DE19903511A1

DE19903511A1 - Stellmotor mit einer Abschalteinrichtung

Info

Publication number: DE19903511A1
Application number: DE1999103511
Authority: DE
Inventors: Jens-Uwe Hafermalz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellmotor mit einem Servozylinder (1) mit zwei durch einen Arbeitskolben (3) von einander getrennten Druckräumen (12, 13) und mit einer Abschalteinrichtung für den Arbeitskolben (3), insbesondere für eine Hilfskraftlenkvorrichtung. Ein Loskolben (5) ist auf dem Arbeitskolben (3) begrenzt verschiebbar angeordnet. Der Loskolben (5) dichtet mit seinen Stirnseiten einen Umgehungskanal (8) zum jeweils entlasteten Druckraum (12, 13) an einer Dichtkante (5, 6) des Arbeitskolbens (3) ab. In den beiden Endstellungen des Servozylinders (1) befindet sich eine Buchse (14, 15), die den Loskolben (5) von einer Dichtkante (6, 7) abdrückt, so daß beide Druckräume (12, 13) miteinander in Verbindung treten. Zwischen dem Loskolben (5) und dem Arbeitskolben (3) ist eine Schraubendruckfeder (11) derart angeordnet, daß bei einem Druckausgleich zwischen den beiden Druckräumen (12, 13) zwischen den Längsachsen des Loskolbens (5) und des Arbeitskolbens (3) ein Winkel besteht und bei unterschiedlichen Drücken in den beiden Druckräumen (12, 13) die Längsachsen des Loskolbens (5) und des Arbeitskolbens (3) miteinander fluchten. Dadurch werden Momentensprünge und Geräusche beim Beginn einer Bewegung des Arbeitskolbens vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen oder hy draulischen Stellmotor, in welchem eine Abschalteinrichtung in den Endlagen eines Arbeitskolbens vorgesehen ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. In der vorliegenden Aus führung betrifft die Erfindung einen Stellmotor für eine Hilfskraftlenkvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit einer Druckölpumpe, einem Lenkventil und einem Servomo tor.

Derartige Abschalteinrichtungen sollen das harte An laufen eines Arbeitskolbens gegen die Endanschläge verhin dern, weil damit Geräusche verbunden sind. Beim Anlaufen des Arbeitskolbens an die Endanschläge steigt der Pumpen druck in unzulässiger Weise auf einen Höchstwert an, so daß ein in der Druckölpumpe eingebautes Überdruckventil an spricht. Wenn das Lenkventil in diesem Betriebszustand län gere Zeit ausgelenkt bleibt, kann dabei die Pumpe durch thermische Überlastung Schaden nehmen.

Ein Stellmotor mit einer Abschalteinrichtung für eine Hilfskraftlenkung ist z. B. aus der WO 98 22 718 A1 bekannt. Hier ist ein ringförmiger Loskolben auf dem Arbeitskolben angeordnet und um einen begrenzten Weg verschiebbar. Der Loskolben dichtet mit seinen Stirnseiten einen Umgehungska nal zum jeweils entlasteten Druckraum an einer Dichtkante des Arbeitskolbens ab. In den beiden Endstellungen des Ser vozylinders befindet sich eine Buchse, die den Loskolben von einer Dichtkante abdrückt, so daß beide Druckräume mit einander in Verbindung treten.

Bei dem bekannten Stellmotor kann um die Geradeaus fahrtstellung herum ein Momentensprung und ein damit ver bundenes Schnapp-Geräusch auftreten. Der Momentensprung entsteht durch Reibkräfte, die eine spontane Bewegung des Loskolbens bei einem Druckwechsel von einem Druckraum zum anderen behindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ab schalteinrichtung so auszubilden, daß ein Momentensprung verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn zeichnete Hilfskraftlenkvorrichtung gelöst. Die Lösung er folgt dadurch, daß zwischen dem Loskolben und dem Arbeits kolben wenigstens eine Druckfeder derart angeordnet ist, daß bei einem wenigstens nahezu vollständigen Druckaus gleich zwischen den beiden Druckräumen zwischen der Längs achse des Loskolbens und der Längsachse des Arbeitskolbens ein Winkel besteht und bei unterschiedlichen Drücken in den beiden Druckräumen die Längsachsen des Loskolbens und des Arbeitskolbens miteinander fluchten. Durch die Schräglage des Loskolbens gegenüber dem Servozylinder wird ein Haften der beiden Teile aneinander sicher vermieden, so daß bei einem Druckwechsel kein Haftmoment überwunden werden muß.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Besonders einfach läßt sich die Druckfeder anordnen, wenn sie als Schraubendruckfeder ausgebildet und in einer Bohrung des Loskolbens zwischen dem Loskolben und dem Arbeitskolben eingesetzt ist. Wenn zwei Druckfedern als Schraubendruckfe dern am Umfang des Loskolbens um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, dann läßt sich die Schräglage des Loskol bens gegenüber dem Servozylinder sehr genau definieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu tert.

Es zeigen:

Fig. 1 den Servozylinder einer Hilfskraftlenkvor richtung im Schnitt mit der erfindungsgemä ßen Abschaltvorrichtung;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Arbeits kolbens nach Fig. 1.

In einem Servozylinder 1 ist ein auf einer Kolbenstan ge 2 befestigter Arbeitskolben 3 geführt. An die Kolben stange 2 kann sich eine nicht dargestellte Zahnstange fluchtend anschließen. Der Arbeitskolben 3 ist in einer Ebene senkrecht zu seiner Längsachse geteilt. Der Arbeits kolben 3 ist auf der Kolbenstange 2 beispielsweise durch Rollieren oder Kneten formschlüssig befestigt. Der Arbeits kolben 3 enthält eine Nut 4, in der ein Loskolben 5 mit Dichtringen 5A, 5B begrenzt axial verschieblich eingesetzt ist.

Der Arbeitskolben 3 dichtet mit Dichtkanten 6 oder 7 an einer der Stirnflächen des Loskolbens 5 einen Umgehungs kanal 8 ab. Der Umgehungskanal 8 ist in Form einer oder mehrerer Längsnuten oder als Ringspalt im Arbeitskolben 3 oder im Loskolben 5 eingearbeitet.

In wenigstens einer Bohrung 10 des Loskolbens 5 ist wenigstens eine Druckfeder in der Form einer Schrauben druckfeder 11 eingesetzt. Anstelle einer Schraubendruckfe der können andere Arten von Druckfedern verwendet werden, beispielsweise eine Gummidruckfeder. Die Funktion und Wir kungsweise der Druckfeder wird weiter unten näher beschrie ben.

Der Loskolben 5 und der Arbeitskolben 3 trennen in dem Servozylinder 1 zwei Druckräume 12 und 13 von einander.

An jedem Ende des Servozylinders 1 ist eine Buchse 14 und 15 mit einem abgesetzten Bund 16 und 17 und einem Endanschlag 25, 26 eingebaut. Die Buchse 14, 15 hat außer dem die Aufgabe, über eine Ringnut 18, 20 und eine Boh rung 21, 22 eine Verbindung von einem Ölanschluß 23, 24 in den Druckraum 12 oder 13 herzustellen.

Wenn der Arbeitskolben 3 in der einen Stellung eines nicht dargestellten Lenkventiles durch den Betriebsdruck beispielsweise in dem Druckraum 12 in Richtung der rechten Endlage gedrückt wird, befindet sich der Loskolben 5 in Abdichtstellung an der Dichtkante 7. Der Betriebsdruck im Druckraum 12 kann sich durch die geschlossene Dichtkante 7 nicht zum Druckraum 13 entspannen. Der Arbeitskolben 3 mit dem Loskolben 5 bewegt sich bis zur Buchse 15. Am Endan schlag 26 stößt der Bund 17 der Buchse 15 gegen den Loskol ben 5 und verschiebt diesen in eine Mittellage, in der die Dichtkante 7 geöffnet wird. Der Betriebsdruck in dem Druck raum 12 entspannt sich daraufhin durch den offenen Umge hungskanal 8 über den Druckraum 13 und über den Ölan schluß 24 zu einem nicht dargestellten Ölbehälter. Das an der Dichtkante 6 nahezu drucklos vorbeiströmende Rücklauföl hält den Loskolben 5 in der geöffneten Stellung am Bund 17.

Soll aus dieser rechten Endlage wieder zurückgelenkt werden, so verstellt man das Lenkventil mit der Drehung des nicht dargestellten Lenkhandrades in die Gegenrichtung. Darauf strömt Druckmittel unter Betriebsdruck über den Ölanschluß 24 in den Druckraum 13 ein und der Loskolben 5 wird gegen die Dichtkante 6 gedrückt. Daraufhin bewegt sich der Arbeitskolben 3 zusammen mit dem Loskolben 5 nach links. Mit der erfindungsgemäßen Hilfskraftlenkung läßt sich nach Verschieben des Loskolbens 5 gegen die Dichtkan te 6 oder 7 mit Servokraft aus den Endstellungen zurücklen ken.

Durch die Schraubendruckfeder 11 wird in einem druck losen Zustand des Servozylinders 1, bzw. bei einem wenig stens nahezu vollständigen Druckausgleich zwischen den bei den Druckräumen 12 und 13 des Servozylinders 1, der Loskol ben 5 in Bezug auf den Arbeitskolben 3 schräggestellt. Beim Lenken um die Geradeausfahrtstellung wird der Druck in ei nem Druckraum auf den Durchlaufdruck heruntergefahren. In dem anderen Druckraum wird der Betriebsdruck aufgebaut. Dabei unterstützen die Druckfedern das Lösen des Loskol bens 5 von der einen Dichtkante des Arbeitskolbens 3 zu der anderen Dichtkante des Arbeitskolbens 3. Durch die Druck feder wird der Loskolben 5 in eine Lage gebracht, in der kurzzeitig eine Verbindung zwischen den beiden Druckräu men 12 und 13 besteht. Dadurch ist ein harmonischer Druck aufbau ohne Momentensprung und Geräusch auch bei hohen Lenkgeschwindigkeiten möglich. Wenn zwei Druckfedern als Schraubendruckfedern am Umfang Loskolbens um 180° versetzt zueinander angeordnet sind, dann läßt sich die Schräglage des Loskolbens gegenüber dem Servozylinder sehr genau defi nieren.

Bezugszeichen

1

Servozylinder

2

Kolbenstange

3

Arbeitskolben

4

Nut

5

Loskolben

5

A Dichtring

5

B Dichtring

6

Dichtkante

7

Dichtkante

8

Umgehungskanal

9

-

10

Bohrung

11

Schraubendruckfeder

12

Druckraum

13

Druckraum

14

Buchse

15

Buchse

16

Bund

17

Bund

18

Ringnut

19

-

20

Ringnut

21

Bohrung

22

Bohrung

23

Ölanschluß

24

Ölanschluß

25

Endanschlag

26

Endanschlag

Claims

1. Stellmotor mit einem Servozylinder (1) mit zwei durch einen Arbeitskolben (3) von einander getrennten Druckräumen (12 und 13) und mit einer Abschalteinrichtung für den Arbeitskolben (3), insbesondere für eine Hilfs kraftlenkvorrichtung mit einer Druckölpumpe, einem Lenkven til und einem Servomotor, mit folgenden Merkmalen:

- Ein ringförmiger Loskolben (5), der auf dem Arbeits kolben (3) angeordnet und um einen begrenzten Weg auf dem Arbeitskolben (3) verschiebbar ist, dichtet mit seinen Stirnseiten einen Umgehungskanal (8) zum je weils entlasteten Druckraum (12 oder 13) an einer Dichtkante (5, 6) des Arbeitskolbens (3) ab;
- in den beiden Endstellungen des Servozylinders (1) befindet sich eine Buchse (14 und 15), die den Loskol ben (5) von einer Dichtkante (6 oder 7) abdrückt, so daß beide Druckräume (12 und 13) über den Umgehungska nal miteinander in Verbindung treten,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- zwischen dem Loskolben (5) und dem Arbeitskolben (3) ist wenigstens eine Druckfeder derart angeordnet, daß bei einem wenigstens nahezu vollständigen Druckaus gleich zwischen den beiden Druckräumen (12 und 13) zwischen der Längsachse des Loskolbens (5) und der Längsachse des Arbeitskolbens (3) ein Winkel besteht und bei unterschiedlichen Drücken in den beiden Druck räumen (12 und 13) die Längsachsen des Loskolbens (5) und des Arbeitskolbens (3) miteinander fluchten.

2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Druckfeder als Schraubendruck feder (11) ausgebildet und in einer Bohrung (10) des Los kolbens (5) zwischen dem Loskolben (5) und dem Arbeitskol ben (3) eingesetzt ist.

3. Stellmotor nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei Druckfedern als Schrauben druckfedern (11) am Umfang Loskolbens (5) um 180° versetzt zueinander angeordnet sind.