DE102005034919A1

DE102005034919A1 - Servo steering valve has rotatable valve component loaded by restoring element into non-rotated initial position, and rotatable valve component is valve sleeve rotatable relative to output shaft

Info

Publication number: DE102005034919A1
Application number: DE102005034919A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Dieter Heitzer
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2006-03-23

Abstract

The servo steering valve has an input shaft, an output shaft, and a valve with a first and a second valve component with one of the valve components rotatable. The rotatable valve component is loaded by a restoring element into a non-rotated initial position. The rotatable valve component is a valve sleeve and is rotatable relative to the output shaft. The restoring element is a preloaded spring ring which extends over an angular range of approximately 360 degrees.

Description

Die Erfindung betrifft ein Servolenkventil für eine hydraulische Servolenkung, mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einem Ventil, das ein erstes und ein zweites Ventilglied aufweist, die bei einer Verdrehung der Eingangswelle relativ zur Ausgangswelle relativ zueinander verdreht werden können, wobei eines der Ventilglieder verdrehbar angebracht ist.The The invention relates to a power steering valve for a hydraulic power steering system, with an input shaft, an output shaft and a valve that a first and a second valve member, which at a rotation the input shaft is rotated relative to the output shaft relative to each other can be wherein one of the valve members is rotatably mounted.

Ein solches Servolenkventil ist allgemein bekannt. Das eine der Ventilglieder ist üblicherweise eine Ventilhülse, und das andere Ventilglied ist eine Ventilwelle. Die Verdrehung der Ventilhülse relativ zur Ventilwelle bewirkt, daß in Abhängigkeit von der Richtung der Verdrehung ein Hydraulikstrom in der einen oder anderen Richtung bereitgestellt wird. Dieser Hydraulikstrom wird in einem Hydraulikzylinder in eine Lenkunterstützungskraft umgesetzt. Der Betrag der Lenkunterstützungskraft hängt dabei von dem Lenkmoment ab, das vom Fahrer über das Lenkrad auf die Eingangswelle aufgebracht wird.One such power steering valve is well known. The one of the valve members is usually one Valve sleeve, and the other valve member is a valve shaft. The twist the valve sleeve relative to the valve shaft causes, depending on the direction of the Twisting a hydraulic flow in one direction or the other provided. This hydraulic flow is in a hydraulic cylinder in a steering assistance force implemented. The amount of steering assist force depends on this from the steering torque, from the driver via the steering wheel to the input shaft is applied.

Bei modernen Lenksystemen ist es wünschenswert, daß der Lenkvorgang von außen beeinflußt werden kann. Anders ausgedrückt soll der bisher einzigen Eingangsgröße des Servolenkventils, nämlich dem vom Fahrer ausgeübten Lenkmoment, eine Überlagerungsgröße überlagert werden, die zu einer Modifizierung des Lenkbefehls führt. Auf diese Weise können beispielsweise Systeme zur automatischen Fahrzeugstabilisierung auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs einwirken. Schließlich kann die vom Fahrer über das Lenkrad wahrgenommene Lenkcharakteristik des Lenksystems (das „Lenkgefühl") geändert werden.at modern steering systems, it is desirable that the Steering process from the outside affected can be. In other words should the previously only input of the power steering valve, namely the exercised by the driver Steering torque superimposed on an overlay size which leads to a modification of the steering command. On this way you can For example, systems for automatic vehicle stabilization act on the driving behavior of the vehicle. Finally, can the driver over the steering wheel perceived steering characteristic of the steering system (the "steering feel") are changed.

Die Überlagerungsgröße wird erzeugt, indem eines der beiden Ventilglieder verdrehbar an der Eingangs- oder der Ausgangswelle angebracht wird, beispielsweise die Ventilhülse, und es von einen Verstellantrieb in Abhängigkeit von externen Parametern in die eine oder andere Richtung verstellt wird. Auf diese Weise kann dem Servolenkgetriebe eine Betätigung in der einen oder anderen Richtung simuliert werden, obwohl der Fahrer tatsächlich die Eingangswelle gar nicht betätigt hat. Dennoch wird aufgrund der Verdrehung der Ventilhülse eine Servokraft erzeugt, die als Überlagerungsgröße wirkt.The overlay size is generated by one of the two valve members rotatable at the input or the output shaft is attached, for example, the valve sleeve, and it of an adjusting drive in dependence on external parameters in one or the other direction is adjusted. This way you can the power steering gear actuation be simulated in one way or another, although the Driver in fact the input shaft is not actuated Has. Nevertheless, due to the rotation of the valve sleeve a Servo force generated, which acts as an overlay size.

Problematisch bei einem solchen Lenkgetriebe ist die Ausfallsicherheit. Falls das Verstellgetriebe in einem Moment ausfällt, in welchem die Ventilhülse um den maximal möglichen Winkelbetrag in der einen oder anderen Richtung verstellt ist, würde dauerhaft eine maximale Servokraft in der einen oder anderen Richtung erzeugt. Dies ist unerwünscht.Problematic in such a steering gear is the reliability. If the adjusting mechanism fails in a moment in which the valve sleeve to the maximum possible Angle amount adjusted in one direction or the other, would be permanent generates a maximum servo force in one direction or the other. This is undesirable.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Servolenkventil der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Ausfallsicherheit verbessert wird.The The object of the invention is a power steering valve of the above further develop said type to the effect that the reliability improves becomes.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das verdrehbare Ventilglied von einem Rückstellelement in eine unverdrehte Ausgangsstellung beaufschlagt wird. Das Rückstellelement gewährleistet, daß das verdrehbare Ventilglied, wenn der Verstellantrieb ausfällt, in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird. Gleichzeitig gewährleistet es, daß sich das verdrehbare Ventilglied bei einer Betätigung des Lenkventils nicht aus seiner Ausgangsstellung heraus verdreht, beispielsweise aufgrund der auftretenden Reibungskräfte.to solution this object is inventively provided that this rotatable valve member of a return element in a non-rotated starting position is charged. The reset element guaranteed that this rotatable valve member, if the adjustment fails, in reset the starting position becomes. At the same time guaranteed it that, that the rotatable valve member in an actuation of the steering valve is not twisted out of its original position, for example, due the friction forces occurring.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rückstellelement ein vorgespannter Federring ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch einen sehr geringen Bauraum aus und durch einen mechanisch einfachen und dadurch kostengünstigen und ausfallsicheren Aufbau.According to one preferred embodiment of Invention is provided that the Return element is a prestressed spring ring. This embodiment is characterized a very small space and by a mechanically simple and thereby cost-effective and fail-safe construction.

Als Verstellantrieb für das verstellbare Ventilglied ist insbesondere ein Wellgetriebe geeignet, das die notwendige Verdrehung der Bauteile relativ zueinander hervorruft. Das Wellgetriebe zeichnet sich durch geringen Platzbedarf bei gleichzeitig sehr hohem Untersetzungsfaktor aus.When Adjusting drive for the adjustable valve member is particularly suitable for a wave gear, which causes the necessary rotation of the components relative to each other. The harmonic drive is characterized by small footprint at the same time very high reduction factor.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment described in the attached Drawings is shown. In these show:

die 1a und 1b in schematischen Ansichten ein erfindungsgemäßes Servolenkventil mit Verstellantrieb, wobei sich die Ventilhülse in der Ausgangsstellung befindet;the 1a and 1b in schematic views an inventive power steering valve with adjustment, wherein the valve sleeve is in the starting position;

2 in vergrößertem Maßstab den Bereich II von 1, wobei die Ventilhülse aus der Ausgangsstellung heraus verdreht wurde; und 2 on an enlarged scale the area II of 1 , wherein the valve sleeve has been rotated from the initial position; and

3 in einer perspektivischen Ansicht das beim Servolenkventil der 1 und 2 verwendete Rückstellelement. 3 in a perspective view of the power steering valve the 1 and 2 used return element.

In 1 ist schematisch ein Servolenkventil 10 gezeigt, das eine Eingangswelle 12 und eine Ausgangswelle 16 aufweist. Die Eingangswelle 12 ist mit einem (nicht dargestellten) Lenkrad gekoppelt. Die Ausgangswelle 16 ist mit einer Verzahnung 18 versehen, die mit einer (nicht dargestellten) Zahnstange zusammenwirkt, die wiederum über ein Lenkgestänge mit lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden ist. Der Abtrieb von der Ausgangswelle 16 kann natürlich auch auf andere Weise erfolgen.In 1 is schematically a power steering valve 10 shown an input shaft 12 and an output shaft 16 having. The input shaft 12 is with a steering wheel (not shown) coupled. The output shaft 16 is with a gearing 18 provided, which cooperates with a (not shown) rack, which in turn is connected via a steering linkage with steerable vehicle wheels. The output of the output shaft 16 Of course, it can also be done in other ways.

Es ist ein Ventil vorgesehen, das aus einer Ventilhülse 22 und einer innerhalb der Ventilhülse 22 angeordneten Ventilwelle besteht. Die Ventilwelle ist an der Eingangswelle 12 oder als Teil von dieser ausgeführt. Durch Verdrehung der Ventilwelle relativ zur Ventilhülse 22 wird Hydraulikstrom gesteuert, der einem Hydraulikzylinder zugeführt werden kann, um eine Lenkunterstützungskraft zu erzeugen. Üblicherweise ist der Eingangswelle 12 und der Ausgangswelle 16 ein Torsionsstab angeordnet, der die Eingangswelle 12 und die Ausgangswelle 16 relativ zueinander in eine Mittelstellung beaufschlagt. Die maximal mögliche Verdrehung der Eingangswelle 12 relativ zur Ausgangswelle 16 ist durch mechanische Anschläge vorgegeben. Die Wirkungsweise des bis hier beschriebenen Servolenkventils ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.It is provided a valve, which consists of a valve sleeve 22 and one inside the valve sleeve 22 arranged valve shaft consists. The valve shaft is on the input shaft 12 or as part of this. By rotation of the valve shaft relative to the valve sleeve 22 Hydraulic current is controlled, which can be supplied to a hydraulic cylinder to generate a steering assist force. Usually, the input shaft 12 and the output shaft 16 arranged a torsion bar, which is the input shaft 12 and the output shaft 16 relative to each other in a central position acted upon. The maximum possible rotation of the input shaft 12 relative to the output shaft 16 is predetermined by mechanical stops. The operation of the power steering valve described so far is well known in the art.

Die Ventilhülse 22 ist drehbar auf der Ausgangswelle 16 gelagert. Dies ermöglicht, durch Verdrehung der Ventilhülse 22 aus einer Ausgangsstellung die durch die Betätigung der Eingangswelle 12 vorgegebene Eingangsgröße des Servolenkventils zu modifizieren. Um die Ventilhülse 22 zu verdrehen, ist ein Verstellantrieb 30 vorgesehen, der hier als Wellgetriebe (auch bekannt unter dem Namen „Harmonic Drive") ausgeführt ist. Das Wellgetriebe weist einen flexiblen Innenring 32 auf, der auf seiner Außenseite mit einer Verzahnung versehen ist, die in einer Verzahnung abläuft, die auf der Innenseite eines Außenringes 34 gebildet ist. Der Innenring 32 ist drehfest mit der Ventilhülse 22 verbunden, und der Außenring 34 ist drehfest mit der Ausgangswelle 16 verbunden. Innerhalb des flexiblen Innenrings 32 ist eine Antriebsscheibe 40 des Wellgetriebes angeordnet, die mit einem Antriebsmotor 44 gekoppelt ist. Durch Betätigung des Antriebsmotors 44 kann über das Wellgetriebe die Ventilhülse 22 relativ zur Ausgangswelle 16 verdreht werden. Auf diese Weise wird der über die Eingangswelle 12 vorgegebenen Eingangsgröße eine Überlagerungsgröße überlagert. Diese kann insbesondere dazu dienen, die vom Servolenkventil bereitgestellte Servounterstützung zu beeinflussen, ohne daß dabei die Eingangwelle 12 verdreht wird.The valve sleeve 22 is rotatable on the output shaft 16 stored. This allows, by rotation of the valve sleeve 22 from a starting position by the operation of the input shaft 12 to modify given input of the power steering valve. To the valve sleeve 22 to twist, is an adjustment 30 which is designed here as a wave gear (also known as "harmonic drive") .The wave gear has a flexible inner ring 32 on, which is provided on its outside with a toothing, which runs in a toothing on the inside of an outer ring 34 is formed. The inner ring 32 is non-rotatable with the valve sleeve 22 connected, and the outer ring 34 is non-rotatable with the output shaft 16 connected. Inside the flexible inner ring 32 is a drive pulley 40 of the wave gear arranged with a drive motor 44 is coupled. By actuating the drive motor 44 can via the wave gear, the valve sleeve 22 relative to the output shaft 16 to be twisted. In this way, the over the input shaft 12 given input quantity superimposed on an overlay size. This can in particular serve to influence the power steering valve provided by the power steering, without causing the input shaft 12 is twisted.

Es ist ein Rückstellelement 60 vorgesehen, das hier als C-förmiger Federring ausgebildet ist. Der Federring erstreckt sich über einen Winkelbereich von annähernd 360° und ist auf der Ausgangswelle 16 angeordnet. Seine beiden Enden sind zwei Stiften 62, 64 zugeordnet, von denen der Stift 62 an der Ausgangswelle 16 und der Stift 64 an der Ventilhülse 22 angebracht ist. Der Federring 60 ist im Ausgangszustand so vorgespannt, daß er die beiden Stifte 62, 64 in die in den 1 und 3 gezeigte Stellung beaufschlagt, in der die beiden Stifte 62, 64 an den beiden Stirnflächen des Federringes 60 anliegen. Die beiden Stifte 62, 64 liegen also auf demselben Radius, bezogen auf die Mittelachse der Ventilhülse 22 und der Ausgangswelle 16.It is a reset element 60 provided, which is designed here as a C-shaped spring ring. The spring ring extends over an angular range of approximately 360 ° and is on the output shaft 16 arranged. Its two ends are two pins 62 . 64 assigned, of which the pen 62 at the output shaft 16 and the pen 64 on the valve sleeve 22 is appropriate. The spring ring 60 is biased in the initial state, that he has the two pins 62 . 64 in the in the 1 and 3 shown position applied in the two pins 62 . 64 at the two end faces of the spring ring 60 issue. The two pens 62 . 64 So lie on the same radius, relative to the central axis of the valve sleeve 22 and the output shaft 16 ,

Wenn der Verstellantrieb 30 die Ventilhülse 22 verstellt, beispielweise in der Richtung des Pfeils von 2, wird der Stift 64 relativ zum Stift 62 verdreht (siehe 2), wodurch der Federring 60 entgegen einer elastischen Rückstellkraft aufgeweitet wird. Falls in einem solchen Zustand der Verstellantrieb ausfällt, ist die von dem Federring 60 ausgeübte Rückstellkraft groß genug, um die Ventilhülse 22 wieder in ihre Ausgangsstellung relativ zur Ausgangswelle 16 zurückzustellen (siehe die in 2 gestrichelt gezeigte Position des Stiftes 64 der Ventilhülse 22). Dadurch ist gewährleistet, daß das Servolenkventil bei einem Ausfall der Verstelleinrichtung in herkömmlicher Weise arbeitet, insbesondere eine symmetrische Kennlinie hat.When the adjustment drive 30 the valve sleeve 22 adjusted, for example, in the direction of the arrow of 2 , becomes the pen 64 relative to the pen 62 twisted (see 2 ), whereby the spring washer 60 is widened against an elastic restoring force. If the adjusting drive fails in such a state, that of the spring ring 60 applied restoring force large enough to the valve sleeve 22 back to its starting position relative to the output shaft 16 to defer (see the in 2 Dashed position of the pin shown 64 the valve sleeve 22 ). This ensures that the power steering valve operates in a failure of the adjustment in a conventional manner, in particular has a symmetrical characteristic.

Claims

Power steering valve for a hydraulic power steering, with an input shaft ( 12 ), an output shaft ( 16 ) and a valve having a first and a second valve member, which upon rotation of the input shaft ( 12 ) relative to the output shaft ( 16 ) can be rotated relative to each other, wherein one of the valve members is rotatably mounted, characterized in that the rotatable valve member of a return element ( 60 ) is applied in a non-rotated starting position.

Power steering valve according to claim 1, characterized in that the rotatable valve member is a valve sleeve ( 22 ).

Power steering valve according to claim 1 or 2, characterized in that the rotatable valve member ( 22 ) relative to the output shaft ( 16 ) is rotatable.

Power steering valve according to one of the preceding claims, characterized in that the return element ( 60 ) is a prestressed spring ring.

Power steering valve according to claim 4, characterized in that the spring ring ( 60 ) extends over an angular range of approximately 360 °.

Power steering valve according to claim 4 and claim 3, characterized in that the Fe the ring ( 60 ) on the output shaft ( 16 ) and on the valve sleeve ( 22 ) is supported.

Power steering valve according to claim 6, characterized in that the spring ring ( 60 ) each on a pen ( 62 . 64 ) supported on the output shaft ( 16 ) or on the valve sleeve ( 22 ) is attached.

Power steering valve according to claim 7, characterized in that the two pins ( 62 . 64 ), when the valve sleeve ( 22 ) is in the starting position, located on the same radius.

Power steering valve according to one of the preceding claims, characterized in that an adjusting drive ( 30 ) is provided, the rotatable valve member ( 22 ) can twist.

Power steering valve according to claim 9, characterized in that the adjusting drive ( 30 ) is a harmonic drive.