DE102006024769A1

DE102006024769A1 - Drehschieberventil

Info

Publication number: DE102006024769A1
Application number: DE200610024769
Authority: DE
Inventors: Peter Ertle; Karl-Heinz Urban; Joachim Ilg
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-05-27
Filing date: 2006-05-27
Publication date: 2007-12-13
Also published as: JP2007326565A; US7735508B2; US20070284007A1; JP5085192B2

Abstract

Ein Drehschieberventil, insbesondere für geschwindigkeitsabhängige Servolenkungen von Kraftfahrzeugen, weist einen Drehstab, einen Drehschieber und eine Steuerbuchse auf. Die Steuerbuchse ist auf ein Ritzel aufgepresst und der Drehstab wird in eine Drehstabbohrung des Ritzels eingesetzt. Die Steuerbuchse wird durch Umformen mit dem Ritzel drehfest verbunden. Der Drehstab weist eine Verzahnung auf, welche in die Drehstabbohrung des Ritzels eingepresst ist und den Drehstab mit dem Ritzel drehfest verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil, insbesondere für geschwindigkeitsabhängige Servolenkungen von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Montieren eines Drehschieberventils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Drehschieberventile, beispielsweise das Servotronik-2-Ventil der ZF-Lenksysteme GmbH, bekannt. Die allgemeine Funktionsweise von Drehschieberventilen ist ebenfalls aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, insbesondere deren Verwendung bei Servolenkungen von Fahrzeugen.
Die bekannten Drehschieberventile weisen einen Drehstab, einen Drehschieber und eine Steuerbuchse auf. Vorgesehen ist dabei, dass die Steuerbuchse auf ein Ritzel aufgepresst und der Drehstab in eine Drehstab bohrung des Ritzels eingesetzt bzw. eingeschoben wird. In die Steuerbuchse, den Drehstab und das Ritzel wird eine Bohrung eingebracht, in welche anschließend ein Stift eingesetzt wird, welcher das Ritzel drehfest mit dem Drehstab und der Steuerbuchse verbindet.
Von Nachteil dabei ist, dass durch das Bohren Bohrspäne entstehen, die im weiteren Verlauf Probleme verursachen können. Darüber hinaus verursacht das Einbringen der Bohrung und das anschließende Verstiften einen entsprechenden Montage- und Logistikaufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Drehschieberventil, insbesondere für geschwindigkeitsabhängige Servolenkungen von Kraftfahrzeugen, zu schaffen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist, insbesondere einen geringen Montageaufwand verursacht und nur wenige Bauteile benötigt, und das hohe Qualitätsanforderungen erfüllt.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Montieren eines Drehschieberventils auf ein Ritzel zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens zum Montieren eines Drehschieberventils durch Anspruch 12 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, dass auf das Einbringen einer Bohrung in die Steuerbuchse, den Drehstab und das Ritzel und ein anschließendes Verstiften dieser Bauteile miteinander verzichtet werden kann. Zum einen entfällt somit der bisher notwendige Bohrvorgang, der einerseits einen entsprechenden Montageaufwand verursacht hat und andererseits Probleme durch die entstehenden Bohrspäne verursachen konnte. Andererseits entfällt der zeitintensive Vorgang, die Steuerbuchse, den Drehstab und das Ritzel miteinander zu verstiften. Durch die erfindungsgemäße Lösung entfällt folglich auch der bisher notwendige Stift, wodurch die Bauteilvielfalt reduziert wird. Die erfindungsgemäße drehfeste Verbindung der Steuerbuchse mit dem Ritzel lässt sich durch bekannte Umform- bzw. Verformtechniken einfach, zuverlässig und schnell durchführen.
Durch die Umformung der Steuerbuchse zur Bildung der drehfesten Verbindung mit dem Ritzel, wird außerdem sichergestellt, dass die Steuerbuchse nicht mehr missbräuchlich von dem Ritzel abgezogen werden kann.
Die Ausgestaltung des Drehstabs mit einer Verzahnung, welche in die Drehstabbohrung des Ritzels eingepresst wird, lässt sich mit bekannten Einpresstechniken einfach und zuverlässig durchführen. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht somit eine kostengünstige und alternative Herstellung eines Drehschieberventils bzw. eine kostengünstige Montage des Drehschieberventils auf ein Ritzel.
Bislang wurde der Drehstab zwar ebenfalls in eine Drehstabbohrung des Ritzels eingesetzt, dies erfolgte jedoch in Form eines bloßen Einschiebens in die Dreh stabbohrung. Die drehfeste Verbindung des Ritzels mit dem Drehstab ist über die Verstiftung der beiden Bauteile miteinander erfolgt. Eine Verzahnung des Drehstabs, um diesen durch ein Einpressen in die Drehstabbohrung mit dem Ritzel zu verbinden, ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
Von Vorteil ist es, wenn die Verzahnung des Drehstabs als Kerbverzahnung ausgebildet ist. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass sich dadurch eine besonders gute Verbindung zwischen dem Drehstab und dem Ritzel ergibt. Die Kerbverzahnung dringt dabei in die weichere Drehstabbohrung des Ritzels ein, wodurch die beiden Teile zuverlässig miteinander verbunden werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Ritzel einen wenigstens teilweise um seinen Außenumfang umlaufenden Rücksprung aufweist, wobei die Steuerbuchse derart umgeformt ist, dass das umgeformte Teilstück der Steuerbuchse derart an dem Rücksprung anliegt, dass eine Abziehsicherung ausgebildet ist, welche ein Abziehen der Steuerbuchse entgegen der Einpressrichtung verhindert.
Das umgeformte Teilstück der Steuerbuchse kann so mit dem Rücksprung verhakt bzw. eingehängt werden, dass eine Bewegung der Steuerbuchse entgegen der Einpressrichtung nicht mehr möglich ist. Vorgesehen sein kann dabei, dass die Steuerbuchse über den Rücksprung des Ritzels gepresst wird, wonach das Teilstück entsprechend umgeformt bzw. umgebogen wird. Bei dem Teilstück kann es sich vorzugsweise um das vordere, dem Ritzel zugewandte axiale Ende der Steuerbuchse handeln. Das axiale Ende der Steuerbuchse kann dabei beispielsweise lediglich an einem oder mehreren Teilbereichen des Umfangs oder aber auch vollständig am Rand umlaufend umgebogen werden. Damit wird erreicht, dass der Innendurchmesser der Steuerbuchse in diesem Bereich vollständig bzw. wenigstens in einem Teilbereich geringer ist als der Außendurchmesser des Ritzels, über den das vordere axiale Ende der Steuerbuchse gepresst wurde.
Von Vorteil ist es, wenn das Ritzel eine Erhöhung aufweist, welche wenigstens teilweise um den Außenumfang des Ritzels umläuft, wobei eine dem Ritzel zugewandte Flanke der Erhöhung wenigstens einen Teil des Rücksprungs zur Anlage des umgeformten Teilstücks der Steuerbuchse bildet.
In Versuchen hat sich herausgestellt, dass ein Rücksprung, der ein Abziehen der Steuerbuchse nach deren Umformung verhindern soll, in einfacher Weise dadurch ausgebildet werden kann, dass das Ritzel eine vorzugsweise vollständig um dessen Außenumfang umlaufende Erhöhung aufweist, deren eine Flanke den Rücksprung ausbildet. Der Innendurchmesser des umgeformten Teilstückes der Steuerbuchse ist dabei wenigstens in einem Teilbereich geringer als der Außendurchmesser der Erhöhung, wodurch ein missbräuchliches Abziehen der Steuerbuchse entgegen der Einpressrichtung verhindert wird.
Erfindungsgemäß kann ferner ein Anschlag bzw. ein Absatz vorgesehen sein, welcher eine missbräuchliche Bewegung des Ritzels in Richtung auf die Steuerbuchse verhindert. Der Anschlag kann dabei in beliebiger Art und Weise, beispielsweise als Sicherungsring, ausgebildet sein, mit dem das Ritzel versehen ist. Der Anschlag kann jedoch auch einstückig mit dem Ritzel ausgebildet sein. Insbesondere bei einem Einsatz des Drehschieberventils in einem Kraftfahrzeug wirken auf das Ritzel Axialkräfte, welche dieses in Richtung auf die Steuerbuchse drücken. Der Anschlag soll dabei sicherstellen, dass, falls die Pressverbindung zwischen dem Ritzel und der Steuerbuchse aufgrund extrem hoher Axialkräfte des Ritzels versagen sollte, sich das Ritzel trotzdem nicht in Richtung auf die Steuerbuchse bewegen kann.
Die Aufgabe des Anschlages ist somit, eine zusätzliche Sicherheit zu bieten.
Von Vorteil ist es, wenn der Anschlag einen geringen Abstand zu der Steuerbuchse aufweist. Dies hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da somit die Positionierung der Steuerbuchse auf dem Ritzel nicht durch den Anschlag definiert wird, sondern durch ein vorgegebenes und genaueres Einpressmaß bestimmt werden kann. Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind entsprechende Techniken bekannt, um die Steuerbuchse exakt auf das Ritzel aufzupressen.
Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass zur außenseitigen Abdichtung der Steuerbuchse in Richtung auf das Ritzel eine Dichtung zwischen der Steuerbuchse und einem Ventilgehäuse eingebracht ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass zwischen der Steuerbuchse und dem Ventilgehäuse in einem dem Ritzel zugewandten Endbereich ein Lager angeordnet ist, wobei die Dichtung an die von dem Ritzel abgewandte Seite des an die von dem Ritzel abgewandte Seite des Lagers angrenzt und dieses abdichtet.
Gemäß den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist die Dichtung unabhängig von dem Ventilgehäuse in einem Gehäuseteil, welches an das Ventilgehäuse angrenzt und im wesentlichen das Ritzel umgibt, angeordnet. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass durch die Integration der Dichtung in das Ventilgehäuse, d. h. die Anordnung der Dichtung zwischen der Steuerbuchse und dem Ventilgehäuse, eine Lösung geschaffen wird, die besonders schmutzunanfällig ist, da das Drehschieberventil somit eine geschlossene Einheit bildet. Des weiteren wird dadurch der Einbauraum reduziert.
Eine Anordnung der Dichtung angrenzend an die dem Ventilinneren zugewandte Seite des Lagers, beispielsweise eines Kugellagers, hat sich als besonders geeignet herausgestellt, um eine geschlossene Ventileinheit zu schaffen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das Ritzel induktiv gehärtet ist. Herkömmliche Ritzel, wie diese bei Drehschieberventilen eingesetzt werden, sind einsatzgehärtet. Die Erfinder haben herausgefunden, dass ein induktiv gehärtetes Ritzel ohne qualitative Nachteile eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist das induktiv gehärtete Ritzel einfacher und kostengünstiger herstellbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprü chen.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt, Es zeigt:
1 einen Schnitt durch ein Drehschieberventil, welches mit einem Ritzel verbunden ist, wobei die Steuerbuchse noch nicht durch Umformen mit dem Ritzel drehfest verbunden ist;
2 eine prinzipmäßige und vergrößerte Ansicht der Einzelheit II der 1, in einer Darstellung, in der die Steuerbuchse durch Umformen drehfest mit dem Ritzel verbunden ist; und
3 einen Drehstab mit einer Verzahnung.
Das im Ausführungsbeispiel dargestellte Drehschieberventil eignet sich in besonderer Weise für die Verwendung in einer geschwindigkeitsabhängigen Servolenkung von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen. Die Funktionsweise von geschwindigkeitsabhängigen Servolenkungen von Kraftfahrzeugen ist aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Ebenfalls hinlänglich bekannt ist aus dem allgemeinen Stand der Technik die Funktionsweise von Drehschieberventilen, weshalb hierauf nicht näher eingegangen wird. Nachfolgend werden lediglich die für die Erfindung wesentlichen Merkmale näher dargestellt.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das erfindungs gemäße Drehschieberventil 1 einen Drehstab 2, einen Drehschieber 3 und eine Steuerbuchse 4 auf. Die Steuerbuchse 4 ist auf ein Ritzel 5 aufgepresst. Der Drehstab 2 ist in eine Drehstabbohrung 6 des Ritzels 5 eingesetzt. Die Steuerbuchse 4 ist dabei mit dem Ritzel 5 durch Umformen eines Teilstücks 4a der Steuerbuchse 4 drehfest verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist, wie in 2 im Detail dargestellt, vorgesehen, dass ein dem Ritzel 5 zugewandtes vorderes axiales Ende 4a der Steuerbuchse 4 umgeformt ist. Das axiale vordere Ende 4a der Steuerbuchse 4 kann beispielsweise verstemmt sein.
Wie sich aus 1 und 2 des weiteren ergibt, weist das Ritzel 5 eine Erhöhung 7 auf, welche wenigstens teilweise um den Außenumfang des Ritzels 5 umläuft, wobei eine dem Ritzel 5 zugewandte Flanke der Erhöhung 7 als Rücksprung 8 zur Anlage des umgeformten Teilstücks 4a der Steuerbuchse 4 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine Abziehsicherung ausgebildet, welche ein Abziehen der Steuerbuchse 4 entgegen der Einpressrichtung verhindert. Die Erhöhung 7 ist derart ausgebildet, dass die Steuerbuchse 4 bzw. zumindest das umzubiegende axiale vordere Ende 4a der Steuerbuchse 4 über die Erhöhung 7 pressbar ist.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist das Ritzel 5 mit einem Anschlag 9 versehen, welcher eine missbräuchliche Bewegung des Ritzels 5 in Richtung auf die Steuerbuchse 4 verhindert. Dabei ist vorgesehen, dass der Anschlag 9 einen geringen Abstand zu der Steuerbuchse 4 bzw. zu dem vorderen axialen Ende 4a der Steuerbuchse 4 aufweist (nicht in 1 dargestellt).
Der Drehstab 2 weist, wie aus 3 ersichtlich ist, eine Verzahnung 10 auf, die im Ausführungsbeispiel als Kerbverzahnung ausgebildet ist. Der Drehstab 2 wird dabei mit der Verzahnung 10 derart in die Drehstabbohrung 6 des Ritzels 5 eingepresst, dass der Drehstab 2 mit dem Ritzel 5 drehfest verbunden ist. Die Verzahnung 10 dringt dabei in das weichere Material des Ritzels 5 ein und erzeugt somit die drehfeste Verbindung.
In üblicher Weise ist zwischen der Steuerbuchse 4 und einem Ventilgehäuse 11 in einem dem Ritzel 5 zugewandten Endbereich ein Lager 12, im Ausführungsbeispiel ein Kugellager, angeordnet. Erfindungsgemäß ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass zur außenseitigen Abdichtung der Steuerbuchse 4 in Richtung auf das Ritzel 5 eine Dichtung 13 zwischen der Steuerbuchse 4 und dem Ventilgehäuse 11 eingebracht ist, wobei die Dichtung 13 an die von dem Ritzel 5 abgewandte Seite des Lagers 12 angrenzt und dieses abdichtet. Die Dichtung 13 ist dabei als Hochdruckdichtung ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Ritzel 5 induktiv gehärtet ist.
Das erfindungsgemäße Drehschieberventil 1 kann beispielsweise als Sechs-Nuten- oder als Zehn-Nuten-Ventil ausgebildet sein. Hierauf ist die Erfindung selbstverständlich jedoch nicht begrenzt, vielmehr ist die Anzahl der Nuten für die Erfindung nicht weiter relevant.
Nachfolgend wird ein besonders bevorzugtes Verfahren zum Montieren des Drehschieberventils 1 beschrieben.
In einem ersten Verfahrensschritt ist vorgesehen, dass die Steuerbuchse 4 auf das Ritzel 5 aufgepresst und durch Umformen des axial vorderen Endes 4a der Steuerbuchse 4 drehfest mit dem Ritzel 5 verbunden wird. Die Steuerbuchse 4 wird dabei über den Rücksprung 8 bzw. die Erhöhung 7 des Ritzels 5 gepresst und derart umgeformt, dass das umgeformte Teilstück 4a mit dem Rücksprung 8 so in Wirkverbindung steht, dass ein Abziehen der Steuerbuchse 4 entgegen der Einpressrichtung verhindert wird. Anschließend wird der Drehstab 2 in die Drehstabbohrung 6 eingepresst, so dass das Ritzel 5 mit dem Drehstab 2 drehfest verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, dass die Drehstabbohrung 6 als einfache Bohrung ausgebildet ist, d. h. keine zusätzliche Verzahnung aufweist. Das Aufpressen der Steuerbuchse 4 auf das Ritzel 5 erfolgt mit einem vorgegebenen Einpressmaß, das durch bekannte Maßnahmen aus dem Stand der Technik präzise eingehalten werden kann.

1: Drehschieberventil
2: Drehstab
3: Drehschieber
4: Steuerbuchse
5: Ritzel
6: Drehstabbohrung
7: Erhöhung
8: Rücksprung
9: Anschlag
10: Verzahnung
11: Ventilgehäuse
12: Kugellager
13: Dichtung

Claims

Drehschieberventil, insbesondere für geschwindigkeitsabhängige Servolenkungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Drehstab, einem Drehschieber und einer Steuerbuchse, wobei die Steuerbuchse auf ein Ritzel aufgepresst und der Drehstab in eine Drehstabbohrung des Ritzels eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbuchse (4) durch Umformen mit dem Ritzel (5) drehfest verbunden ist und der Drehstab (2) eine Verzahnung (10) aufweist, welche in die Drehstabbohrung (6) des Ritzels (5) eingepresst ist und den Drehstab (2) mit dem Ritzel (5) drehfest verbindet.
Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung als Kerbverzahnung (10) ausgebildet ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (5) einen wenigstens teilweise um seinen Außenumfang umlaufenden Rücksprung (7) auf weist, wobei die Steuerbuchse (4) derart umgeformt ist, dass das umgeformte Teilstück (4a) der Steuerbuchse (4) derart an dem Rücksprung (7) anliegt, dass eine Abziehsicherung ausgebildet ist, welche ein Abziehen der Steuerbuchse (4) entgegen der Einpressrichtung verhindert.
Drehschieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (5) eine Erhöhung (7) aufweist, welche um den Außenumfang des Ritzels (5) umläuft, wobei eine dem Ritzel (5) zugewandte Flanke der Erhöhung (7) wenigstens einen Teil des Rücksprungs (8) zur Anlage des umgeformten Teilstücks (4a) der Steuerbuchse (4) bildet.
Drehschieberventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Ritzel (5) zugewandte Ende der Steuerbuchse (4) über die Erhöhung (7) pressbar ist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (9) bzw. ein Absatz ausgebildet ist, welcher eine missbräuchliche Bewegung des Ritzels (5) in Richtung auf die Steuerbuchse (9) verhindert.
Drehschieberventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (5) mit dem Anschlag (9) ausgebildet oder versehen ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (9) einen geringen Abstand zu der Steuerbuchse (4) aufweist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur außenseitigen Abdichtung der Steuerbuchse (4) in Richtung auf das Ritzel (5) eine Dichtung (13) zwischen der Steuerbuchse (4) und einem Ventilgehäuse (11) eingebracht ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Steuerbuchse (4) und dem Ventilgehäuse (11) in einem dem Ritzel (5) zugewandten Endbereich ein Lager (12) angeordnet ist, wobei die Dichtung (13) an die von dem Ritzel (5) abgewandte Seite des Lagers (12) angrenzt und dieses abdichtet.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (5) induktiv gehärtet ist.
Verfahren zum Montieren eines Drehschieberventils, insbesondere für geschwindigkeitsabhängige Servolenkungen von Kraftfahrzeugen, auf ein Ritzel, wonach eine Steuerbuchse auf das Ritzel aufgepresst und ein Drehstab in eine Drehstabbohrung des Rit zels eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbuchse (4) durch Umformen drehfest mit dem Ritzel (5) verbunden wird, und der Drehstab (2) mit einer Verzahnung (10) versehen ist, welche derart in die Drehstabbohrung (6) eingepresst wird, dass das Ritzel (5) mit dem Drehstab (2) drehfest verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbuchse (4) über einen Rücksprung (8) des Ritzels (5) gepresst wird, wonach ein Teilstück (4a) der Steuerbuchse (4) derart umgeformt wird, dass das umgeformte Teilstück (4a) derart mit dem Rücksprung (8) in Verbindung steht, dass ein Abziehen der Steuerbuchse (4) entgegen der Einpressrichtung verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (5) induktiv gehärtet wird.