DE102006057577A1 - Servo valve assembly - Google Patents
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- B62D5/0835—Rotary valves characterised by means for actively influencing the deflection angle of the valve, e.g. depending on driving parameters
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Servoventilbaugruppe (10) mit einer Ventilwelle (16), die einen Druckmittelkanal (32) und eine erste Passfläche (24) aufweist, und einem Hydraulikmodul (12), das eine zweite Passfläche (30) aufweist, wobei die erste und zweite Passfläche (24, 30) in einem montierten Zustand so aneinander anliegen, dass die Ventilwelle (16) und das Hydraulikmodul (12) über eine Presspassung fest miteinander verbunden sind. Die Ventilwelle (16) weist dabei in der ersten Passfläche (24) wenigstens eine Bohrung (28) auf, die mit dem Druckmittelkanal (32) in Verbindung steht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Montage eines hülsenförmigen Hydraulikmoduls (12) an einer Ventilwelle (16) eines Servoventils (14).The invention relates to a servo valve assembly (10) having a valve shaft (16) having a pressure medium channel (32) and a first mating surface (24) and a hydraulic module (12) having a second mating surface (30), the first and second second fitting surface (24, 30) abut in an assembled state to each other so that the valve shaft (16) and the hydraulic module (12) are fixedly connected to each other via a press fit. The valve shaft (16) has in the first mating surface (24) at least one bore (28) which is in communication with the pressure medium channel (32). Moreover, the invention also relates to a method for mounting a sleeve-shaped hydraulic module (12) on a valve shaft (16) of a servo valve (14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Servoventilbaugruppe mit einer Ventilwelle, die einen Druckmittelkanal und eine erste Paßfläche aufweist, und einem Hydraulikmodul, das eine zweite Paßfläche aufweist, wobei die erste und zweite Paßfläche in einem montierten Zustand so aneinander anliegen, daß die Ventilwelle und das Hydraulikmodul über eine Preßpassung fest miteinander verbunden sind.The The invention relates to a servo valve assembly having a valve shaft, having a pressure medium channel and a first mating surface, and a hydraulic module, having a second mating surface, wherein the first and second mating surface in one mounted state abut each other so that the valve shaft and the hydraulic module via a press fit are firmly connected.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines hülsenförmigen Hydraulikmoduls an einer Ventilwelle eines Servoventils.Of Furthermore, the invention relates to a method for assembling a sleeve-shaped hydraulic module on a valve shaft of a servo valve.
Das Hydraulikmodul ermöglicht in Servoventilen die Beeinflussung des manuell aufzubringenden Lenkmoments in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder weiteren relevanten Parametern. Bei sogenannten Servoventilen mit hydraulischer Reaktion ist das Hydraulikmodul ein hydraulisches Reaktionsmodul, bei dem zusätzlich die mechanische Mittenzentrierung des Servoventils variiert werden kann. Durch eine Weiterentwicklung der Hydraulikmodule für Servoventile ist es in modernen Lenksystemen mittlerweile sogar möglich, den Lenkvorgang des Fahrzeugs von außen zu beeinflussen, unabhängig von einem Handmoment, welches der Fahrer ausübt. Eine solche vom Fahrer unabhängige Lenkungsbetätigung ist beispielsweise bei automatischen Einparkvorgängen nötig. Das Hydraulikmodul kann bei derartigen Servoventilen unverschieblich an der Ventilwelle befestigt werden, so daß eine Servoventilbaugruppe aus einem Servoventil und einem Hydraulikmodul entsteht. In diesem Fall umfaßt das Hydraulikmodul üblicherweise einen Kolben, der relativ zur Ventilwelle drehfest aber axial beweglich gehalten ist.The Hydraulic module allows In Servo valves, the influence on the manually applied steering torque dependent on from the vehicle speed and / or other relevant parameters. In so-called servo valves with hydraulic reaction is the Hydraulic module a hydraulic reaction module, in addition to the mechanical centering of the servo valve can be varied. Through a further development of the hydraulic modules for servo valves It is even possible in modern steering systems, the Steering process of the vehicle to influence from the outside, regardless of a hand moment, which the driver exercises. One from the driver independent steering operation is For example, in automatic parking required. The hydraulic module can in such servo valves immovably on the valve shaft be attached so that a Servo valve assembly consisting of a servo valve and a hydraulic module arises. In this case included the hydraulic module usually a piston which is rotationally fixed relative to the valve shaft but axially movable is held.
Zur Zeit sind verschiedene Verfahren bekannt, um zwischen der Eingangswelle und dem Hydraulikmodul eine feste Verbindung herzustellen. Eine Möglichkeit besteht darin, die beiden Bauteile durch Laserschweißen zu verbinden. Nachteile dieses Verfahrens sind die hohen Investitionskosten für eine Laserschweißvorrichtung sowie die Hitzeentwicklung im Bereich der Schweißnaht. Durch diese Hitzeentwicklung kann sich die Ventilwelle leicht verformen bzw. verwinden, so daß die Ventilwelle bzw. das Hydraulikmodul nicht mehr in der gewünschten Weise mit einer Ventilhülse zusammenwirken. Im Detail bedeutet dies, daß die am Hydraulikmodul und an der Ventilhülse vorgesehenen Angriffsflächen für zwischen dem Hydraulikmodul und der Ventilhülse befindliche kugelförmige Kopplungskörper so zueinander versetzt sind, daß ein Rückstellmoment zur Mittenzentrierung nicht mehr symmetrisch bezüglich einer Ventilmittenstellung ist. Darüber hinaus können durch die Hitzeentwicklung auch Ventildichtungen im Bereich der Schweißnaht beschädigt werden. Ein weiterer Nachteil des Laserschweißens ist die unlösbare Schweißverbindung zwischen der Ventilwelle und dem Hydraulikmodul. Eine zerstörungsfreie Demontage und Weiterverwendung der Ventilwelle und des Hydraulikmoduls sind praktisch unmöglich. Des weiteren können in der Schweißnaht Risse entstehen, da der Stahl für die Eingangswelle einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt aufweist, um eine in der Regel notwendige Induktionshärtung der Eingangswelle durchführen zu können.to Time, various methods are known to be between the input shaft and establish a firm connection to the hydraulic module. A possibility is to connect the two components by laser welding. Disadvantages of this method are the high investment costs for a laser welding device as well as the heat development in the area of the weld. By this heat development The valve shaft can easily deform or twist, so that the valve shaft or the hydraulic module no longer interact in the desired manner with a valve sleeve. In detail, this means that the on the hydraulic module and the valve sleeve provided attack surfaces for between spherical coupling body located in the hydraulic module and the valve sleeve so offset from each other, that a Restoring moment for centering no longer symmetrical with respect to a valve center position is. About that in addition, through the heat development will also damage valve seals in the area of the weld. Another disadvantage of laser welding is the permanent weld between the valve shaft and the hydraulic module. A nondestructive Disassembly and reuse of the valve shaft and the hydraulic module are practically impossible. Furthermore, you can in the weld Cracks occur because the steel is for the input shaft has a relatively high carbon content, to perform a generally necessary induction hardening of the input shaft can.
Zum Herstellen der Verbindung kann das Hydraulikmodul alternativ auch auf die Ventilwelle aufgeschrumpft werden. Infolge der notwendigen Erhitzung des Hydraulikmoduls ergeben sich dabei ähnliche Probleme wie beim Laserschweißen. Da sich das Hydraulikmodul außerdem (spätestens beim Kontakt mit der Ventilwelle) rasch abkühlt, ist die Zeitspanne zur präzisen Ausrichtung und Justierung der Bauteile relativ zueinander sehr kurz, so daß unter Umständen höhere Toleranzen in Kauf genommen werden müssen. Nach Ausbildung eines Schrumpfsitzes ist analog zum Laserschweißen ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung kaum möglich.To the Alternatively, the hydraulic module can also be connected Shrunk on the valve shaft. As a result of the necessary Heating of the hydraulic module are similar Problems like laser welding. Since the hydraulic module also (no later than on contact with the valve shaft) rapidly cools, is the time to precise Alignment and adjustment of the components relative to each other very much short, so that under circumstances higher Tolerances must be accepted. After training a Shrink fit is analogous to laser welding a non-destructive loosening of Connection barely possible.
Neben den genannten Verfahren ist es auch bekannt, die Ventilwelle und das Hydraulikmodul über eine Preßpassung zu verbinden. Problematisch ist dabei vor allem die präzise Ausrichtung der beiden Bauteile relativ zueinander, insbesondere in Umfangsrichtung der Ventilwelle. Dabei müssen zum Teil hohe Kräfte aufgebracht werden, was zu einer Verformung bzw. Verwindung des Hydraulikmoduls führen kann. Außerdem können sich die beiden Bauteile, welche vor dem Verpressen relativ zueinander ausgerichtet werden, beim Aufpressen des Hydraulikmoduls auf die Ventilwelle infolge von Fertigungstoleranzen in unvorhersehbarer Weise relativ zueinander verdrehen, so daß die anfangs präzise Ausrichtung nicht mehr gegeben ist. Des weiteren ist analog zu den vorgenannten Verfahren auch ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung schwierig, da die Paßflächen bei der Demontage beschädigt werden können.Next the said method, it is also known, the valve shaft and the hydraulic module over a press fit connect to. The main problem here is the precise alignment the two components relative to each other, in particular in the circumferential direction the valve shaft. It must partly high forces be applied, resulting in deformation or distortion of the Hydraulic module can lead. Furthermore can the two components, which before pressing relative to each other be aligned when pressing the hydraulic module on the Valve shaft as a result of manufacturing tolerances in unpredictable Turn way relative to each other, so that the initially precise alignment is not more is given. Furthermore, it is analogous to the aforementioned methods also a non-destructive Solve the Connection difficult because the mating surfaces at Dismantling damaged can be.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Servoventilbaugruppe, bei der ein Hydraulikmodul zuverlässig mit einer Ventilwelle verbunden ist, wobei die Verbindung zum einen eine exakte Positionierbarkeit des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle ermöglicht und zum anderen mit geringem Aufwand hergestellt und gelöst werden kann.task The invention is the creation of a servo valve assembly, in the one hydraulic module reliable is connected to a valve shaft, wherein the connection to a an exact positioning of the hydraulic module relative to the valve shaft allows and second, with little effort and be solved can.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Servoventilbaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Ventilwelle in der ersten Paßfläche wenigstens eine Bohrung aufweist, die mit dem Druckmittelkanal in Verbindung steht. Über den Druckmittelkanal und die Bohrung kann mit geringem Aufwand Druckmittel zwischen die erste und zweite Paßfläche gedrückt werden. Bei der Montage des Hydraulikmoduls an der Ventilwelle wird dadurch die Reibung zwischen den Paßflächen herabgesetzt, so daß eine exakte Positionierung der Bauteile relativ zueinander mit geringem Kraftaufwand möglich ist. Bei einer gewünschten Demontage läßt sich erneut Druckmittel zwischen die beiden Paßflächen pressen, wobei die geringere Reibung dann ein Entfernen des Hydraulikmoduls von der Ventilwelle zuläßt, ohne daß die jeweiligen Paßflächen beschädigt werden.According to the invention this object is achieved by a servo valve assembly of the type mentioned above, wherein the valve shaft in the first mating surface has at least one bore which communicates with the pressure medium channel. About the pressure fluid channel and the bore pressure medium between the first and second mating surface can be pressed with little effort. When mounting the Hydraulic module on the valve shaft is thereby reduced the friction between the mating surfaces, so that an exact positioning of the components relative to each other with little effort is possible. In a desired disassembly pressure medium can be pressed again between the two mating surfaces, the lower friction then allows removal of the hydraulic module of the valve shaft without the respective mating surfaces are damaged.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Paßfläche konisch ausgebildet. Somit kann durch eine axiale Verschiebung des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle die Festigkeit der Verbindung eingestellt werden. Darüber hinaus ist durch die konische Ausbildung der Paßflächen eine zerstörungsfreie Demontage der Servoventilbaugruppe, d.h. eine Demontage ohne Beschädigung der Paßflächen, besonders gut möglich.Preferably the first and second mating surfaces are conical educated. Thus, by an axial displacement of the hydraulic module relative to the valve shaft, the strength of the connection can be adjusted. About that In addition, by the conical design of the mating surfaces a non-destructive Disassembly of the servo valve assembly, i. disassembly without damaging the Mating surfaces, especially quite possible.
In einer Ausführungsform weist die Ventilwelle in der ersten Paßfläche eine umlaufende Kerbe auf, in der die wenigstens eine Bohrung vorgesehen ist. In Umfangsrichtung der Ventilwelle gesehen ergibt sich durch diese umlaufende Kerbe beim Einpressen des Druckmittels eine bessere Druckmittelverteilung über die erste und zweite Paßfläche.In an embodiment the valve shaft has a circumferential notch in the first mating surface, in which the at least one bore is provided. In the circumferential direction seen the valve shaft results from this circumferential notch when pressing the pressure medium a better pressure medium distribution over the first and second mating surface.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Druckmittelkanal im späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe ein Rücklaufkanal für Hydraulikfluid. Die Zuführung des Druckmittels erfolgt somit über einen Druckmittelkanal, der sowieso vorhanden ist, da er im späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe als Rücklaufkanal für Hydraulikfluid benötigt wird. Der Zusatzaufwand zur Verbesserung der Verbindung zwischen Hydraulikmodul und Ventilwelle beschränkt sich somit auf eine zusätzliche Bohrung in der Ventilwelle und eine optionale, umlaufende Kerbe an der Ventilwelle.In a further embodiment is the pressure medium channel in the later Operation of the servo valve assembly a return channel for hydraulic fluid. The feeder the pressure medium is thus over a pressure medium channel, which is present anyway, since it is in later operation the servo valve assembly as return channel for hydraulic fluid needed becomes. The overhead to improve the connection between Hydraulic module and valve shaft is thus limited to an additional Bore in the valve shaft and an optional circumferential notch at the valve shaft.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ventilwelle eine Ventilhülse, da es unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein kann, das Hydraulikmodul fest mit der Ventilhülse zu verbinden. Entsprechend muß bei einer solchen Servoventilbaugruppe die Ventilhülse zur Befestigung des Hydraulikmoduls angepaßt werden.In a further embodiment the valve shaft is a valve sleeve, as it is under certain circumstances may be advantageous to firmly connect the hydraulic module with the valve sleeve. Accordingly, at Such a servo valve assembly, the valve sleeve for mounting the hydraulic module are adapted.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe umfaßt die Erfindung darüber hinaus ein Verfahren zur Montage eines hülsenförmigen Hydraulikmoduls an einer Ventilwelle eines Servoventils, das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Das hülsenförmige Hydraulikmodul wird in axialer Richtung über die Ventilwelle geschoben, bis eine axiale Zwischenposition erreicht ist, in der eine erste Paßfläche der Ventilwelle an einer zweiten Paßfläche des Hydraulikmoduls anliegt;
- b) über einen Druckmittelkanal in der Ventilwelle wird zwischen die erste und zweite Paßfläche Druckmittel eingepreßt, so daß das hülsenförmige Hydraulikmodul aufgeweitet und/oder die Reibung zwischen der ersten und zweiten Paßfläche reduziert wird;
- c) das Hydraulikmodul wird relativ zur Ventilwelle in axialer Richtung und in Umfangsrichtung positioniert, und
- d) das Einpressen des Druckmittels wird beendet, nachdem das Hydraulikmodul die gewünschte Position relativ zur Ventilwelle eingenommen hat, so daß sich zwischen dem Hydraulikmodul und der Eingangswelle eine Preßpassung ausbilden kann, über die das Hydraulikmodul fest mit der Ventilwelle verbunden ist.
- a) The sleeve-shaped hydraulic module is pushed in the axial direction over the valve shaft until an axial intermediate position is reached, in which a first mating surface of the valve shaft rests against a second mating surface of the hydraulic module;
- b) via a pressure medium channel in the valve shaft pressure medium is pressed between the first and second mating surface, so that the sleeve-shaped hydraulic module expanded and / or the friction between the first and second mating surface is reduced;
- c) the hydraulic module is positioned relative to the valve shaft in the axial direction and in the circumferential direction, and
- d) the pressing of the pressure medium is terminated after the hydraulic module has assumed the desired position relative to the valve shaft, so that between the hydraulic module and the input shaft can form a press fit, via which the hydraulic module is fixedly connected to the valve shaft.
Durch dieses Verfahren wird das Hydraulikmodul einerseits über eine Preßpassung fest und zuverlässig mit der Ventilwelle verbunden; andererseits wird durch das Einpressen von Druckmittel das hülsenförmige Hydraulikmodul so aufgeweitet und/oder die Reibung zwischen der ersten und zweiten Paßfläche so reduziert, daß mit vergleichsweise geringer Kraft eine exakte Positionierung des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle in axialer Richtung und in Umfangsrichtung möglich ist.By This method is the hydraulic module on the one hand via a press fit firm and reliable connected to the valve shaft; on the other hand is by the pressing of pressure medium, the sleeve-shaped hydraulic module so widened and / or the friction between the first and second Mating surface so reduced that with comparatively low power exact positioning of the hydraulic module relative to the valve shaft in the axial direction and in the circumferential direction possible is.
Die beiden Paßflächen können konisch oder zylindrisch ausgebildet sein, wobei das Verfahren bei einer konischen Ausführung der Paßflächen Vorteile bei einer zerstörungsfreien Demontage der Servoventilbaugruppe, d.h. einer Demontage ohne Beschädigung der Paßflächen aufweist.The Both mating surfaces can be conical or cylindrical, wherein the method at a conical design the mating surfaces benefits a non-destructive Disassembly of the servo valve assembly, i. Disassembly without damaging the Has mating surfaces.
Vorzugsweise wird das Druckmittel im Schritt b) über wenigstens einen Druckmittelkanal eingepreßt, der im späteren Betrieb des Servoventils als Rücklaufkanal für Hydraulikfluid genutzt wird. Durch die Verwendung dieses sowieso vorhandenen Druckmittelkanals wird der Zusatzaufwand, der in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Montageverfahren entsteht, minimiert.Preferably is the pressure medium in step b) via at least one pressure medium channel pressed, in the later Operation of the servo valve as return channel for hydraulic fluid is being used. By using this anyway existing pressure medium channel is the additional expense associated with the assembly process of the invention arises, minimized.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird im Schritt c) eine gewünschte Vorspannung in axialer Richtung zwischen dem Hydraulikmodul und einer Ventilhülse eingestellt. Die exakte Positionierung des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle in Umfangsrichtung erfolgt somit in besonders effizienter Weise gleichzeitig mit dem Einstellen der gewünschten Vorspannung zwischen dem Hydraulikmodul und der Ventilhülse. Die Montage und die Ausrichtung der einzelnen Bauteile untereinander wird dadurch erheblich vereinfacht.In In a preferred variant of the method, in step c) a desired pretension is produced set in the axial direction between the hydraulic module and a valve sleeve. The exact positioning of the hydraulic module relative to the valve shaft in the circumferential direction thus takes place simultaneously in a particularly efficient manner with the setting of the desired Preload between the hydraulic module and the valve sleeve. The Assembly and alignment of the individual components with each other This simplifies considerably.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment with reference on the drawings. In these show:
Die
Der
prinzipielle Aufbau und das Funktionsprinzip eines Servoventils
Um
die Montage im Vergleich zu bestehenden Montageverfahren zu verbessern,
weist die Ventilwelle
Nachdem
das Hydraulikmodul
Die
einzelnen Verfahrensschritte zur Montage des hülsenförmigen Hydraulikmoduls
Gut
zu erkennen sind in der
In
einem ersten Verfahrensschritt (
In
einer Verfahrensvariante mit zylindrischen Paßflächen
In
einem zweiten Verfahrensschritt (
Während das
Druckmittel zwischen die erste Paßfläche
Das
Hydraulikmodul
Noch
wichtiger wie die axiale Ausrichtung des Hydraulikmoduls
Nachdem
das Hydraulikmodul
Die
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren werden
die aus dem Stand der Technik bekannten Montageprobleme beim Herstellen
der Verbindung zwischen dem Hydraulikmodul
Der
Druckmittelkanal
In
den
Neben
der in den
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