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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerstange zur Verbindung zweier Bauteile, wobei durch die Steuerstange Zug- und/oder Druckkräfte in axialer Richtung der Steuerstange zwischen den Bauteilen übertragbar sind. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Lenkventilanordnung mit einer derartigen Steuerstange. Damit betrifft die vorliegende Erfindung eine Lenkventilanordnung für eine Servolenkung mit einem Lenkgetriebe, dessen Abtriebsglied in Abhängigkeit von der Stellung eines Servoventils dadurch eine hydraulische Kraftunterstützung erfährt und die beim Lenkvorgang auf ein Antriebsglied des Lenkgetriebes einwirkende Reaktionskraft in eine Stellgröße für das Servoventil umgewandelt wird, indem das Antriebsglied über einen Hebel und eine Steuerstange mit dem Servoventil in Wirkverbindung steht.
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Aus der
DE 103 34 112 A1 ist eine derartige Lenkventilanordnung für eine Servolenkung bekannt, die einen als Steuerstange dienenden Betätigungsstößel aufweist. Der vorbekannte Betätigungsstößel, der als Verbindung zweier Bauteile zur Übertragung von Zug- und/oder Druckkräften die Funktion einer Steuerstange übernimmt, kann ausschließlich axiale Kräfte übertragen. Weniger vorteilhaft ist es bei dem vorbekannten Betätigungsstößel, dass ein Radialversatz oder ein Winkelfehler nicht ausgeglichen werden kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerstange sowie eine Lenkventilanordnung mit einer derartigen Steuerstange dahingehend zu verbessern, dass ein Radialversatz oder ein Winkelfehler zwischen den Bauteilen, die die Steuerstange miteinander verbindet, ausgeglichen werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Steuerstange mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuerstange mindestens einen flexiblen Abschnitt aufweist, so dass ein Radialversatz und/oder ein Winkelfehler zwischen den Bauteilen ausgeglichen wird.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei ist vorgesehen, dass die Steuerstange im Bereich des flexiblen Abschnitts mindestens eine spaltförmige Öffnung in radialer Richtung vollständig und in Umfangsrichtung nahezu vollständig durchbricht. Somit ist im flexiblen Abschnitt die spaltförmige Öffnung vollständig bis auf einen Steg vorgesehen.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass die spaltförmige Öffnung eine Hinterschnittgeometrie aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist die spaltförmige Öffnung mit Hilfe eines elektroerosiven Verfahrens in der Wandung des flexiblen Abschnitts ausgebildet.
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Die vorhin genannte Aufgabe wird auch durch eine Lenkventilanordnung gelöst, bei der die Steuerstange mindestens einen flexiblen Abschnitt aufweist, so dass ein Radialversatz und/oder ein Winkelfehler zwischen dem Hebel und dem Servoventil ausgeglichen wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lenkventilanordnung sind den Unteransprüchen 5 und 6 entnehmbar.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 eine Lenkventilanordnung aus dem Stand der Technik, bei der die erfindungsgemäße Steuerstange einsetzbar ist;
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2 eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Steuerstange;
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3 eine Perspektivdarstellung der erfindungsgemäßen Steuerstange und
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4 eine weitere Perspektivdarstellung mit
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In der 1 ist ein Arbeitszylinder 8 einer Servolenkung gezeigt, in dem entlang einer Achse 9 ein doppelt wirkender Lenkraftunterstützungskolben 6 gleitend verschiebbar gelagert ist. Der Lenkkraftunterstützungskolben 6 ist mit seinen beiden, aus dem Arbeitszylinder 8 hervorragenden Enden jeweils mit einem zugehörigen Lenkgestänge gekoppelt, das den gelenkten Rädern zugeordnet ist und nicht näher dargestellt ist. Der Lenkkraftunterstützungskolben 6 weist zwei Kolbenringe 10, 11 auf und bildet damit jeweils eine Arbeitskammer 12, 13, die jeweils über eine hydraulische Leitung 14, 15 mit Druckmittel beaufschlagbar sind.
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Wie 1 weiter entnehmbar ist, handelt es sich bei der Servolenkung um eine Zahnstangenlenkung. Daher weist der Lenkkraftunterstützungskolben 6 im Bereich zwischen den Kolbenringen 10, 11 eine Verzahnung 16 auf, die mit einem Antriebsritzel 7 in Eingriff steht und dieses kämmt. Das Antriebsritzel 7 wird von der Achse 17 getragen. Die Achse 17 und damit das Antriebsritzel 7 sind in einem Bauteil 18 gelagert. Das Bauteil 18 dient also als Lager für die das Antriebsritzel 7. Das Bauteil 18 ist derart ausgebildet und am Arbeitszylinder 8 befestigt ist, dass sich das Bauteil 18 aufgrund der eben erwähnten Lagerfunktion bei Einleitung einer Antriebskraft auf das Antriebsritzel 7 gerichtet verschiebt, was durch den Doppelpfeil 19 angedeutet ist.
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Die Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitskammer 12 oder 13 mit hydraulischem Druckmittel erfolgt über ein Servoventil 30, das vorzugsweise als Proportional-Servoventil ausgebildet ist. Dabei ist dieses Servoventil 30 von einem stetig verstellbaren 4/3-Wegeventil mit so genannter „geschlossener Mitte“ gebildet. Das bedeutet, dass in der in 1 gezeigten Neutralstellung „N“ der mit „P“ bezeichnete Druckanschluss geschlossen ist. Der am Anschluss „P“ anliegende Systemdruck unterliegt somit in der Schaltstellung „N“ keinerlei Leckage.
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Ein mit dem Bezugszeichen 20 versehener Hebel geht vom Bauteil 18 aus und trägt an seinem Ende eine Steuerstange 1, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Hebels 20 angeordnet ist. Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß 1 wird nachfolgend näher erläutert: So lange sich das Antriebsritzel 7 in Ruhe befindet, nimmt sowohl das Bauteil 18 als auch das Servoventil 30 seine Neutralstellung ein, in der die beiden Arbeitskammern 12, 13 der Servolenkung entlastet sind. Wenn das Lenkrad gedreht wird und sich dadurch auch das Antriebsritzel 7 entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn dreht, wirkt auf die Lagerung des Ritzels 7 bedingt durch die von den Rädern und das Lenkgestänge auf die Zahnstange 6 einwirkende Last eine nach links oder rechts gerichtete Reaktionskraft, die aufgrund der federnden Elastizität der biegeelastischen Zungenanordnung 22 dazu führt, dass das Bauteil 18 parallel zu sich selbst entlang der Richtung des Pfeils 19 ebenfalls nach links oder rechts verschoben wird. Die Richtung des Pfeils 19 ist proportional zum Lenkdrehmoment und entspricht weitestgehend der auf die Steuerstange 1 gegebene Stellgröße, die ebenfalls nach links oder rechts gerichtet ist und das Servoventil 30 betätigt.
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Da der Hebel 20 und das Servoventil 30 nicht immer rechtwinklig zueinander ausgerichtet werden können und darüber hinaus auch in verschiedenen Ebenen liegen können, ist es notwendig, dass die Steuerstange einen derartigen Radialversatz und möglicherweise auch Winkelfehler zwischen den beiden Bauteilen, nämlich dem Hebel 20 und dem Servoventil 30, ausgleicht. Dazu weist die Steuerstange 1 mindestens einen flexiblen Abschnitt A, B auf, wie es in 2 dargestellt ist. In den Abschnitten A, B ist die Steuerstange 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgebildet und weist eine Zylinderwand 4 auf. Eine andere Geometrie wie oval oder rechtwinklig ist grundsätzlich ebenfalls denkbar. Damit die Steuerstange 1 eine gewisse Flexibilität aufweisen kann, ist in der Zylinderwand 4 der zylinderförmigen Abschnitte A, B zwei spaltförmige Öffnungen S vorgesehen. Diese spaltförmige Öffnungen S durchdringen die Zylinderwand 4 in radialer Richtung vollständig. Das bedeutet, dass die Zylinderwand 4 nahezu rundum aufgeschlitzt ist, es bleibt lediglich ein Steg in einem Bereich C stehen. In Umfangsrichtung ist die spaltförmige Öffnung S nämlich nicht vollständig vorhanden. Wie es 2 weiter entnehmbar ist, ist die spaltförmige Öffnung auf einem kurzen Wegstück C jeweils nicht vorhanden. Die Stege in den Abschnitten C sind gegeneinander um 90° versetzt angeordnet, damit sich rechtwinklig zueinander angeordnete Drehachsen K1, K2 ergeben, wie anhand von 4 noch näher ausgeführt. Durch die spaltförmige Öffnung S weist die Steuerstange eine Flexibilität in senkrechter Richtung zu ihrer Längsachse L auf. Dadurch kann die Steuerstange 1 einen Radialversatz oder einen Winkelfehler zwischen zwei Bauteilen, mit denen sie verbunden ist, ausgleichen. Dabei ist die vorliegende Erfindung nicht auf das eingangs beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Steuerstange 1 kann vielmehr zwischen zwei beliebigen Bauteilen 2, 3, 20, 30 eingesetzt werden, zwischen denen Zug- und/oder Druckkräfte in axialer Richtung der Steuerstange 1 übertragen werden müssen. Wie 2 weiterhin entnehmbar ist, ist die spaltförmige Öffnung S hinterschnittig ausgebildet. Man kann diese hinterschnittige Ausbildung auch als Hinterschnittgeometrie D bezeichnen. Durch diese Hinterschnittgeometrie D bleibt die Funktion der Steuerstange 1 auch im Fall eines Bruchs im Bereich C erhalten: Sollte der Steg im Bereich C brechen, wäre die Steuerstange 1 gebrochen und es könnte keine axiale Kraftübertragung in Richtung der Längsachse L der Steuerstange 1 mehr stattfinden. Daher ist die Hinterschnittgeometrie D vorgesehen. Wie 2 unmittelbar entnehmbar ist, würde ein Bruch des Bereichs C dafür sorgen, dass die Steuerstange 1 nicht vollständig versagt, da sich die gegenüberliegenden Bereich der Hinterschnittgeometrie D der spaltförmigen Öffnung S gegenseitig stützen würden. Mit dieser Fangvorrichtung bleibt die Funktion der Steuerstange 1 bei einem Bruch des Bereichs C in jedem Fall erhalten.
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Die spaltförmige Öffnung S, die die Zylinderwand 4 bis auf den Steg im Bereich C vollständig durchbricht, wird mit Hilfe eines elektroerosiven Verfahrens in der Zylinderwand 4 ausgebildet. Elektroerosive Verfahren, die man auch als Erodieren bezeichnet, werden zur hochpräzisen Materialbearbeitung genutzt.
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In 3 ist eine perspektivische Darstellung der Steuerstange 1 dargestellt und dabei wird verdeutlicht, dass die Steuerstange 1 lediglich zwischen zwei Bauteilen 2, 3 anzuordnen ist, zwischen denen Zug- und/oder Druckkräfte in axialer Richtung der Längsachse L der Steuerstange 1 übertragbar sein müssen. Wie bereits erwähnt, wird durch die spaltförmige Öffnung S erreicht, dass ein Radialversatz zwischen den Bauteilen 2, 3 oder ein Winkelfehler zwischen den beweglichen Bauteilen 2, 3 ausgeglichen wird. Gleichzeitig wird eine axiale Kraftübertragung gewährleistet.
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In 4 sind zwei Drehachsen K1, K2 eingezeichnet. Es wird dabei noch einmal verdeutlicht, dass sich die Drehachse K1, K2, jeweils im Bereich C1, C2 des Stegs befindet. Da der Spalt S umlaufend ausgebildet ist und lediglich der Steg C1 stehen bleibt, muss sich in diesem Bereich auch die Drehachse K1 befinden. Da der andere Steg C2 um 90° versetzt angeordnet ist, sind dessen Drehachse K2 und die eben beschriebene Drehachse K1 orthogonal zueinander.
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Der Hauptgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerstange 1 zur Übertragung von Zug- und/oder Druckkräften darzustellen, die mindestens einen flexiblen Abschnitt A, B aufweist, so dass eine senkrechte Abweichung zur Längsachse L der Steuerstange 1 wie einen Radialversatz oder einen Winkelfehler ausgeglichen werden können. Dazu ist in der Steuerstange 1 eine spaltförmige Öffnung S vorgesehen. Die Kraftübertragung in axialer Richtung L der Steuerstange 1 findet über die Stege im Bereich C statt. Die Bereiche A und B weisen jeweils 2 rechtwinklig zueinander angeordnete Spaltpaare S auf. Dabei sind die Stege im Bereich C zueinander um 90° versetzt angeordnet, sodass die Drehachsen K1, K2 senkrecht zueinander angeordnet sind. Durch diese Maßnahme können Winkelfehler in beliebiger Richtung zur Längsachse L ausgeglichen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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