DE102005019577A1 - Servomotor - Google Patents

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DE102005019577A1
DE102005019577A1 DE200510019577 DE102005019577A DE102005019577A1 DE 102005019577 A1 DE102005019577 A1 DE 102005019577A1 DE 200510019577 DE200510019577 DE 200510019577 DE 102005019577 A DE102005019577 A DE 102005019577A DE 102005019577 A1 DE102005019577 A1 DE 102005019577A1
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DE200510019577
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English (en)
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Peter Ertle
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Robert Bosch Automotive Steering GmbH
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ZF Lenksysteme GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/224Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston which closes off fluid outlets in the cylinder bore by its own movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/061Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle provided with effort, steering lock, or end-of-stroke limiters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D5/10Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of power unit
    • B62D5/12Piston and cylinder

Abstract

Ein Servomotor, insbesondere für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs, weist einen Zylinder mit Arbeitsräumen auf. In dem Zylinder ist ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial verschiebbar. Der Kolben ist zu der Kolbenstange axial vorgespannt und um eine Normaldruckstellung zu der Kolbenstange begrenzt axial verschieblich. Der Kolben verschließt in der Normaldruckstellung eine Bypassverbindung zwischen den Arbeitsräumen. Beim Erreichen eines definierten Drucks in einer Arbeitskammer verschiebt sich der Kolben axial zu der Kolbenstange und gibt die Bypassverbindung frei.

Description

  • Technical field
  • Die Erfindung betrifft einen Servomotor, insbesondere für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Arbeitsräume aufweisenden Zylinder, in dem ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial verschiebbar ist.
  • Background art
  • Ein gattungsgemäßer Servomotor ist aus der WO 98/22718 bekannt.
  • Bei Hilfskraftlenkungen, insbesondere bei Zahnstangen-Hydrolenkungen, stellt sich am Endanschlag ungewollt der maximale hydraulische Druck ein, wodurch eine erhöhte Pumpentätigkeit bis zum Abregeldruck ausgelöst wird. Da die eigentliche Lenkbewegung abgeschlossen ist, handelt es sich dabei um eine unnötige Leistungssteigerung der Pumpe, welche nicht unerhebliche Pumpengeräusche bedingt, zu einer Erhitzung des Fluids führt, die die Pumpe beschädigen kann, die gelegentlich Kavitation in der Pumpe hervorruft und die ein Abfallen der Motordrehzahl bedingt, die je nach Nachregelungsfähigkeit des Motors, welche mit erheblichen zusätzlichen Kosten verbunden ist, bis zum Motorstillstand führen kann, sowie einen erhöhten Energieverbrauch erfordert.
  • Aus der DE 197 35 979 A1 ist eine Hilfskraftlenkung bekannt bei der zur Endabschaltung vorgesehen ist, den Kolben mit einer achsparallelen durchgehenden Bohrung zu versehen, in der ein von einer Feder beaufschlagter Stößel angeordnet ist, der mit der Führung für die Kolbenstange oder dem Zylindergehäuse zusammenwirkt.
  • Ein derartiger schaltender Kolben erfordert eine Vielzahl von zusätzlichen Bauteilen und bedingt einen entsprechend hohen Montageaufwand.
  • Aus der WO 98/22718 ist eine hydraulische Abschalteinrichtung in den Endlagen eines Zylinders bekannt. Diese Abschalteinrichtung soll das harte Anlaufen des Kolbens gegen die Endanschläge verhindern. Dabei ist auf dem Kolben ein Loskolben mit begrenzter Wegverschieblichkeit angeordnet. Der Loskolben dichtet gegen Dichtkanten des Kolbens ab. Die Dichtkanten steuern dabei einen im Kolben angeordneten Umgehungskanal.
  • An den Endanschlägen des Zylinders ist jeweils eine Buchse mit einem umlaufenden Bund vorgesehen. Kommt nunmehr der Kolben an den Endanschlag, so stößt der Bund der Buchse den Loskolben von einer Dichtkante weg, so dass die beiden Arbeitsräume des Zylinders über den Umgehungskanal miteinander verbunden sind. Der Betriebsdruck kann sich somit von dem beaufschlagten Arbeitsraum zum unbeaufschlagten Arbeitsraum entspannen.
  • Der Nachteil bei der WO 98/22718 ist dabei die Bauteilvielfalt sowie der erhöhte Montageaufwand. Einerseits muss der Kolben entsprechend modifiziert werden und andererseits sind Maßnahmen an den Enden des Zylinders notwendig, um eine Buchse mit einem entsprechenden Bund auszubilden.
  • Aus der DE 44 35 848 A1 ist es bekannt, dass der Zylinder an beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand mehrere Längsnuten aufweist. Durch diese Einrichtung sind in den mittleren Kolbenstellungen die Arbeitsräume voneinander getrennt, während an beiden Enden des Zylinders kurz vor dem mechanischen Endanschlag des Kolbens eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen hergestellt wird. Dadurch wird der Druck in dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum in den jeweils anderen Arbeitsraum abgebaut bzw. auf ein definiertes Niveau reduziert. Die Verbindung zwischen den Arbeitsräumen wird somit durch das Überfahren der Längsnuten durch den Kolben hergestellt. Von Nachteil ist dabei, dass eine solche Abschalteinrichtung beim Zurücklenken in die andere Lenkrichtung zunächst noch keinen bzw. nur einen reduzierten Druck aufbauen kann, da der Kolben zuerst eine kurze Wegstrecke zurücklegen muss, um die Längsnuten zu schließen. Während dieser Zeit steht keine bzw. nur eine reduzierte Servokraft zur Verfügung und der Fahrer muss die gesamte bzw. eine erhöhte Lenkkraft von Hand aufbringen. Ein Nachteil des bekannten Standes der Technik ist außerdem, dass der Druckabbau stellungsabhängig am Hubende erfolgt, ein stellungsunabhängiger Druckabbau ist nicht realisierbar.
  • Disclosure of the invention
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Servomotor mit einem Arbeitsräume aufweisenden Zylinder zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, dass beim Erreichen eines definierten Druckniveaus in einer Arbeitskammer aus dieser Arbeitskammer Druck abgebaut wird, wobei beim Um- bzw. Zurücklenken schon zu Beginn die volle Servokraft zur Verfügung stehen soll, wobei dies durch einen einfachen Aufbau mit wenigen Bauteilen sowie einem geringen Montageaufwand realisiert werden soll.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auch durch Anspruch 16 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, dass der Kolben mit der Kolbenstange im normalen Druckbereich zur druckabgewandten Seite verschoben wird und folglich die volle Hydraulikkraft übertragen werden kann. Der Kolben verbleibt in der Normaldruckstellung, d.h. in einer axial festgelegten Position zu der Kolbenstange, innerhalb eines definierten Druckbereichs, welcher dem normalen Druckbereich zum Verschieben der Kolbenstange bzw. des Kolbens entspricht. Erst beim Erreichen eines definierten Drucks in einer Arbeitskammer verschiebt sich der Kolben axial zu der Kolbenstange und öffnet eine Bypassverbindung. Somit kann Fluid aus dem druckbelasteten Arbeitsraum in den druckentlasteten Arbeitsraum entweichen. Die Bypassverbindung kann vorzugsweise derart angeordnet sein, dass der Kolben beim Erreichen des definierten Drucks unterströmt wird. Der definierte Druck, ab dem der Kolben verschoben wird, kann vorzugsweise derart bestimmt werden, dass der Kolben die Bypassverbindung vor Erreichen des Maximaldrucks öffnet. Dadurch wird der Druck kurz vor dem Maximaldruck auf ein gewünschtes Niveau reduziert. Somit wird die gleiche Funktion erfüllt wie beim Öffnen eines Druckbegrenzungsventils oder eines Bypassventils. Unter Maximaldruck ist dabei z.B. der für ein Lenkungssystem definierte maximale Druck zu verstehen, der für die gewünschte Funktion des Lenksystems notwendig ist (z.B. Parkieren bei langsamer Geschwindigkeit mit breiten Reifen).
  • Sobald der Druck in dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum nachlässt oder ein Weglenken bzw. Zurücklenken eingeleitet wird, kehrt der Kolben aufgrund der axialen Vorspannung wieder in seine Normaldruckstellung zurück und verschließt die Bypassverbindung. Die Bewegung zurück in die Normaldruckstellung erfolgt dabei entsprechend dem nachlassenden oder drucklosen Zustand des vorher druckbelasteten Arbeitsraums.
  • Beim Drehrichtungswechsel bzw. beim Weglenken aus der erreichten Position ermöglicht die bereits verschlossene Bypassverbindung und das druckabhängige Zurückstellen des Kolbens in die andere Richtung einen normalen Druckaufbau zum Weglenken von der erreichten Position bzw. zum Weglenken vom Hubende. Dies ist ein Vorteil gegenüber den meisten anderen Systemen, beispielsweise bei den Längsnuten am Zylinderende gemäß der DE 44 35 848 A1 , bei denen ein normaler Druckaufbau erst möglich ist, wenn sich der Kolben wieder von den Längsnuten entfernt hat.
  • Der Kolben bzw. die Kolbenstange sind bezüglich der beiden möglichen Druckbeaufschlagungsrichtungen spiegelbildlich aufgebaut, so dass sich der Kolben in beide Druckbeaufschlagungsrichtungen gleich verhält, d.h. druckbeaufschlagt verschoben werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, dass statt schalten der Doppelkolben mit vielen Teilen und zusätzlichen Hubanschlägen ein konventioneller Aufbau des Zylinders und der Hubanschläge erhalten werden kann und die Schaltfunktion des Kolbens durch einfache Mittel erfolgt. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht in kostengünstiger und zuverlässiger Weise die Aufwertung zu einem aktiven System.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass sich die beschriebenen Vorteile nicht nur am Hubende, sondern stellungsunabhängig in jeder Hubposition einstellen, d.h. auch bei Lenkgetrieben, die hydraulisch in bestimmten Fällen nicht bis ans Hubende ausgelenkt werden können.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Pumpenschonung am Hubende, vermeidet ein Motorabsterben wegen Druckspitzen am Endanschlag und trägt zur Energieeinsparung bei.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in jede Druckbeaufschlagungsrichtung eine Bypassverbindung vorgesehen ist, welche jeweils vorzugsweise als Nuten, Bohrung, Öffnung, Kanäle und dergleichen im Kolben ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Nuten dabei als Überströmnuten ausgebildet. Die Nuten der Bypassverbindungen der beiden Druckbeaufschlagungsrichtungen sind am Umfang versetzt zueinander angeordnet. Eine symmetrische Anordnung hat sich hierbei als vorteilhaft herausgestellt.
  • In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kolben beidseitig durch elastische Elemente und/oder Federn vorgespannt ist. In besonderer Weise eignet sich hierbei eine Vorspannung mittels Tellerfedern, welche jeweils zwischen Vorsprüngen der Kolbenstange und des Kolbens eingespannt sind.
  • In einer einfachen Ausführungsform kann der Kolben gerade verlaufende Seitenflächen aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kolben seitlich schräg verlaufende Flanken aufweist, welche als Auflagen für die Tellerfedern dienen und ein sogenanntes "Durchtellern" verhindern. Dies trägt zur Erhöhung der Lebensdauer der Tellerfedern bei. In einer einfachen Ausführungsform kann auf eine innere Dichtung zwischen der Kolbenstange und dem Kolben verzichtet werden. Vorzugsweise ist jedoch eine innere Dichtung gegen ungewollte Leckagen vorgesehen. Die Federkräfte, die den Kolben axial zu der Kolbenstange vorspannen, können entsprechend den Anforderungen beim Umlenken und dem Systemdruck sowie anhand anderer Parameter definiert werden.
  • Von Vorteil ist es, wenn ergänzend zur aktiven Endabschaltung wenigstens eine Leitung und/oder sich in Längsrichtung der Innenwand des Zylinders erstreckende Ausnehmungen an beiden Enden des Zylinders vorgesehen sind. Bei den Ausnehmungen kann es sich beispielsweise um Nuten handeln. wie sie aus der DE 44 35 848 A1 bekannt sind. Die Nuten können auch funktionell durch andere Konstruktionsausführungen ersetzt werden. Bei Bedarf kann ein definiertes Druckniveau durch z.B. abgestimmte Drosselquerschnitte erreicht werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die optionale Leitung an beiden Enden des Zylinders von der Innenwand des Zylinders zu einem Rohrleitungsanschluss führt. Die durch die Leitung abfließende Ölmenge kann durch den Durchmesser der Leitung und/oder eine in die Leitung integrierte Drosselstelle definiert sein.
  • Vorgesehen sein kann in einer alternativen Ausführung der Erfindung auch, dass die über die Leitung abfließende Fluidmenge, z.B. Öl, derart gering ist, dass kein wesentlicher Druckabbau in dem druckbelasteten Arbeitsraum entsteht.
  • In Versuchen hat sich dabei herausgestellt, dass die über die Leitung abfließende Ölmenge, auch wenn kein Druck abgebaut wird, zu deutlichen Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik wird, da durch die abfließende Ölmenge eine zu starke Ölerhitzung, die die Ölpumpe beschädigen bzw. Kapitation hervorrufen kann, verhindert wird. Darüber hinaus führt die abfließende Ölmenge auch dazu, dass die Pumpengeräusche reduziert werden und eine unnötige Leistungssteigerung der Pumpe vermieden wird.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung wird mit wenigen Bauteilen, einem geringen Montageaufwand und einer geringen Bauraumanforderung erreicht, dass der druckbelastete Arbeitsraum definiert entspannt wird. Dies kann z.B. erfolgen kurz bevor der Kolben den mechanischen Endanschlag des Zylinders erreicht. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Lösung sichergestellt, dass aus der Endstellung bzw. der erreichten Position unmittelbar mit hydraulischer Unterstützung zurückgelenkt werden kann. Beispielsweise wenn es sich bei dem Servomotor um einen Servomotor für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs handelt, steht somit sofort eine entsprechende Servokraft zur Unterstützung der vom Fahrer eingeleiteten Lenkbewegung zur Verfügung.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Nachfolgend sind anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
  • Brief description of the drawings
  • Es zeigt:
  • 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Servomotor in einer Prinzipdarstellung;
  • 2 eine Ausschnittsdarstellung eines Teils des Zylinders mit einem Kolben und einer passiven Endabschaltung gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäßen Lösung, wobei sich der Kolben zu der Kolbenstange in einer Normaldruckstellung befindet, die sich beim normalen Betrieb bis zum Erreichen eines definierten Drucks in einer Arbeitskammer einstellt;
  • 4 eine vergrößerte Darstellung gemäß 3, wobei ein definierter Druck in einer Arbeitskammer erreicht wurde und sich somit der Kolben zu der Kolbenstange aus seiner Normaldruckstellung entfernt hat, so dass eine die beiden Arbeitskammern verbindende Bypassleitung durch den Kolben freigegeben ist;
  • 5 eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 16, wobei eine Arbeitskammer druckbeaufschlagt und der Kolben axial zu der Kolbenstange verschoben ist, wobei der Kolben an einem von dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum abgewandten Endpunkt seines möglichen axialen Weges anliegt;
  • 6 eine Darstellung gemäß 5, wobei sich der Kolben kurz vor dem Hubende befindet und die passive Endabschaltung bereits soweit überfahren hat, dass der Druck aus dem druckbelasteten Arbeitsraum reduziert wird;
  • 7 eine Darstellung gemäß 6, wobei der Druckunterschied zwischen dem druckbelasteten und dem druckunbelasteten Arbeitsraum bereits so gering ist, dass sich der Kolben in eine Mittelstellung zwischen den beiden Endpunkten bewegt hat, wobei in dieser Position ein Druckabbau durch die passive Endabschaltung versperrt ist; und
  • 8 eine Darstellung gemäß 7, wobei der beim Anfahren an das Hubende der ursprünglich druckunbelastete Arbeitsraum nunmehr druckbelastet ist, so dass der Kolben an dem von dem nunmehr druckbeaufschlagten Arbeitsraum abgewandten Endpunkt anliegt.
  • Mode(s) for carrying out the invention
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, weist der erfindungsgemäße Servomotor 1 einen Zylinder 2 mit zwei Arbeitskammern 3, 4 auf, die durch einen Kolben 5 von einander getrennt sind. Der Kolben 5 ist durch eine Kolbenstange 6 axial verschiebbar in dem Zylinder 2 geführt. Die beiden Arbeitsräume 3, 4 sind an den beiden Enden des Zylinders 2 durch Dichtungen 7, 8 nach außen abgedichtet. Die Kolbenstange 6 ist in üblicher Weise mittels nicht näher dargestellter Lager an den Enden des Zylinders 2 gelagert und geführt.
  • Wie aus 1 und insbesondere den 3 und 4 näher ersichtlich ist, trägt der Kolben 5 einen Kolbendichtring 9, welcher zur Abdichtung zwischen der Innenwandung des Zylinders 2 und dem Außenumfang des Kolbens 5 dient.
  • Der Servomotor 1 ist im Ausführungsbeispiel Bestandteil einer Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs. Von der Hilfskraftlenkung ist am Beispiel einer Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nur eine Zahnstange 10 angedeutet, die mit der Kolbenstange 6 verbunden ist. Bei Servomotoren im allgemeinen und bei Hilfskraftlenkungen im besonderen soll möglichst vermieden werden, dass der Kolben 5 am Ende seines Hubs an den Endflächen des Zylinders 2 bzw. an mechanischen Endanschlägen anschlägt.
  • Um ein Anschlagen zu vermeiden bzw. um den Druck in einem druckbelasteten Arbeitsraum 3, 4 auf ein gewünschtes Niveau zu senken bzw. auf einem gewünschten Niveau zu halten, ist der Kolben 5 zu der Kolbenstange 6 axial vorgespannt und um eine Normaldruckstellung zu der Kolbenstange 6 begrenzt axial verschiebbar. Der Kolben 5 weist somit zu der Kolbenstange 6 eine begrenzte Wegverschieblichkeit auf. In Normaldruckstellung verschließt der Kolben 5 eine Bypassverbindung 11a bzw. 11b zwischen den Arbeitsräumen 3, 4. Erst bei Erreichen eines definierten Drucks in einem Arbeitsraum 3, 4 verschiebt sich der Kolben 5 zu der Kolbenstange 6 und gibt die Bypassverbindung 11a bzw. 11b frei.
  • Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, ist in jede Druckbeaufschlagungsrichtung eine Bypassverbindung 11a bzw. 11b vorgesehen. Die Bypassverbindungen 11a bzw. 11b sind dabei in Form von Nuten ausgebildet, durch welche der Kolben 5 unterströmt wird. Im Ausführungsbeispiel sind pro Bypassverbindung 11a bzw. 11b mehrere Nuten vorgesehen. Die Nuten der Bypassverbindung 11a bzw. 11b sind am Umfang des Kolbens 5 symmetrisch, aber versetzt zueinander angeordnet.
  • Der Kolben 5 ist beidseitig durch Federn 12 vorgespannt. Im Ausführungsbeispiel sind die Federn als Tellerfedern 12 ausgebildet. Die Tellerfedern 12 sind zwischen Vorsprüngen 13, welche mit der Kolbenstange 6 verbunden sind, und seitlichen Flanken 5a des Kolbens eingespannt. Im Ausführungsbeispiel sind die Vorsprünge 13 ringförmig ausgebildet und in entsprechende Nuten 14 der Kolbenstange 6 eingesetzt.
  • In der Normaldruckstellung ist im Kontaktbereich zwischen dem Kolben 5 und der Kolbenstange 6 eine Dichtung 15 gegen ungewollte Leckagen angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist die Dichtung 15 dabei in eine ringförmige Nut 16 eingesetzt.
  • Um ein Anschlagen des Kolbens 5 an den Endanschlägen des Zylinders zu vermeiden, ist ein Zusammenspiel der Bypassverbindungen 11a bzw. 11b mit Ausnehmungen 17 bzw. Nuten, wie sie aus dem allgemeinen Stand der Technik, beispielsweise dargestellt in 2, bekannt sind, vorgesehen. Die Ausnehmungen 17 sind jeweils an beiden Enden des Zylinders 2 eingebracht bzw. angeordnet. Alternativ oder ergänzend dazu kann auch eine Leitung vorgesehen sein, welche beispielsweise von der Innenwand des Zylinders 2 zu einem Rohrleitungsanschluss führt.
  • Wie sich aus 2 ergibt, erstrecken sich die Ausnehmungen 17 in Längsrichtung der Innenwand des Zylinders 2. In Versuchen hat sich herausgestellt, dass eine Ausgestaltung der Ausnehmungen 17 derart, dass diese einen sich in Richtung auf den mechanischen Endanschlag vergrößernden Durchmesser bzw. eine sich vergrößernde Tiefe aufweisen, besonders geeignet ist. Daraus ergibt sich ein besonders vorteilhafter Verlauf des Druckaufbaus.
  • Die Ausnehmungen 17 der passiven Endabschaltung können auch funktionell durch andere Konstruktionsausführungen ersetzt werden. Bei Bedarf kann ein definiertes Druckniveau durch z.B. abgestimmte Drosselquerschnitte erreicht werden.
  • Die 5 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere gemäß den Ansprüchen 16 bis 20. Das in den 5 bis 8 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht weitgehend dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel, weshalb nachfolgend lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, wie diese bezüglich dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 4 beschrieben wurden, lassen sich weitgehend auch auf das Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 8 anwenden.
  • Das Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 8 unterscheidet sich von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, dass auf eine Bypassverbindung 11a bzw. 11b im Kolben 5 oder der Kolbenstange 6 verzichtet wird. Anstelle dessen ist an beiden Enden des Zylinders 2 eine passive Endabschaltung 17 in die Innenwand des Zylinders 2 integriert. Die passive Endabschaltung 17 kann dabei in Form von Ausnehmungen 17 ausgebildet sein. Funktionell kann die passive Endabschaltung jedoch auch durch andere Konstruktionsausführungen realisiert werden, z.B. durch Leitungen von der Innenwand des Zylinders 2 zu einem Rohrleitungsanschluss. Dabei kann die durch die Leitung abfließende Ölmenge durch den Durchmesser der Leitung und/oder eine in die Leitung integrierte Drosselstelle definiert sein. In einer ebenfalls möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die über die Leitung abfließende Ölmenge derart gering ist, dass kein wesentlicher Druckabbau in den druckbelasteten Arbeitsraum 3 bzw. 4 entsteht. Möglich ist außerdem eine Kombination der Ausnehmungen 17 mit der geschilderten Leitung.
  • 5 zeigt eine Darstellung des Kolbens 5 im normalen Hubbereich, welcher sich bis kurz vor das Hubende des Zylinders 2 erstreckt. Im normalen Hubbereich liegt der Kolben 5 druck- und federkraftabhängig an der druckabgewandten Seite seiner axialen Wegbeweglichkeit bezüglich der Kolbenstange 6 an und überträgt die volle Hydraulikkraft. Die axiale Beweglichkeit des Kolbens 5 zu der Kolbenstange 6 wird begrenzt durch zwei Endpunkte 13, zwischen denen der Kolben 5 zu der Kolbenstange 6 axial verschiebbar ist. Die Endpunkte 13 sind als ringförmige Vorsprünge ausgebildet, welche in entsprechende Nuten 14 der Kolbenstange 6 eingesetzt sind. Zur Realisierung von Endpunkten 13 sind auch eine Vielzahl anderer konstruktiver Ausgestaltungen möglich.
  • Wie 5 zu entnehmen ist, liegt der Kolben 5 im normalen Hubbereich an dem von dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum 3 abgewandten Endpunkt 13 an.
  • Wie aus 6 ersichtlich ist, überfährt der Kolben 5 kurz vor Erreichen des Hubendes die passive Endabschaltung in Form von Ausnehmungen 17, welche sich in Längsrichtung der Innenwand des Zylinders 2 erstrecken. Derartige Ausnehmungen 17 sind an beiden Enden des Zylinders 2 vorgesehen.
  • Dadurch, dass der Kolben 5 die Ausnehmungen 17 überfährt (gemäß 6 dargestellt in Form von serienmäßig bekannten Überströmnuten), wird der Druck in dem druckbelasteten Arbeitsraum 3 kurz vor dem mechanischen Endanschlag auf ein gewünschtes Niveau reduziert. Dies ist prinzipiell aus dem allgemeinen Stand der Technik, beispielsweise der DE 44 35 848 A1 , bekannt. Sobald die Lenkbewegung nachlässt oder ein Weglenken eingeleitet wird, federt der Kolben zunächst entsprechend dem nachlassenden oder drucklosen Zustand zurück und verschließt dabei die Ausnehmungen 17. Dies ist in 7 dargestellt. Beim Drehrichtungswechsel, d.h. beim Weglenken von einer erreichten Endposition, ermöglichen die bereits verschlossenen Ausnehmungen 17 einen normalen Druckaufbau zum Weglenken vom Hubende. Dies ist bei den Lösungen gemäß dem Stand der Technik nicht möglich. Sobald der ursprünglich druckunbelastete Arbeitsraum 4 zum Weglenken vom Hubende druckbelastet wird, bewegt sich der Kolben 5 in Richtung auf den nunmehr druckunbelasteten Arbeitsraum 3 bzw. liegt an dem von dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum 4 abgewandten Endpunkt 13 an.
  • Beim Erreichen des anderen Hubendes verhält sich das System spiegelbildlich.
  • Durch die axiale Beweglichkeit des Kolbens 5 zu der Kolbenstange 6 wird erreicht, dass die Ausnehmungen 17 einen Druckaufbau in dem beim Anfahren des Hubendes druckunbelasteten Arbeitsraum 3 bzw. 4 nicht behindern. Die axiale Verschiebbarkeit des Kolbens 5 zu der Kolbenstange 6 verhindert in diesem Fall ein Abfließen von Druckmittel. Andererseits ermöglicht die axiale Verschiebbarkeit ein frühzeitiges Abbauen von Druck aus dem druckbelasteten Arbeitsraum 3 bzw. 4 beim Anfahren an das Hubende.

Claims (20)

  1. Servomotor, insbesondere für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeuges mit einem Arbeitsräume aufweisenden Zylinder, in dem ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) zu der Kolbenstange (6) axial vorgespannt und um eine Normaldruckstellung zu der Kolbenstange (6) begrenzt axial verschiebbar ist, wobei der Kolben (5) in Normaldruckstellung eine Bypassverbindung (11a bzw. 11b) zwischen den Arbeitsräumen (3 bzw. 4) verschließt und wobei sich der Kolben (5) bei Erreichen eines definierten Drucks in einem Arbeitsraum (3 bzw. 4) zu der Kolbenstange (6) axial verschiebt und die Bypassverbindung (11a bzw. 11b) freigibt.
  2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jede Druckbeaufschlagungsrichtung eine Bypassverbindung (11a bzw. 11b) vorgesehen ist.
  3. Servomotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassverbindung (11a bzw. 11b) als Nuten, Bohrungen, Öffnungen, Kanäle und dergleichen im Kolben (5) und/oder Kolbenstange (6) ausgebildet ist.
  4. Servomotor nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten der Bypassverbindung (11a bzw. 11b) der beiden Druckbeaufschlagungsrichtungen versetzt zueinander am Umfang des Kolbens (5) angeordnet sind.
  5. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) beidseitig durch elastische Elemente und/oder Federn (12) vorgespannt ist.
  6. Servomotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) mittels Tellerfedern (12) vorgespannt ist.
  7. Servomotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfedern (12) zwischen Vorsprüngen (13) der Kolbenstange (6) und dem Kolben (5) eingespannt sind.
  8. Servomotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) schräge Flanken (5a) zur Auflage der Tellerfedern (12) aufweist.
  9. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Normaldruckstellung im Kontaktbereich zwischen dem Kolben (5) und der Kolbenstange (6) eine Dichtung (15) angeordnet ist.
  10. Servomotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (15) in eine ringförmige Nut (16) der Kolbenstange (6) eingesetzt ist.
  11. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) die Bypassverbindung (11a bzw. 11b) kurz vor Erreichen eines Maximal-Drucks öffnet.
  12. Servomotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur passiven Endabschaltung wenigstens eine Leitung und/oder sich in Längsrichtung der Innenwand des Zylinders (2) erstreckende Ausnehmungen (17) an beiden Enden des Zylinders (2) vorgesehen sind.
  13. Servomotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung von der Innenwand des Zylinders (2) zu einem Rohrleitungsanschluss führt.
  14. Servomotor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Leitung abfließende Ölmenge durch den Durchmesser der Leitung und/oder eine in die Leitung integrierte Drosselstelle definiert ist.
  15. Servomotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Leitung abfließende Ölmenge derart gering ist, dass kein wesentlicher Druckabbau in dem druckbelasteten Arbeitsraum (3 bzw. 4) entsteht.
  16. Servomotor, insbesondere für eine Hilfskraftlenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem Arbeitsräume aufweisenden Zylinder, in dem ein mit einer Kolbenstange verbundener Kolben axial verschiebbar ist, wobei an beiden Enden des Zylinders eine passive Endabschaltung in die Innenwand des Zylinders integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) zu der Kolbenstange (6) axial vorgespannt und zwischen zwei Endpunkten (13) begrenzt axial verschiebbar ist.
  17. Servomotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) im normalen Hubbereich an dem von dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum (3 bzw. 4) abgewandten Endpunkt anliegt.
  18. Servomotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) kurz vor Erreichen des Hubendes die passive Endabschaltung (17) überfährt, so dass der Druck aus dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum (3 bzw. 4) reduziert wird.
  19. Servomotor nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kolben (5) beim Nachlassen des Drucks in dem druckbelasteten Arbeitsraum (3 bzw. 4) und/oder wenn der gegenüberliegende Arbeitsraum (3 bzw. 4) druckbeaufschlagt wird, in eine Mittelstellung zwischen den beiden Endpunkten (13) bewegt.
  20. Servomotor nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die passive Endabschaltung wenigstens eine Leitung und/oder sich in Längsrichtung der Innenwand des Zylinders (2) erstreckende Ausnehmungen (17) an beiden Enden des Zylinders (2) aufweist.
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