördelen, att vid normal körning endast halva oljee mängden cirkuleras under tryck vid manövrering av styrningen. Den andra oljekretsens oljemängd cirkuleras trycklös. Detta resulterar i en speciellt ekonomisk drift av den totala styrinrättningen.The auxiliary power control device according to the invention combines the constructional advantages of the two mentioned control devices, so that a very short construction length is achieved for two circuit control devices. In addition, the additional advantage is that during normal driving only half the amount of oil is circulated under pressure when operating the steering. The oil quantity of the other oil circuit is circulated without pressure. This results in a particularly economical operation of the overall control device.

Uppfinningen beskrivs i det följande under hänvisning till bifo~ gade ritningar, på vilka fig. l visar ett förenklat längdsnitt genom hjälpkraftstyrinrättningen enligt uppfinningen med styranordningar för två skilda styrningskretsar, fig. 2 visar i större skala ett snitt efter linjen II-II i fig. l och fig. 3 visar i större skala ett snitt efter linjen III-III i fig. l. _ Enligt fig. l består en första styrningskrets av en oljebehål= lare l, en pump 2, en styranordning 3 och en i styrväxelhuset intefre- grad ställmotor 4. En andra, från den första styrningskretsen skilt verkande styrningskrets består av en behållare 5, en pump 6, en styr~ 10 15 20 25 30 35 40 78050674 3 anordning 7 och en till styrstängerna ansluten ställmotor 8. En styr- spindel 10, som manövreras över en icke visad ratt, är i sin undre del utformad som styrsnäcka 11. En arbetskolv 12 är påverkbar över tryckrum 13 och 14, varvid ett i tryckrummet 13 anordnat kuggsegment 15 ingriper i kuggar på arbetskolven 12. Kuggsegmentet 15 är via en styraxel 19 förbunden med de icke visade styrstängerna.The invention is described in the following with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a simplified longitudinal section through the auxiliary power control device according to the invention with control devices for two different control circuits, Fig. 2 shows on a larger scale a section along the line II-II in fig. 1 and Fig. 3 show on a larger scale a section along the line III-III in Fig. 1. According to Fig. 1, a first control circuit consists of an oil container 1, a pump 2, a control device 3 and one integrated in the control gear housing. degree control motor 4. A second control circuit operating separately from the first control circuit consists of a container 5, a pump 6, a control device 7 and a control motor 8 connected to the control rods. A control spindle 10, which is operated over a steering wheel (not shown), is in its lower part designed as a control screw 11. A working piston 12 can be actuated over pressure chambers 13 and 14, a gear segment 15 arranged in the pressure chamber 13 engaging in teeth on the working piston 12. The element 15 is connected via a guide shaft 19 to the guide rods (not shown).

Den första styrningskretsens styranordning 3 är inbyggd i ar- betskolven 12. Dessutom är i arbetskolven 12 mellan axiallager 16 och 17 anordnad en begränsat vridbar styrmutter 18 med en medbringare 20. Medbringaren 20 griper genom en anslagsborrning 21 i arbetskol- ven 12 in i en i styranordningen 3 ingående styrkolv 22. Två på ömse sidor om medbringaren 20 inverkande och i arbetskolven 12 stödda fjädrar 23 och 23' verkar som mittcentrering för styrmuttern 18 resp. för inställning av styrkolvens 22 neutralläge. Den i en hylsa 24 styrda styrkolven 22 är förskjutbar med ett i förväg bestämt, genom anslagsborrningen 21 begränsat styrspel från neutralläget.The control device 3 of the first control circuit is built into the work piston 12. In addition, in the work piston 12 between axial bearings 16 and 17, a limited rotatable guide nut 18 is arranged with a driver 20. The driver 20 engages through an abutment bore 21 in the work piston 12 in a guide piston 22 included in the guide device 3. Two springs 23 and 23 'acting on either side of the carrier 20 and supported in the working piston 12 act as centering center for the guide nut 18 and 18, respectively. for setting the neutral position of the steering piston 22. The guide piston 22 guided in a sleeve 24 is displaceable with a predetermined guide play from the neutral position, limited by the abutment bore 21.

Såsom framgår av fig. 2, är pumpen 2 ansluten till tilloppsrum 25 och 26 i styrkolven 22. Tätningar 27, 28 resp. 29, 30 säkrar till- loppsrummen 25 och 26 mot oljeförlust. I den visade neutralställning- en står tilloppsrummen 25 och 26 över öppnade tilloppsstyrkanter 31 resp. 32, styrspår 33 resp. 34, returflödesstyrkanter 41 resp. 42 och över borrningar 35 resp. 36 i förbindelse med ett till behållaren 1 anslutet, centralt returspâr 37. I tryckrummen 13 eller 14 kan där- för inte uppbyggas något arbetstryck då pumpen 2 drivs. Styrspåren 33 och 34 är över strypborrningar 38 resp. 39 förbundna med genom kolvinsatser 43 resp. 44 tillslutna reaktionskammare 45 resp. 46, som i den visade neutralställningen likaledes är avlastade.As can be seen from Fig. 2, the pump 2 is connected to inlet chambers 25 and 26 in the guide piston 22. Seals 27, 28 and 26, respectively. 29, 30 secures the supply chambers 25 and 26 against oil loss. In the neutral position shown, the supply chambers 25 and 26 stand over opened supply control edges 31 and 31, respectively. 32, guide grooves 33 resp. 34, return flow guide edges 41 resp. 42 and over bores 35 resp. 36 in connection with a central return track 37 connected to the container 1. In the pressure chambers 13 or 14, therefore, no working pressure can be built up when the pump 2 is operated. The guide grooves 33 and 34 are over throttle bores 38 and 38, respectively. 39 connected to by piston inserts 43 resp. 44 closed reaction chambers 45 resp. 46, which in the neutral position shown are likewise relieved.

Vid en utstyrning av styrkolven 22, t.ex. åt vänster, förbinds tilloppsrummet 25 över den vitt öppnade tilloppsstyrkanten 31 och över styrspåret 33 med tryckrummet 14. Det andra tryckrummet 13 är över styrspåret 34, den vitt öppnade returflödesstyrkanten 42 och över borrningen 36 förbundet med det centrala returspåret 37, så att arbetskolven 12 rör sig uppåt enligt fig. 1. Då det i tryckrummet 14 rådande arbetstrycket via strypborrningen 38 samtidigt också verkar i reaktionskammaren 45, uppbyggs en utstyrningen motriktad reaktions- kraft vid styrkolven 2? Då styrspåret 34 är avlastat, förblir här- vid den andra reaktionskammaren 46 tryckneutral. Denna i reaktions- kammaren 45 i riktning mot medbringaren 20 riktade hydrauliska kraft är förnimbar i ratten och alstrar den s.k. körkänslan.In the case of an equipment of the steering piston 22, e.g. to the left, the inlet space 25 is connected over the wide open inlet guide edge 31 and over the guide groove 33 to the pressure space 14. The second pressure space 13 is connected over the guide groove 34, the white opened return flow guide edge 42 and over the bore 36 to the central return groove 37. As the working pressure prevailing in the pressure chamber 14 via the throttle bore 38 also acts in the reaction chamber 45 at the same time, a counter-reaction force is built up at the control piston 2? When the guide groove 34 is relieved, the second reaction chamber 46 remains pressure neutral. This hydraulic force directed in the reaction chamber 45 in the direction of the carrier 20 is perceptible in the steering wheel and produces the so-called the driving feeling.

Den andra styrningskretsens styranordning 7 (fig. 1 och 3) be- "Poor QUAmr 710 15 20 25 30 35 40 _ ïâüšüóïﬂ-i - 4 står av två styrkolvar 50 och 50A, som är lagrade vinkelrätt mot och excentriskt till styrspindelns 10 axel i styrsnäckans ll huvud 5l.The control device 7 (Figs. 1 and 3) of the second control circuit consists of two control pistons 50 and 50A, which are mounted perpendicular to and eccentric to the axis of the control spindle 10 in steering wheel ll head 5l.

Styrspindeln l0 är via en vridstav 52 ansluten till styrsnäckan ll.The control spindle 10 is connected via a rotating rod 52 to the control screw 11.

Två vid den undre änden av styrspindeln 10 utbildade tappar 53 och 53A sträcker sig genom borrningar 54 och 54A i huvudet 51 och ingri= per i styrkolvarna 50 och 50A, så att dessa vid inledande av en vrid» ningsrörelse vrider sig med huvudet 51 och förskjuts axiellt i för» hållande till varandra. Därvid strömmar tryckolja över vid styrkolvar- na 50 och 50A bildade styrspår, som öppnas resp. stängs, till ett av ställmotorns 8 tryckrum, medan tryckoljan undanträngs från det andra tryckrummet till behållaren 5. _ Enligt fig. 3 matar pumpen 6 tryckolja från behållaren 5 till ett tilloppsrum 55. Vid vridning av ratten förskjuts de i hylsor 56 och 56A styrda styrkolvarna 50 och 50A inbördes genom tapparna 53 resp. 53A alltefter vridningsriktning inom det genom borrningarna Eé resp. 54A (fig. l) i huvudet 51 bestämda styrspelet från den visade neutralställningen. Från tilloppsrummet 55 når tryckoljan via ett styrspår 57 resp. 57A ett tryckrum 58 resp. 59. Returflödet av den från tryckrummet 59 resp. 58 undanträngda oljevolymen sker via ett returflödesstyrspår 60 resp. 60A samt ett ringspår 61 resp. 61A till behållaren 5. I styrkolvarnas 50 och 50A visade neutralställning är samtliga styrspår öppna, så att en oljegenomströmning från pumpen 6 till behållaren 5 är möjlig. I en ände av styrkolvarna 50 och 50k är insatt en centreringsanordning 62 resp. 62A, som dels tjänar för exakt inställning av styrkolven med avseende på styrspåren och dels under= stödjer vridstaven 52 vid återföring av styrkolven till neutralställ- ningen. Mellan tilloppsrummet 55 och de med behållaren 5 i förbindel- se stående ringspåren 61 och 61A är insatt en backventil 63, som vid ett eventuellt bortfall av pumpen 6 resp. vid stillastående fordons- motor tillåter en eftersugning av tryckolja - en på lika sätt verkande backventil finns också i den första styrningskretsen l, 2, 3, 4, men är inte synlig i de visade snittplanen. Den framgår dock av tyska patentskriftens l 816 295 fig. 8, hänvisningsbeteckningen 42.Two pins 53 and 53A formed at the lower end of the guide spindle 10 extend through bores 54 and 54A in the head 51 and engage the guide pistons 50 and 50A, so that upon initiation of a rotational movement they rotate with the head 51 and are displaced axially in relation to each other. In this case, pressure oil flows over the guide grooves formed at the guide pistons 50 and 50A, which are opened resp. is closed, to one of the pressure chambers of the actuator 8, while the pressure oil is displaced from the second pressure chamber to the container 5. According to Fig. 3, the pump 6 feeds pressure oil from the container 5 to an inlet space 55. 50 and 50A through the pins 53 respectively. 53A according to the direction of rotation within it through the bores Eé resp. 54A (Fig. 1) in the head 51 determined the control clearance from the neutral position shown. From the inlet chamber 55, the pressure oil reaches via a guide groove 57 resp. 57A a pressure chamber 58 resp. 59. The return flow of it from the pressure chamber 59 resp. 58 displaced oil volume takes place via a return flow control groove 60 resp. 60A and a ring groove 61 resp. 61A to the container 5. In the neutral position of the guide pistons 50 and 50A, all guide grooves are open, so that an oil flow from the pump 6 to the container 5 is possible. At one end of the guide pistons 50 and 50k a centering device 62 and 62A, which partly serves for the exact adjustment of the guide piston with respect to the guide grooves and partly supports the pivot rod 52 when returning the guide piston to the neutral position. Between the supply space 55 and the annular grooves 61 and 61A connected to the container 5, a non-return valve 63 is inserted, which in the event of a failure of the pump 6 resp. with a stationary vehicle engine allows a suction of pressure oil - a similarly acting non-return valve is also present in the first control circuit 1, 2, 3, 4, but is not visible in the sectional planes shown. However, it appears from Fig. 8 of German Pat. No. 1,816,295, reference numeral 42.

De i den första styrningskretsens styranordning 3 använda fjäd- rarna 23 och 23' och den i den andra styrningskretsens styranordning 7 inbyggda vridstaven 52 verkar som återställningselement för styrs kolvarnas 24 resp. 50, 50A.neutralställning. Om återställningselement av olika fjäderkraft används, så uppnår man skiljaktig aktivering av styranordningarna 3 och 7. I föreliggande fall är en förhållandevis styv vridstavsfjäder 52 och fjädrar 23, 23' med lägre fjäderkraft ia- 10 15 20 25 30 35 40 7805067-1 byggda.The springs 23 and 23 'used in the control device 3 of the first control circuit and the pivot rod 52 built into the control device 7 of the second control circuit act as resetting elements for the pistons 24 and the pistons 24, respectively. 50, 50A.neutral position. If restoring elements of different spring force are used, different activation of the control devices 3 and 7 is achieved. In the present case, a relatively rigid pivot rod spring 52 and springs 23, 23 'with lower spring force are built in. 10 15 20 25 30 35 40 7805067-1.

Vid vridning av styrspindeln 10 styrs därför först styrkolven 22 ut via styrmuttern 18 och medbringaren 20, så att arbetstrycket i ett av tryckrummen l3 eller 14 höjs. Styranordningen 7 bibehåller därvid sin i fig. 3 visade neutralställning, så att den neddragna ställmotorns 8 oljevolym kan cirkulera. Först då den på styrspindeln 10 utövade handkraften blir större vid stigande styrningsmotstånd, t.ex. vid parkering eller vid terrängkörning, undergår vridstaven 52 en elastisk vridning, så att då också styrkolvarna 50 och 50A för- skjuts i förhållande till varandra. Därmed är ställmotorns 8 mot vrid- ningsriktningen svarande tryckrum 58 eller 59 inkopplat. Så snart vridkraften i styrspindeln 10 åter är mindre, rör sig styrkolvarna 50 och 50A tillbaka till neutralställningen genom vridstavens 52 och centreringsanordningens 62 återställningskrafter, så att endast den första styrningskretsen l, 2, 3 och 4 är inkopplad- Hjälpkraftstyrinrättningen enligt uppfinningen är med fördel så konstruerad, att de båda pumparna 2 och 6 drivs av fordonsmotorn, så att hjälpkraftunderstödet från en styrningskrets upprätthålls vid en störning i den första eller andra styrningskretsen till följd av ett ledningsbrott eller ett pumpbortfall. Vid ett bortfall, exempel- vis av den första styrningskretsen l, 2, 3 och 4, kan fordonet fort- farande säkert styras med något ökad andel av handkraft, men utan den annars vanliga proportionella reaktionskraften, med den andra styrningskretsen 5, 6, 7 och 8.Therefore, when turning the guide spindle 10, the guide piston 22 is first steered out via the guide nut 18 and the carrier 20, so that the working pressure in one of the pressure chambers 13 or 14 is raised. The control device 7 thereby maintains its neutral position shown in Fig. 3, so that the oil volume of the lowered actuator 8 can circulate. Only when the manual force exerted on the control spindle 10 becomes greater with increasing control resistance, e.g. when parking or when driving off-road, the pivot rod 52 undergoes an elastic rotation, so that then also the guide pistons 50 and 50A are displaced relative to each other. Thus, the pressure chamber 58 or 59 corresponding to the direction of rotation of the actuating motor 8 is connected. As soon as the rotational force in the control spindle 10 is again smaller, the control pistons 50 and 50A move back to the neutral position by the restoring forces of the rotary rod 52 and the centering device 62, so that only the first control circuit 1, 2, 3 and 4 are engaged. designed, that the two pumps 2 and 6 are driven by the vehicle engine, so that the auxiliary power support from a control circuit is maintained in the event of a fault in the first or second control circuit as a result of a line break or a pump failure. In the event of a failure, for example of the first control circuit 1, 2, 3 and 4, the vehicle can still be safely controlled with a slightly increased proportion of manual power, but without the otherwise usual proportional reaction force, with the second control circuit 5, 6, 7. and 8.

Då såsom redan tidigare nämnts i den första styrningskretsens styranordning 3 är anordnad en av reaktionskamrarna 45 och 46 bestå- ende reaktionsanordning, kan den andra styrningskretsen vara utförd reaktionskraftfri. Styranordningen 7 är sålunda billigare. Efter in- koppling av den andra styrningskretsen stiger sålunda handkraften inte vidare, vilket för underlättande av styrningsförloppet vid par- kering inte heller är önskvärt.When, as already mentioned before, in the control device 3 of the first control circuit, a reaction device consisting of the reaction chambers 45 and 46 is arranged, the second control circuit can be designed to be reaction-free. The control device 7 is thus cheaper. After switching on the second control circuit, the manual power does not rise further, which is also not desirable to facilitate the control process during parking.

Genom uppspaltningen av den erforderliga totaleffekten på två styrningskretsar uppkommer en effektbesparing. Då vid normal körning endast halva oljemängden cirkulerar under tryck vid manövrering av styrningen, uttas ur hjälpkraftstyrinrättningen enligt uppfinningen endast halva effekten. Dessutom erhåller man vid normal körning en förbättring av körkänslan, då reaktionskraften kan sättas högre, vari- genom egenskaperna vid körning rakt fram förbättras.By splitting the required total power on two control circuits, a power saving arises. When during normal driving only half the amount of oil circulates under pressure when operating the steering, only half the power is taken out of the auxiliary power steering device according to the invention. In addition, during normal driving, an improvement of the driving feeling is obtained, as the reaction force can be set higher, whereby the properties when driving straight ahead are improved.

Det är vidare möjligt, att till den första eller andra styrninge- kretsen via en inkopplingsventil (tyska patentskriften l l57 945) till- PoOR QUALITY 'e koppla en av drivaxeln eller fordonshjulen driven reservpmnp. nom säkerställes en hög styrbarhetssäkerhet också vid bortfall av motorn, speciellt vid tyngre fordon.It is also possible to connect to the first or second control circuit via a switch-on valve (German patent specification l l57 945) to PoOR QUALITY 'e a spare torque driven by the drive shaft or vehicle wheels. This ensures a high degree of steerability even in the event of a failure of the engine, especially in the case of heavier vehicles.

Claims

Auxiliary power control device for motor vehicles with two separate hydraulic control circuits (1, 2, 4 and 5, 6, 8, respectively), one of which has a first control motor (4), the piston of which its circumferential surface has a rack and pinion engaged with a guide segment (15) and contains a guide nut (18) displaced by a threaded section of a guide spindle (10), through the movements of which pressure means fed from a first servo pump (2) is fed to the the first piston over a first control valve accommodated in the piston, and of which the second has a second control valve, with the control gear flange-connected, coaxially penetrated by the control spindle and operated by these rotational movements, which carries pressure medium fed from a second servo pump (6) to a second, control motor (8) acting on a control rod system, the two control circuits being dimensioned to their maximum power to approximately half of the maximum power required by the auxiliary power control device, characterized in that the first control valve has a guide piston (22) guided in the working piston (12) transversely to the control spindle (10), in which engages a carrier (20) connected to the limited rotatably mounted guide nut (18), which extends in the working the piston (12) is parallel to the control spindle (10) and is centered by springs (23, 23 '), the second control valve having two control pistons (50 and SOA) built transversely and outside the control spindle shaft in the head of the threaded spindle section (51) ), which is actuated by each pin (53, 53A) arranged on the guide spindle and is returned to its neutral position by a spring device (62, 62A; 52), and that the springs (23, 23 ') associated with the first valve and the spring device (62, 62A; 52) assigned to the second valve have different stiffness, so that one control circuit (5, 6 , 8) is actuated by pressure means only after reaching the maximum pressure in the second control circuit (1, 2, 4). 1,003 Q fzanTY