DE10039840B4

DE10039840B4 - Rotary valve with shortened torsion bar

Info

Publication number: DE10039840B4
Application number: DE2000139840
Authority: DE
Inventors: Bernd Schiek; Manfred Bock; Hubert Heck
Original assignee: ThyssenKrupp Presta Steertec GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Presta Muelheim GmbH
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: DE10039840A1

Abstract

Drehschieberventil für hydraulische Servolenkungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Drehschieber (1), der eine mittige axiale Bohrung (3) zur Aufnahme eines Drehstabes (4) aufweist, sowie mit einem Ritzel (7) und einem Drehstab (4), der an einem ersten schaftförmigen Ende (12) in dem Drehschieber (1) und an seinem anderen schaftförmigen Ende (15) in dem Ritzel (7) befestigt ist, wobei die Bohrung (3) eine Sackbohrung ist und der Drehstab (4) mit dem ersten Ende (12) in der Sackbohrung (3) befestigt ist, und wobei der Drehstab (4) in der Sackbohrung (3) des Drehschiebers (1) mittels einer quer zu der Achse (2) verlaufenden Querbohrung (21) und eines in die Querbohrung (21) eingesetzten Stiftes (23) befestigt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrung (21) eine Sackbohrung ist, deren Bohrungsgrund (22) in dem Drehschieber (1) liegt.A rotary valve for hydraulic power steering systems of motor vehicles, comprising a rotary valve (1) having a central axial bore (3) for receiving a torsion bar (4), and a pinion (7) and a torsion bar (4) attached to a first shaft-shaped one End (12) in the rotary valve (1) and at its other shaft-shaped end (15) in the pinion (7) is fixed, wherein the bore (3) is a blind bore and the torsion bar (4) with the first end (12) in the blind bore (3) is fixed, and wherein the torsion bar (4) in the blind bore (3) of the rotary valve (1) by means of a transversely to the axis (2) extending transverse bore (21) and one in the transverse bore (21) inserted Pin (23) is fixed, characterized in that the transverse bore (21) is a blind bore, the bore bottom (22) in the rotary valve (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehschieberventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Derartige Drehschieberventile sind seit langem bekannt. Bei ihnen wird ein Drehschieber mit einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs verbunden. Dieser Drehschieber ist über eine Torsionsfeder in Gestalt des Drehstabes mit einem Ritzel verbunden, das wiederum mit einer Zahnstange einer Zahnstangenlenkung kämmt. Der Drehschieber ist Teil eines Steuerventils, das außerdem eine mit dem Ritzel drehfest verbundene Steuerbuchse umfasst. Wird nun an der Lenksäule ein Drehmoment eingeleitet, so wird der Drehschieber im Rahmen der möglichen Verdrehung des Drehstabes gegenüber der Steuerbuchse gedreht und hierdurch ein Hydraulikfluidstrom in einen Arbeitsraum eines hydraulischen Aktuators gelenkt.The The present invention relates to a rotary valve having the features of the preamble of claim 1. Such rotary valves have been known for a long time. In them, a rotary valve with a steering column a motor vehicle connected. This rotary valve is about a Torsion spring in the form of the torsion bar connected to a pinion, the in turn meshes with a rack of a rack and pinion steering. Of the Rotary valve is part of a control valve, which also has a includes with the pinion rotatably connected control socket. Will now on the steering column a torque introduced, the rotary valve is in the context of possible twisting the torsion bar opposite the control sleeve is rotated and thereby a hydraulic fluid flow in directed a working space of a hydraulic actuator.

Problematisch ist beim Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der US 5,431,379 A und der DE 19752468 A1 ergibt, dass der Drehstab mit seinem lenksäulenseitigen Ende in einer Durchgangsbohrung des Drehschiebers sitzt und dort möglichst exakt in der Mittelstellung des Steuerventils fixiert werden muss. Die Durchgangsbohrung ist im Betrieb von innen mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, so dass die Durchgangsbohrung neben der Befestigung des Drehstabes auch eine Abdichtung erhalten muss. Derartige Abdichtungen sind in Gestalt von O-Ringen vorgesehen, die in einer Nut in dem lenksäulenseitigen Schaft des Drehstabes sitzen.Is problematic in the prior art, as he is for example from the US 5,431,379 A and the DE 19752468 A1 shows that the torsion bar sits with his steering column side end in a through hole of the rotary valve and there must be fixed as accurately as possible in the center position of the control valve. During operation, the through-bore is supplied with hydraulic fluid from the inside, so that the through-bore must also receive a seal in addition to the attachment of the torsion bar. Such seals are provided in the form of O-rings, which sit in a groove in the steering column side shaft of the torsion bar.

Eine andere Befestigungsmöglichkeit für den Drehstab in der Durchgangsbohrung des Drehschiebers ist in der WO 96/16859 A1 dargestellt. Hier ist der Drehstab mit einem radialen Spalt in die Durchgangsbohrung eingesetzt und wird nur durch einen schmalen Bund darin zentriert. Eine Abdichtung gegenüber dem Innenraum findet zunächst nicht statt. Beim Balancieren wird dann folglich auch keine Hydraulikflüssigkeit verwendet, die durch den Spalt austreten könnte. Das Balancieren dieses Ventils erfolgt vielmehr mit einem gasförmigen Medium, in der Praxis mit Luft. Sobald die Mittelstellung gefunden wurde, wird der ringförmige Spalt zwischen dem Drehschieber und dem Drehstab mit einem Klebstoff gefüllt, der den Drehstab einerseits fixiert und andererseits das Austreten von Hydraulikfluid im Betrieb verhindert.Another attachment for the torsion bar in the through hole of the rotary valve is in the WO 96/16859 A1 shown. Here, the torsion bar is inserted with a radial gap in the through hole and is centered therein only by a narrow collar. A seal against the interior initially does not take place. When balancing then no hydraulic fluid is used, which could escape through the gap. The balancing of this valve is rather with a gaseous medium, in practice with air. Once the center position has been found, the annular gap between the rotary valve and the torsion bar is filled with an adhesive which fixes the torsion bar on the one hand and on the other hand prevents the escape of hydraulic fluid during operation.

Nahezu alle nach dem Stand der Technik bekannten Befestigungsarten des Drehstabs in dem Drehschieber weisen Durchgangsbohrungen im Drehschieber auf. Hierbei ergibt sich in allen Fällen das oben erwähnte Problem der Abdichtung.Nearly all known from the prior art mounting types of Torsion bar in the rotary valve have through holes in the rotary valve on. This results in all cases, the above-mentioned problem the seal.

Aus der Druckschrift DE 27 30 474 A1 ist ein Lenkgetriebe bekannt, bei dem der Drehstab in einer Sackbohrung des Drehschiebers sitzt. Hier ist das Dichtigkeitsproblem in diesem Verbindungsbereich gelöst. Problematisch ist jedoch, dass wie im übrigen Stand der Technik die Fixierung des Drehstabs in dem Drehschieber über einen Stift in einer durchgehenden Querbohrung erfolgt. Die Querbohrung als Durchgangsbohrung durchzuführen erfordert Fertigungszeit und Nachbearbeitungszeit, was als Nachteil anzusehen ist.From the publication DE 27 30 474 A1 is known a steering gear in which the torsion bar sits in a blind bore of the rotary valve. Here the leakage problem in this connection area is solved. The problem, however, is that as in the rest of the prior art, the fixation of the torsion bar in the rotary valve via a pin in a continuous transverse bore. To perform the cross hole as a through hole requires manufacturing time and post processing time, which is to be regarded as a disadvantage.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drehschieberventil für Servolenkungen zu schaffen, bei dem der Fertigungsaufwand verringert ist.It is therefore an object of the present invention, a rotary valve for power steering too create, in which the manufacturing cost is reduced.

Diese Aufgabe wird von einem Drehschieberventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weil die Querbohrung eine Sackbohrung ist, deren Bohrungsgrund in dem Drehschieber liegt, wird das Entgraten vereinfacht. Eine derartige Sackbohrung muss nur an einer Öffnung entgratet werden, während die konventionellen Durchgangsbohrungen an zwei Stellen zu entgraten sind.These Task is performed by a rotary valve with the characteristics of Claim 1 solved. Because the transverse bore is a blind hole whose bottom hole in the Rotary valve is located, the deburring is simplified. Such Blind hole only needs to be at one opening be deburred while Deburr the conventional through holes in two places are.

Der Drehstab dieses Ventils wird besonders einfach, wenn in seinem ersten, der Lenksäule im Betrieb zugewandten Ende keine umlaufende Nut vorgesehen ist.Of the Torsion bar of this valve becomes particularly simple when in its first, the steering column In operation facing end no circumferential groove is provided.

Wenn der Drehschieber an einem dem Ritzel abgewandten Ende einen Anschlussbereich für eine untere Lenkspindel einer Lenkvorrichtung aufweist, die ein Befestigungsprofil, insbesondere in Gestalt einer umlaufenden Vielfachverzahnung trägt, wobei die Sackbohrung in einem Bohrungsgrund in Axialrichtung in dem Anschlussbereich endet, kann trotz der insgesamt verkürzten Bohrung ein relativ langer Drehstab verwendet werden. Der Drehstab wird in der Sackbohrung des Drehschiebers (nach dem Balancieren) mittels einer quer zu der Achse verlaufenden Querbohrung und eines in die Querbohrung eingetriebenen Stiftes befestigt sein. Der Stift dichtet dabei die Querbohrung durch seinen Presssitz ab. Dabei ist vorteilhaft in Axialrichtung an den Anschlussbereich des Drehschiebers anschließend ein Bereich mit zylindrischer Mantelfläche vorgesehen und die Querbohrung in diesem Bereich angeordnet. So kann die Entgratung der Querbohrung einfach bewerkstelligt werden, während eine in dem vielfachverzahnten Anschlussbereich eingebrachte Querbohrung nur sehr schwierig zu entgraten ist, ohne die Vielfachverzahnung zu beschädigen.If the rotary valve at a side facing away from the pinion end a connection area for a lower one Lenkspindel a steering device having a fastening profile, carries in particular in the form of a circumferential multiple toothing, wherein the Blind hole in a hole bottom in the axial direction in the connection area ends, despite the overall shortened bore a relatively long torsion bar be used. The torsion bar is in the blind hole of the rotary valve (after balancing) by means of a transverse to the axis Transverse bore and a driven into the transverse bore pin be attached. The pin seals the transverse bore by its press fit from. It is advantageous in the axial direction of the connection area then the rotary valve an area provided with a cylindrical lateral surface and the transverse bore arranged in this area. So can the deburring of the transverse bore easy to be done while a introduced in the multi-toothed connection area transverse bore only very difficult to deburr, without the multiple toothing to damage.

Schließlich kann der Drehstab nach dem Balancieren auch mit einem Klebstoff in dem Drehschieber befestigt werden. Der Klebstoff ist dann vor dem Balancieren in die Sackbohrung des Drehschiebers einzubringen und so einzustellen, dass er erst nach dem Balancieren aushärtet.Finally, can the torsion bar after balancing also with an adhesive in the Rotary valves are attached. The glue is then before balancing into the blind bore of the rotary valve and set so that he only hardens after balancing.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt diein the The following will be an embodiment of present invention described with reference to the drawing. It shows the

1: Ein Drehschieberventil in einem teilweisen Querschnitt von der Seite. 1 : A rotary valve in a partial cross section from the side.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil (ohne Gehäuse) in einem Querschnitt von der Seite dargestellt. Das Drehschieberventil weist einen Drehschieber 1 auf, der im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Achse 2 ausgebildet ist. Koaxial zu der Achse 2 ist in dem Drehschieber 1 eine Sackbohrung 3 angeordnet, in der ebenfalls koaxial ein Drehstab 4 sitzt.In the 1 is a rotary valve according to the invention (without housing) shown in a cross section from the side. The rotary valve has a rotary valve 1 on, which is substantially rotationally symmetrical to an axis 2 is trained. Coaxial to the axis 2 is in the rotary valve 1 a blind hole 3 arranged, in which also coaxially a torsion bar 4 sitting.

Der Drehschieber 1 ist im Bereich von Steuernuten 5 von einer Steuerbuchse 6 umgeben. Die Steuerbuchse 6 ist wiederum drehfest mit einem Ritzel 7 verbunden, das hier nur schematisch dargestellt ist.The rotary valve 1 is in the range of tax good 5 from a control socket 6 surround. The tax account 6 is again rotatable with a pinion 7 connected, which is shown here only schematically.

Der Drehschieber 1 weist im einzelnen an seinem freien Ende einen Anschlussbereich 10 auf, der mit einer in dieser Darstellung nicht sichtbaren Vielfachverzahnung zum Anschluss einer unteren Lenkspindel einer Lenksäule versehen ist. An den Anschlussbereich 10 schließt ein zylindrischer Bereich 11 mit glatter äußerer Oberfläche an. Auf die Steuerbuchse 6 zu ist der Drehschieber 1 im wesentlichen rohrförmig bis auf die Steuernuten 5. Mit seinem zweiten, dem Anschlussbereich 10 gegenüberliegenden Ende liegt der Drehschieber 1 in dem Ritzel 7 um einen begrenzten Winkelbereich drehbar ein.The rotary valve 1 has in detail at its free end a connection area 10 on, which is provided with a not visible in this representation multiple toothing for connecting a lower steering shaft of a steering column. To the connection area 10 closes a cylindrical area 11 with smooth outer surface. On the tax socket 6 to is the rotary valve 1 essentially tubular except for the control grooves 5 , With its second, the connection area 10 opposite end is the rotary valve 1 in the pinion 7 Rotatable about a limited angle range.

Der Drehstab 4 trägt ein erstes schaftförmiges Ende 12, das in einen Torsionsstab 13 übergeht. Daran schließt im Abstand von einigen Zentimetern ein zweites schaftförmiges Ende an, das wiederum in einer zu der Achse 2 koaxialen Bohrung des Ritzels 7 mit einem Presssitz sitzt.The torsion bar 4 carries a first shaft-shaped end 12 that into a torsion bar 13 passes. This is followed at a distance of a few centimeters, a second shaft-shaped end, which in turn to a to the axis 2 coaxial bore of the pinion 7 sitting with a press fit.

Die Bohrung 3 weist, wie in der Ausschnittsvergrößerung des Bereichs I zu erkennen ist, einen Bohrungsgrund 20 auf, der in Axialrichtung etwa im Bereich des Übergangs zwischen dem Anschlussbereich 10 und dem zylindrischen Bereich 11 liegt. Hier liegt das erste Ende 12 in der Montageposition etwa am Bohrungsgrund 20 an. Das erste Ende 12 ist dabei im Durchmesser so bemessen, dass es in die Bohrung 3 kräftefrei einzuführen ist und eine Verdrehung des Drehschiebers 1 gegenüber dem Drehstab 4 erlaubt, solange der Drehstab 4 noch nicht mit dem Drehschieber 1 verbunden ist.The hole 3 indicates, as can be seen in the detail enlargement of the area I, a bottom hole 20 in the axial direction approximately in the region of the transition between the connection area 10 and the cylindrical area 11 lies. Here lies the first end 12 in the mounting position about the bottom of the hole 20 at. The first end 12 is dimensioned in diameter so that it is in the hole 3 is to introduce force-free and a rotation of the rotary valve 1 opposite the torsion bar 4 allowed, as long as the torsion bar 4 not yet with the rotary valve 1 connected is.

Um diese Verbindung zu erreichen, ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine Querbohrung 21 in den Bereich 11 eingebracht. Die Querbohrung 21 ist hier ebenfalls eine Sackbohrung mit einem Bohrungsgrund 22, der im Material des Drehschiebers 1 in einem geringen Abstand von der Außenwandung des Bereichs 11 liegt. Die Bohrung 21 durchsetzt sowohl den Drehschieber 1 (nahezu) als auch das erste Ende 12 des Drehstabs 4. In diese Bohrung ist ein Stift 23 eingetrieben, der in an sich bekannter Weise den Drehstab 4 dreh- und zugfest mit dem Drehschieber 1 verbindet.In order to achieve this connection, in the embodiment shown here is a transverse bore 21 in the area 11 brought in. The transverse bore 21 Here is also a blind hole with a bottom hole 22 In the material of the rotary valve 1 at a small distance from the outer wall of the area 11 lies. The hole 21 penetrates both the rotary valve 1 (almost) as well as the first end 12 of the torsion bar 4 , In this hole is a pin 23 driven, in a conventional manner the torsion bar 4 torsional and tensile with the rotary valve 1 combines.

Der Zusammenbau und das Balancieren des insoweit beschriebenen Drehschieberventils erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel derart, dass der Drehstab 4 zunächst mit seinem zweiten Ende 15 in das Ritzel 7 eingepresst wird. Sodann wird die Steuerbuchse 6 montiert und der Drehschieber 1 auf den Drehstab 4 und in die Steuerbuchse 6 eingeführt. Das erste Ende 12 des Drehstabs 4 liegt dabei in der Bohrung 3 ein. Ist der Drehschieber 1 vollständig in seiner späteren Arbeitsstellung, so nimmt der Drehstab 4 etwa die in der Zeichnung dargestellte Position ein. Nun kann das Drehschieberventil in an sich bekannter Weise balanciert werden, wobei der Drehschieber 1 so lange um die Achse 2 verdreht wird, bis eine hydraulische Mittelstellung erreicht wird. Der Drehstab 4 dreht sich dabei aufgrund der losen Passung in der Bohrung 3 nicht mit. Ist die gewünschte Stellung erreicht, so wird der Drehschieber 1 festgehalten und in die Bohrung 21 eingebracht. Danach wird in genau dieser Position der Stift 23 eingetrieben und fixiert den Drehstab 4 in der vorgesehenen Winkelposition in dem Drehschieber 1. Zusätzlich dichtet der Stift 23 in der Bohrung 21 den gesamten Innenraum der Bohrung 3 gegenüber dem Außenraum ab.The assembly and the balancing of the rotary valve described so far takes place in this embodiment such that the torsion bar 4 first with his second end 15 in the pinion 7 is pressed. Then the control socket 6 mounted and the rotary valve 1 on the torsion bar 4 and in the control socket 6 introduced. The first end 12 of the torsion bar 4 lies in the hole 3 one. Is the rotary valve 1 completely in its later working position, so takes the torsion bar 4 about the position shown in the drawing. Now, the rotary valve can be balanced in a conventional manner, the rotary valve 1 so long around the axis 2 is rotated until a hydraulic center position is reached. The torsion bar 4 rotates due to the loose fit in the hole 3 not with. When the desired position has been reached, the rotary valve is activated 1 held and into the hole 21 brought in. After that, the pen will be in exactly this position 23 driven and fixed the torsion bar 4 in the intended angular position in the rotary valve 1 , In addition, the pen seals 23 in the hole 21 the entire interior of the hole 3 from the outside.

Da bei diesem Drehschieberventil keine Durchgangsbohrung in dem Drehschieber 1 existiert, brauchen stirnseitig im Anschlussbereich 10 keine Abdichtungsmaßnahmen vorgenommen zu werden. Der gesamte Aufbau vereinfacht sich dadurch erheblich. Es besteht auch nicht mehr die Gefahr, dass der an dieser Stelle üblicherweise verwendete O-Ring bei der Montage beschädigt wird und in der Folge in dem Anschlussbereich 10 Hydraulikflüssigkeit austritt. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung schlicht unmöglich. Es erübrigt sich außerdem, den sich bei herkömmlichen Drehschieberventilen ergebenden Spalt zwischen Drehstab und Drehschieber zur Vermeidung von Korrosion abzudichten oder zu konservieren.As in this rotary valve no through hole in the rotary valve 1 exists, need frontally in the connection area 10 no sealing measures to be taken. The entire structure is simplified considerably. There is also no longer the risk that the O-ring commonly used at this point will be damaged during assembly and subsequently in the connection area 10 Hydraulic fluid escapes. This is simply impossible with the valve arrangement according to the invention. It is also unnecessary to seal or preserve the resulting in conventional rotary valves gap between the torsion bar and rotary valve to prevent corrosion.

Außer der gezeigten Verstiftung, die mit ihrer einseitig geschlossenen Bohrung 21 zusätzlich den Vorteil nur einer zu entgratenden Bearbeitungsstelle ergibt, kann der Drehstab 4 auch auf andere Weise im Drehschieber 1 befestigt werden. Hier ist beispielsweise eine Verklebung des ersten Endes 12 in der Sackbohrung 3 möglich. Die Dimensionierung der Bohrung 3 und die Länge des Drehstabs 4 kann nach Bedarf variiert werden. So kann die Bohrung 3 auch weiter in den Anschlussbereich 10 hineingebracht werden. Der Drehstab 4 kann dadurch länger gemacht werden, falls dies erforderlich scheint. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Verstiftung der Bohrung 21 mit dem Stift 23 in einem Bereich glatter Oberfläche (dem Bereich 11) vorgesehen, da dort die Nachbearbeitung (Entgratung) der Bohrung 21 wesentlich unproblematischer ist als im Bereich der Vielfachverzahnung des Anschlussbereichs 10.Except the shown pinning, which with its one-sided closed bore 21 In addition, the advantage only results in a deburred machining point, the torsion bar 4 in another way in the rotary valve 1 be attached. Here is, for example, a bond of the first end 12 in the blind hole 3 possible. The dimensioning of the bore 3 and the length of the torsion bar 4 can be varied as needed. So can the hole 3 also further in the connection area 10 hineinge be brought. The torsion bar 4 can be made longer if necessary. In the illustrated embodiment, the pinning is the bore 21 with the pen 23 in a region of smooth surface (the area 11 ), since there the post-processing (deburring) of the bore 21 is much less problematic than in the field of multiple toothing of the connection area 10 ,

Claims

Rotary slide valve for hydraulic power steering systems of motor vehicles, with a rotary valve ( 1 ), which has a central axial bore ( 3 ) for receiving a torsion bar ( 4 ), and with a pinion ( 7 ) and a torsion bar ( 4 ), which at a first shaft-shaped end ( 12 ) in the rotary valve ( 1 ) and at its other shaft-shaped end ( 15 ) in the pinion ( 7 ), wherein the bore ( 3 ) is a blind bore and the torsion bar ( 4 ) with the first end ( 12 ) in the blind bore ( 3 ), and wherein the torsion bar ( 4 ) in the blind bore ( 3 ) of the rotary valve ( 1 ) by means of a transverse to the axis ( 2 ) extending transverse bore ( 21 ) and one into the transverse bore ( 21 ) pin ( 23 ) is characterized in that the transverse bore ( 21 ) is a blind bore whose bore bottom ( 22 ) in the rotary valve ( 1 ) lies.

Valve according to claim 1, characterized in that the torsion bar ( 4 ) at its first end ( 12 ) has no circumferential grooves.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary valve ( 1 ) on a pinion ( 7 ) facing away from a terminal area ( 10 ) has for a lower steering shaft of a steering device which carries a fastening profile, in particular a circumferential multiple toothing, wherein the blind bore ( 3 ) with a bottom hole ( 20 ) in the axial direction in the connection area ( 10 ) ends.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that in the axial direction to the connection area ( 10 ) an area ( 11 ) with cylindrical lateral surface connects and that the transverse bore ( 21 ) in this area ( 11 ) is arranged.

Valve according to one of the preceding claims, characterized in that the torsion bar ( 4 ) in the rotary valve ( 1 ) is attached by gluing.