DE10146792A1

DE10146792A1 - Rotary slide valve for power steering

Info

Publication number: DE10146792A1
Application number: DE2001146792
Authority: DE
Inventors: Juergen Hoersch
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-04-24
Also published as: WO2003024766A1

Abstract

Es wird ein Drehschieberventil für Hilfkraftlenkungen mit Abstützung des zu einem Eingangsglied mit koaxialem Drehschieber koaxialen Ausgangsgliedes gegen eine auf dem Drehschieber geführte Steuerbuchse dahingehend ausgebildet, dass als Abstützung ein im Ausgangsglied fixierter Radialstift vorgesehen ist, der über eine Pendellagerung drehmomentenübertragend mit der Steuerbuchse spielfrei verbunden ist.A rotary slide valve for power steering systems with support of the output member, which is coaxial with an input member with a coaxial rotary slide valve, against a control bush guided on the rotary slide valve is designed in such a way that a radial pin fixed in the output member is provided as support, which is connected to the control bushing in a torque-transmitting manner via a pendulum bearing without play.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a rotary slide valve for Power steering systems of motor vehicles according to the preamble of Claim 1.

Drehschieberventile der vorgenannten Art sind aus der DE 198 08 796 A1 bekannt und umfassen einen Drehschieber mit hierzu koaxialer Steuerbuchse. Der Drehschieber ist mit dem Eingangsglied des Ventiles - in der Regel also der in der Verbindung zum Lenkrad liegenden Lenkspindel - verbunden, das seinerseits an das Ausgangsglied drehwinkelbegrenzt über eine Drehstabfeder angeschlossen ist, wobei das Ausgangsglied beispielsweise das Ritzel einer Zahnstangenlenkung trägt. Mit dem Ausgangsglied ist drehfest die Steuerbuchse verbunden. Die diesbezügliche Verbindung wird in einem Überlappungsbereich zwischen dem Ausgangsglied und der Steuerbuchse über einen Radialstift hergestellt, der im Ausgangsglied beispielsweise durch Einpressen verankert ist und dem in der Steuerbuchse als Aufnahme eine Einhängebohrung zugeordnet ist, in die bei der Montage des Ventiles durch zur Steuerbuchse exzentrischen Ansatz des Ausgangsgliedes der Radialstift eingefädelt bzw. eingehängt werden kann. Rotary slide valves of the aforementioned type are known from DE 198 08 796 A1 known and include a rotary valve with this coaxial control socket. The rotary valve is with the Input element of the valve - usually the one in the connection steering spindle lying to the steering wheel - connected, which in turn to the output member limited by a rotation angle Torsion bar spring is connected, the output member for example the pinion of a rack and pinion steering carries. With the The output link is non-rotatably connected to the control socket. The related connection is in an overlap area between the output link and the control bush via a radial pin produced, for example, in the output member Press is anchored and that in the control socket as a receptacle a suspension hole is assigned, in which during assembly of the valve by the eccentric approach to the control socket Output member of the radial pin threaded or hooked can be.

Da ein absolut koaxialer Ansatz zwischen Drehschieber und Steuerbuchse zumindest in einer Serienfertigung mit vertretbarem Aufwand nicht zu gewährleisten ist, muß die Verbindung über den Einfädelstift ungeachtet auch hoher zu übertragender Kräfte so gestaltet werden, dass kleine Koaxialitätsfehler ohne Verspannung der Steuerbuchse gegenüber dem Drehschieber hingenommen werden können. Because an absolutely coaxial approach between rotary valve and Control socket at least in a series production reasonable effort cannot be guaranteed, the connection must via the threading pin irrespective of even higher to be transferred Forces are designed so that small coaxiality errors without tensioning the control bush in relation to the rotary valve can be accepted.

Generell ist hierzu ein kleines Spiel zwischen dem Radialstift und der Einhängebohrung geeignet, das kleine Schwenkbewegungen um den Mitnahmepunkt zulässt. Ein solches Spiel ist in Anbetracht gegebenenfalls hoher zu übertragender Kräfte und wechselnder Belastungen sowohl unter Festigkeitsgesichtspunkten - Ausschlagen der Einhängebohrung - wie auch geräuschlich (Knackgeräusche) nicht unkritisch. Generally there is a little play between the radial pin and the hanging hole suitable for small swiveling movements around the dead center. Such a game is in Considering high forces and changing loads both from a strength point of view - Knocking out the hanging hole - as well as noisily (Crackling noises) not uncritical.

Um dem zu begegnen ist bei der angesprochenen bekannten Lösung der Radialstift durch ein spielfrei einzusetzendes federndes Element gebildet, insbesondere durch einen sogenannten Spannstift, wobei die aufzunehmenden Scherbeanspruchungen für derartige Spannstifte aber nicht unkritisch sind, insbesondere in Anbetracht der häufig gegebenen schwellenden Belastungen. To counter this is the known solution mentioned the radial pin by a resilient to be used without play Element formed, in particular by a so-called Dowel pin, the shear loads to be absorbed for such dowel pins are not uncritical, especially in Considering the frequently occurring swelling loads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mitnahmeverbindung der vorgenannten Art, also eine durch einen in eine Einhängebohrung einzufädelnden Radialstift gebildete Mitnahmeverbindung, die den Beibehalt des bisherigen Montageablaufes ermöglicht, so auszugestalten, dass sich eine spielfreie Mitnahme ohne die Gefahr der Verspannung der Steuerbuchse gegenüber dem Drehschieber ergibt. The invention has for its object a Driving connection of the aforementioned type, that is one by one in one Radial pin to be inserted into the insertion hole Driving connection, which maintains the previous assembly process allows to be designed so that there is no play Take along without the risk of tensioning the control socket the rotary valve.

Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzufolge der Radialstift durch eine über Wälzkörper gebildete Pendellagerung in der Einhängebohrung geführt wird. Eine solche Lösung ermöglicht bei spielfreier Führung gewünschte geringe Pendelbewegungen um alle Achsen, die durch den theoretischen Mitnahmepunkt verlaufen, der sich als Schnittpunkt der Achse des Radialstiftes und einer Verbindungslinie zweier gegenüberliegender Wälzkörperberührpunkte darstellt, wobei die Wälzkörper nur geringe Drehmomente um den Mitnahmepunkt aufnehmen und auch, trotz Spielfreiheit der Abstützung, das Einfädeln des Radialstiftes in die Einhängebohrung erleichtern. This is achieved by the features of claim 1, consequently the radial pin is formed by a rolling element Self-aligning bearing is guided in the mounting hole. A such a solution enables desired guidance with no play small oscillations around all axes caused by the theoretical take-away point, which is the intersection of the Axis of the radial pin and a connecting line between two represents opposite rolling element contact points, the Rolling elements only have low torques around the driving point record and also, despite the backlash of the support, the It is easier to thread the radial pin into the mounting hole.

Bevorzugt sind im Hinblick auf die angestrebte Spielfreiheit sowie die Übertragung auch hoher Kräfte die Wälzkörper vorgespannt angeordnet, wobei es sich als zweckmäßig erweist, die Wälzkörper über eine zwischenliegende Büchse gegen die Einhängebohrung abzustützen, die bevorzugt im Bereich ihrer dem freien Ende des Radialstiftes zugeordneten Stirnseite einen in Richtung auf den Radialstift eingeschlagenen Bund aufweist, so dass in Gegenrichtung zum Radialstift eine axiale Abstützung der Wälzkörper erreicht wird, bei gleichzeitiger Versteifung der Büchse durch den Bund. Preferred in terms of the desired freedom of play as well as the transmission of high forces to the rolling elements arranged biased, it proves to be expedient, the Rolling elements against an intermediate bush Support the mounting hole, which is preferred in the area of the free end of the radial pin associated end face in Direction on the radial pin stamped collar, so that in the opposite direction to the radial pin an axial support the rolling element is reached with simultaneous stiffening the rifle through the federal government.

Zudem erweist es sich als zweckmäßig, die Büchse an der gegenüberliegenden Stirnseite mit einem in Gegenrichtung ausgebogenen Bund auszubilden, der die Einsatztiefe der Büchse in die Einhängebohrung begrenzt. Zweckmäßig ist es desweiteren, der Büchse gegenüberliegend zum über den Radialstift eingeschlagenen Bund einen deckelartigen Einsatz zuzuordnen, der bevorzugt gegen die Büchse radial außen verspannt ist, so dass sich eine Führung für die Wälzkörper ergibt, die es in vorteilhafter Weise auch ermöglicht, den Radialstift, nach Montage der Wälzkörper in der Einhängebohrung, in diese einzufädeln. In addition, it proves to be expedient to have the bush on the opposite end face with one in the opposite direction bent bundle to form the depth of use of the rifle in the Hanging hole limited. It is also useful that Bush opposite to the radial pin to assign a cover-like insert to the folded collar, which is preferred is clamped radially on the outside, so that a Guidance for the rolling elements results in it being more advantageous Way also allows the radial pin after mounting the Rolling elements in the mounting hole to thread into this.

Im Hinblick auf die dauerhaft spielfreie Abstützung der Wälzkörper erweist es sich als zweckmäßig, für die Büchse entsprechend hartes Material, gegebenenfalls auch in der Kontaktfläche zu den Wälzkörpern gehärtetes Material zu verwenden, wobei unabhängig oder ergänzend hierzu auch der Radialstift zumindest in der Berührzone zu den Wälzkörpern eine entsprechend harte, insbesondere gehärtete Kontaktfläche aufweist, gegebenenfalls zur Verbesserung der Tragzahl und der Dauerfestigkeit in dieser Kontaktzone auch derart ausgebildet ist, dass sich eine durch entsprechende Schmiegung eine vergrößerte Kontaktzone ergibt. With regard to the permanent backlash-free support of the Rolling elements prove to be useful for the rifle accordingly hard material, possibly also in the Use contact surface to the rolling elements hardened material, whereby the radial pin, independently or in addition to this at least in the zone of contact with the rolling elements has hard, in particular hardened contact surface, if necessary to improve the basic load rating and fatigue strength is also formed in this contact zone in such a way that one enlarged by appropriate osculation Contact zone results.

Die Wälzkörper können im Rahmen der Erfindung kugelig oder auch ballig, insbesondere tonnenförmig bei in Richtung der Achse des Radialstiftes sich erstreckender Wälzkörperachse, ausgebildet sein. The rolling elements can be spherical or within the scope of the invention also spherical, especially barrel-shaped in the direction of Axis of the radial pin extending rolling element axis, be trained.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Further details and features of the invention emerge from the claims. Furthermore, the invention is as follows explained in more detail using an exemplary embodiment. Show it:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines in einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge verwendeten Drehschieberventiles, wobei Fig. 1 is a schematic representation of a rotary slide valve used in an auxiliary power steering system for motor vehicles, wherein

Fig. 2 weiter vereinfacht, einen Schnitt gemäß Linie II-II zeigt, Fig. 2 further simplified shows a section according to line II-II,

Fig. 3 eine Ansicht III in Fig. 2, und Fig. 3 is a view III in Fig. 2, and

Fig. 4 den Ausschnittsbereich IV in Fig. 1 in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung. Fig. 4 shows the detail area IV in Fig. 1 in a representation corresponding to FIG. 2.

Das Drehschieberventil 1 ist Bestandteil einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge und weist ein Eingangsglied 2 und ein Ausgangsglied 3 auf, die, in einem Gehäuse 4 gelagert, zueinander koaxial liegend über eine Drehstabfeder 5 in nicht dargestellter Weise drehwinkelbegrenzt gegeneinander verdrehbar sind. Das Eingangsglied 2 ist mit der nicht dargestellten Lenkeingabe verbunden, üblicherweise einer über ein Lenkrad betätigten Lenkspindel, während das Ausgangsglied 3 auf ein nachgeordnetes Lenkgetriebe ausläuft, so beispielsweise das Ritzel 6 einer Zahnstangenlenkung, oder auf eine Kugelgewindespindel einer Kugelmutterlenkung. The rotary slide valve 1 is part of an auxiliary power steering system for motor vehicles and has an input member 2 and an output member 3 , which, supported in a housing 4 , can be rotated relative to one another in a manner that is not coaxial with one another via a torsion bar spring 5 in a manner not shown. The input member 2 is connected to the steering input ( not shown), usually a steering spindle actuated via a steering wheel, while the output member 3 ends on a downstream steering gear, for example the pinion 6 of a rack and pinion steering, or on a ball screw spindle of a ball nut steering.

Desweiteren sind das Eingangsglied 2 und das Ausgangsglied 3 jeweils mit einem der Elemente des Drehschieberventiles drehfest verbunden, im Ausführungsbeispiel das Eingangsglied 2 mit dem Drehschieber 7 und das Ausgangsglied 3 mit der Steuerbuchse 8, wobei Drehschieber 7 und Steuerbuchse 8 koaxial zueinander liegen und die Steuerbuchse 8 den Drehschieber 7 umschließend auf diesem geführt ist. Furthermore, the input member 2 and the output member 3 are each connected in a rotationally fixed manner to one of the elements of the rotary slide valve, in the exemplary embodiment the input member 2 to the rotary slide 7 and the output member 3 to the control bushing 8 , with the rotary slide valve 7 and control bushing 8 being coaxial with one another and the control bushing 8 the rotary valve 7 is guided on this.

Drehschieber 7 und Steuerbuchse 8 sind mit längsverlaufenden Steuernuten 9 und 10 versehen, deren sich lenkmomentabhängig durch Verdrehung des Eingangsgliedes 2 gegenüber dem Ausgangsglied 3 einstellender Überdeckungsgrad den Durchflußquerschnitt von der Pumpenseite zum Servosteuerelement bestimmt, was mit den zugehörigen Anschlüssen hier nicht dargestellt ist, sich aber beispielsweise der DE 42 01 311 C1 oder der DE 42 20 624 A1 entnehmen lässt. Rotary slide valve 7 and control bushing 8 are provided with longitudinal control grooves 9 and 10 , the degree of overlap of which, depending on the steering torque, is determined by the rotation of the input member 2 relative to the output member 3 , and determines the flow cross section from the pump side to the servo control element, which is not shown here with the associated connections, but is, for example can be found in DE 42 01 311 C1 or DE 42 20 624 A1.

Die drehfeste Verbindung zwischen dem Ausgangsglied 3 und der Steuerbuchse 8 erfolgt über einen Radialstift 11, der, wie insbesondere aus Fig. 2 bis 4 ersichtlich, in einem axialen Überlappungsbereich 12 von Steuerbuchse 8 und Ausgangsglied 3 vorgesehen ist und im Ausgangsglied 3 beispielsweise durch Einpressen fixiert ist. Mit seinem radial über das Ausgangsglied 3 hinausragenden Abschnitt 13 greift der Radialstift 11 in eine Einhängebohrung 14 der Steuerbuchse 8 ein, wobei der Radialstift 11 über den Abschnitt 13 in der Einhängebohrung 14 unter Vermittlung einer Pendellagerung 15 geführt ist, die Wälzkörper 16 umfasst und die als spielfreie Lagerung ausgebildet ist. Die diesbezüglichen Details ergeben sich insbesondere aus den Fig. 2 bis 4, die in Vergrößerung den Ausschnitt IV, bzw. Teile davon zeigen. The rotationally fixed connection between the output member 3 and the control bushing 8 takes place via a radial pin 11 which, as can be seen in particular from FIGS. 2 to 4, is provided in an axial overlap region 12 of the control bushing 8 and the output member 3 and is fixed in the output member 3, for example by pressing is. With its radially about the output member 3 protruding portion 13 of the radial pin 11 engages in a Einhängebohrung 14 of the control bush 8, where the radial pin 11 is guided over the portion 13 in the Einhängebohrung 14 through the intermediary of a self-aligning bearing 15 comprises the rolling element 16 and as play-free storage is formed. The relevant details result in particular from FIGS. 2 to 4, which show the detail IV or parts thereof in an enlarged view.

Die Wälzkörper 16 der Pendellagerung 15 sind dicht gepackt bevorzugt unter Vorspannung angeordnet und ermöglichen bezüglich des Radialstiftes 11 bezogen auf dessen Mitnahmepunkt 17 in gewünschter Weise geringe Pendelbewegungen bezogen auf alle Achsen, so dass über die Pendellagerung 15 Koaxialitätsfehler im Gesamtsystem ausgeglichen und damit Verspannungen der Steuerbuchse 8 gegen den Drehschieber 7 bzw. das Gehäuse 4 vermieden werden können. The rolling elements 16 of the self-aligning bearing 15 are arranged tightly packed, preferably under pretension, and, with respect to the radial pin 11 in relation to its driving point 17, enable small pendulum movements in a desired manner with respect to all axes, so that coaxiality errors in the overall system are compensated for via the self-aligning bearing 15 and thus tensioning of the control bushing 8 against the rotary valve 7 or the housing 4 can be avoided.

Der Mitnahmepunkt 17 ist als Schnittpunkt der Achse 18 des Radialstiftes 11 und der Verbindungslinie 19 zweier gegenüberliegender Berührpunkte 20 der Wälzkörper 16 zum Abschnitt 13 des Radialstiftes 11 definiert, wobei als Wälzkörper 16 Kugeln oder auch, was nicht dargestellt ist, Wälzkörper balliger Grundform mit zur Achse 18 des Radialstiftes 11 gleichgerichteter Hauptachse in Frage kommen. The driving point 17 is defined as the point of intersection of the axis 18 of the radial pin 11 and the connecting line 19 of two opposing contact points 20 of the rolling elements 16 to the section 13 of the radial pin 11 , 16 balls as rolling elements or, which is not shown, rolling elements with a spherical basic shape with the axis 18 of the radial pin 11 rectified main axis come into question.

In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, die Wälzkörper 16 über eine zwischenliegende Büchse 21 in der Einhängebohrung 14 zu halten, wobei die Büchse 21 dem freien Ende des Radialstiftes 11 zugeordnet einen in Richtung auf diesen eingeschlagenen Bund 22 aufweist, der die Wälzkörper 16 radial übergreift, so dass über die Büchse 21 eine harte Führung für die Wälzkörper 16 realisiert ist, die insbesondere in Verbindung mit einem zum Bund 22 gegenüberliegenden deckelartigen Einsatz 23 zu einer Ausgestaltung der Pendellagerung 15 als vormontierbarer Einheit führt. In diese in die Einhängebohrung 14 der Steuerbuchse 8 als Einheit eingesetzte Pendellagerung 15 kann der Radialstift 11 bei zum Ausgangsglied 3 exzentrischem Ansatz der Steuerbuchse 8 von radial innen eingeschoben werden, so dass im weiteren die koaxiale Ausrichtung im Rahmen der Montage des Drehschieberventiles 1 möglich ist. In an embodiment of the invention, it proves to be expedient to hold the rolling elements 16 in the suspension bore 14 via an intermediate bushing 21 , the bushing 21 associated with the free end of the radial pin 11 having a collar 22 which is driven in towards it and which has the rolling elements 16 radially overlaps, so that a hard guide for the rolling elements 16 is realized via the bushing 21 , which leads in particular in connection with a cover-like insert 23 opposite the collar 22 to a configuration of the self-aligning bearing 15 as a preassembled unit. In this inserted as a unit into the Einhängebohrung 14 of the control bush 8 pendulum bearing 15 of the radial pin 11 may be at eccentric to the output member 3 approach the control bush are inserted 8 from radially inside, so that in the other coaxial alignment within the assembly of the rotary slide valve 1 is possible.

Um im Hinblick auf die hohen zu übertragenden Kräfte die Tragzahl und die Dauerfestigkeit im Zusammenwirken zwischen Radialstift 11 und Wälzkörpern 16 zu erhöhen, kann es desweiteren, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, zweckmäßig sein, den Radialstift 11 im Bereich der Berührzone seines Abschnittes 13 mit den Wälzkörpern 16 mit einer Konturanpassung an die Wälzkörper 16 zu versehen, um durch eine derartige Schmiegung zu einer flächigeren Abstützung zu kommen. In order to increase the basic load rating and the fatigue strength in the interaction between the radial pin 11 and the rolling elements 16 in view of the high forces to be transmitted, it may also be expedient, which is not shown in the drawing, to have the radial pin 11 in the region of the contact zone of its section 13 to be provided with the rolling elements 16 with a contour adaptation to the rolling elements 16 in order to achieve a more extensive support by such osculation.

Mit der Erfindung ist es möglich, bei massiver, nicht federnder Ausgestaltung des Radialstiftes 11 eine spielfreie, gut montierbare und hoch belastbare Verbindung zu realisieren, die eine weitgehend verspannungsfreie Führung der Steuerbuchse 8zur Folge hat, da die Wälzkörper nur geringe Drehmomente um den Mitnahmepunkt 17 aufnehmen können. With the invention, it is possible to realize a play-free, easy-to-assemble and highly resilient connection in the case of a solid, non-resilient design of the radial pin 11 , which leads to a largely tension-free guidance of the control bushing 8 , since the rolling elements only have low torques around the driving point 17 be able to record.

Claims

1. Rotary slide valve for power steering systems of motor vehicles with an input element and an output element limited to it, which is supported by a torsion bar spring and is coupled with a rotational angle limitation, and to one of them rotatably fixed, with a rotary slide valve and a control bushing, which are coaxial to one another and of which the control bushing has a radially overlapping axial area to the output member, in which a play-free hook-in connection is provided with a radial pin fixed to the output member and engaging in a mounting hole of the control bushing, characterized in that the radial pin ( 11 ) is formed by a pendulum bearing ( 15 ) formed in the mounting hole by rolling elements ( 16 ) 14 ) is performed.

2. Rotary slide valve according to claim 1, characterized in that the rolling bodies ( 16 ) are arranged biased.

3. Rotary slide valve according to claim 1 or 2, characterized in that the rolling bodies ( 16 ) are supported via an intermediate bush ( 21 ) against the suspension bore ( 14 ).

4. Rotary slide valve according to claim 3, characterized in that the bushing ( 21 ) in the region of its end face assigned to the free end of the radial pin ( 11 ) has a collar ( 22 ) turned in in the direction of the radial pin ( 11 ).

5. Rotary slide valve according to claim 3 or 4, characterized in that the sleeve ( 21 ) opposite to the folded collar ( 22 ) is assigned a cover-like insert ( 23 ).

6. Rotary slide valve according to claim 5, characterized in that the insert ( 23 ) is braced against the sleeve ( 21 ).

7. Rotary slide valve according to one of claims 3 to 6, characterized in that the bushing ( 21 ) is limited in its depth of use in the suspension bore ( 14 ) by a rim-like collar ( 24 ) which overlaps this edge.

8. Rotary slide valve according to one of the preceding claims, characterized in that the radial pin ( 11 ) in the region of the intersection ( 17 ) of the pin axis ( 18 ) and the connecting line ( 19 ) of two opposing rolling elements ( 16 ) contact points ( 20 ) containing radial pin plane has a contour approximating the rolling element contour.

9. Rotary slide valve according to one of the preceding claims, characterized in that the rolling bodies ( 16 ) are formed by balls.

10. Rotary slide valve according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rolling bodies ( 16 ) have a spherical, in particular barrel-shaped contour.