DE10005236A1

DE10005236A1 - Stellmotor mit einem Arbeitskolben, insbesondere für Fremd- und Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10005236A1
Application number: DE2000105236
Authority: DE
Inventors: Juergen Bieber; Rainer Schaenzel; Axel Gaertner; Peter Hirschauer
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2000-02-05
Filing date: 2000-02-05
Publication date: 2001-09-06
Also published as: AU3372901A; WO2001056862A1

Abstract

In einem Stellmotor mit einem Servozylinder (7), dessen Arbeitsräume (11, 12) durch einen Arbeitskolben (13) voneinander getrennt sind, insbesondere für eine Hilfs- oder Fremdkraftlenkung für Kraftfahrzeuge, weist der Arbeitskolben (13) einen Grundkörper (26) auf, der von einem Deckel (28) zumindest teilweise überdeckt wird. Zwischen dem Grundkörper (26) und dem Deckel (28) befindet sich eine Dichtung (29), die den Deckel (28) so unter Vorspannung hält, daß fertigungs- und montagebedingte Toleranzen ausgeglichen werden können.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stellmotor mit einem Ar beitskolben nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

In der vorliegenden Ausführung betrifft die Erfindung einen Stellmotor mit einem Arbeitskolben für eine Fremd- oder Hilfskraftlenkung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit ei ner Druckölpumpe, einem Lenkventil und einem Servozylinder.

Derartige Stellmotoren weisen einen Servozylinder auf, in dem ein mit einer Kolbenstange verbundener Arbeitskolben geführt wird. Ein Arbeitskolben, der insbesondere für die Stange einer Zahnstange einer Servolenkung für ein Kraft fahrzeug verwendet werden soll, ist aus der DE 42 15 074 A1 bekannt.

Dieser Arbeitskolben ist an der Zahnstange angebracht und gleitet in einem Zylinder eines Lenkgehäuses hin und her. Der Arbeitskolben weist eine Dichtung und einen Reibungs ring auf, die zwischen dem Zylinder und der Zahnstange an einer starren Halterung befestigt sind, so daß zwei Druck räume voneinander getrennt werden. Die starre Halterung funktioniert zusammen mit einer elastischen Vorrichtung, die um die Stange herum montiert ist, um dauerhaft einen reibungslosen und dichten Kontakt zwischen dem Reibungsring und dem Zylinder zu gewährleisten.

Der Nachteil der in der DE 42 15 074 A1 beschriebenen Lösung besteht darin, daß der Arbeitskolben nur einseitig abgestützt wird und so in Richtung der nicht vorhandenen Abstützung durch die auftretenden Belastungen das elastische Material über die Lebensdauer ermüdet, was zu einer Verschlechterung der Funktion führen kann. Weiterhin ist der Arbeitskolben nur einseitig gegen Verschieben gesi chert, was bei den hohen Belastungen, die beidseitig auf den Arbeitskolben wirken, dazu führen kann, daß sich der Arbeitskolben von der Stange löst, wodurch sich kein Druck mehr in den Druckräumen aufbauen kann und so die gesamten Servolenkung ausfällt. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsa che, daß der Arbeitskolben zwar elastisch gelagert ist und der Gleitring durch die Vorspannung der Dichtung kleinere Toleranzen ausgleichen kann, aber eben nur so viel, wie das Material der Dichtung zuläßt. Wird eine zu hohe Vorspannung der Dichtung gewählt, führt dies zu erhöhten Lenkkräften, was vom Fahrer als störend empfunden wird. Bei zu geringer Vorspannung wird der Gleitring von dem Druckmedium über strömt, was zu unbefriedigenden Lenkeigenschaften und Un dichtheiten führt. Weiterhin ändert sich die Vorspannung der Dichtung über die Lebensdauer durch die verschiedenen thermischen Belastungen derart, daß die Vorspannung kom plett verloren geht und es zu störenden Geräuschen in der Lenkung kommen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Stellmotor mit einem Arbeitskolben, insbesondere für Fremd- und Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge, darzu stellen, der fertigungs- und montagebedingte Toleranzen über die Lebensdauer ausgleichen und so eine sichere Funk tion gewährleisten kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch einen, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Stellmotor mit einem Arbeits kolben gelöst.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß der Arbeits kolben mehrteilig aufgebaut ist und einen Grundkörper auf weist, der mit einer Kolbenstange fest verbunden ist. Der Arbeitskolben kann mit der Kolbenstange durch Umformen, Klemmen, Kleben, Aufpressen, Fügen oder nur durch Kraft schluß verbunden werden. Der Grundkörper des Arbeitskolbens kann bei sehr hohen Belastungen zusätzlich durch ein Befe stigungselement auf der Kolbenstange fixiert und gegen axiales und radiales Verschieben gesichert werden. Ein Dec kel, der den Grundkörper zumindest teilweise überdeckt, ist radial beweglich ausgeführt, um fertigungs- und montagebe dingte Toleranzen ausgleichen zu können. Zwischen dem Dec kel und dem Grundkörper befindet sich eine vorgespannte Dichtung, die den Deckel gegen das Gehäuse drückt. Bei gro ßem Radialspiel kann die Dichtung zusätzlich federbelastet werden, um das Spiel ausgleichen zu können.

Eine Verbesserung der Gleit- oder Dichtungseigenschaften des Deckels kann durch Beschichten oder Einbringen von Oberflächenstrukturen erreicht werden. Grundkörper und Dec kel werden vorzugsweise durch Umformen hergestellt, was zu besseren Festigkeits- und Verschleißeigenschaften führt.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfin dung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der An sprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Stellmotors mit einem Arbeitskolben für Fremd- und Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereiches des Arbeitskolbens des in Fig. 1 dargestell ten Ausführungsbeispiels.

In der Fig. 1 ist als eine erste vorteilhafte Ausfüh rungsform der Erfindung eine Hilfskraftlenkung für Kraft fahrzeuge beschrieben, bei dem ein Antriebsritzel 2 in ei nem Gehäuse 1 in Lagern 3 und 4 drehbar gelagert ist. Am einen Ende des Antriebsritzel 2 befindet sich ein Lenkspin delanschluß 5. Das Antriebsritzel 2 steht über seine Ver zahnung im Eingriff mit einer Zahnstange 6, die in dem Ge häuse 1 axial verschiebbar geführt ist. Zur Kraftunterstüt zung dient ein Servozylinder 7, dessen Kolbenstange 8 fest mit der Zahnstange 6 verbunden ist. Der Servozylinder 7 enthält in einem Zylinder 10 zwei Arbeitsräume 11 und 12, die durch einen auf der Kolbenstange 8 festliegenden Ar beitskolben 13 voneinander getrennt sind. Die beiden Ar beitsräume 11 und 12 sind über Arbeitsleitungen 14 und 15 mit zwei Zylinderanschlüssen 16 und 17 eines Steuerven tils 18 verbunden. Das Steuerventil 18 weist außerdem noch einen Zulaufanschluß 20 auf, an den eine Druckquelle 21 in Form einer Servopumpe angeschlossen ist. An einen Rück laufanschluß 22 ist ein Behälter 23 angeschlossen. Die Ar beitsleitungen 14 und 15 sind über zwei Anschlußteile 24 und 25 mit dem Zylinder 10 verbunden.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Arbeits kolbens 13 im Bereich des Servozylinders 7. Der Arbeitskol ben 13 weist einen Grundkörper 26 auf, der mit der Kolben stange 8 fest verbunden ist. In diesem Beispiel ist der Arbeitskolben 13 umformtechnisch in eine Nut 27 der Kolben stange 8 hineingeformt worden. Diese Verbindung von Ar beitskolben 13 und Kolbenstange 8 muß so ausgeführt sein, daß keine Verschiebung des Arbeitskolbens 13 in axialer und radialer Richtung erfolgen kann. Die Verbindung von Ar beitskolben 13 und Kolbenstange 8 kann aber auch durch Klemmen, Kleben, Aufpressen oder Fügen hergestellt werden. Der Grundkörper 26 des Arbeitskolbens 13 kann zusätzlich durch ein Befestigungselement 30 auf der Kolbenstange 8 fixiert und gegen axiales Verschieben und radiales Verdre hen gesichert werden. Ein Deckel 28, der den Grundkörper 26 zumindest teilweise überdeckt, ist radial beweglich ausge führt, um Toleranzen ausgleichen zu können. Zwischen dem Deckel 28 und dem Grundkörper 26 befindet sich eine Dich tung 29, die den Deckel 28 gegen das Gehäuse 1 drückt.

Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Antriebsritzel

3

Lager

4

Lager

5

Lenkspindelanschluß

6

Zahnstange

7

Servozylinder

8

Kolbenstange

9

-

10

Zylinder

11

Arbeitsraum

12

Arbeitsraum

13

Arbeitskolben

14

Arbeitsleitung

15

Arbeitsleitung

16

Zylinderanschluß

17

Zylinderanschluß

18

Steuerventil

19

-

20

Zulaufanschluß

21

Druckquelle

22

Rücklaufanschluß

23

Behälter

24

Anschlußteil

25

Anschlußteil

26

Grundkörper

27

Nut

28

Deckel

29

Dichtung

30

Befestigungselement

Claims

1. Stellmotor mit einem Servozylinder (7), dessen Ar beitsräume (11, 12) durch einen Arbeitskolben (13) vonein ander getrennt sind, insbesondere für eine Hilfs- oder Fremdkraftlenkung für Kraftfahrzeuge, dadurch ge kennzeichnet, daß der Arbeitskolben (13) ei nen Grundkörper (26) aufweist, der von einem Deckel (28) zumindest teilweise überdeckt wird und daß zwischen dem Grundkörper (26) und dem Deckel (28) eine Dichtung (29) eingeschlossen ist.

2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Deckel (28) radial beweglich ausgeführt ist, um fertigungsbedingte Toleranzen ausglei chen zu können.

3. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Deckel (28) U-förmig ausgebil det ist.

4. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Arbeitskolben (13) und der Dec kel (28) spanlos hergestellt werden.

5. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Verbesserung der Gleit- oder Dichtungseigenschaften der Deckel (28) beschichtet ist oder eine Oberflächenstruktur aufweist.

6. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Arbeitskolben (13) und die Kol benstange (8) durch Umformen, Klemmen, Kleben, Aufpressen, Fügen oder nur durch Kraftschluß miteinander verbunden sind.

7. Stellmotor nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Arbeitskolben (13) zusätzlich durch ein Befestigungselement (30) gegen Verschieben und Verdrehen gesichert ist.