DE2148054A1

DE2148054A1 - Steuerventil für Servo Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2148054A1
Application number: DE19712148054
Authority: DE
Inventors: James J Livonia Mich Duffy (V St A)
Original assignee: Ford Werke AG, 5000 Köln
Priority date: 1970-11-17
Filing date: 1971-09-25
Publication date: 1972-05-18
Also published as: US3672259A; DE2148054B2; GB1317233A; CA936440A; JPS5443252B1

Description

Patentanmeldung Steuerventil für Servo - Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für Servo - Lenkgetriebe mit einem in einem Zylinder axial verschiebbaren und wechselseitig mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolben, der über eine Verzahnung mit einem an einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden Ausgangewelle angeordneten Zahnsegment zusammenwirkt, einer zum Teil innerhalb des Kolbens verlaufenden und mit diesem über ein Kugelumlauf-Sch raub engetriebe verbundenen Hohlwelle, einer über einen innerhalb der Hohlwelle verlaufenden Torsionsstab mit deren abliegenden Ende fest verbundenen Eingangswelle und einer die Eingangswelle umgebenden und in einer Ventilbohrung in einem im Lenkgetriebegehäuse befestigten Ventilgehäuse verschiebbaren Ventilhülse, die über Steuerbünde die wechselseitige Beaufschlagung des Kolbens steuert.

Steuerventile für Servo-Lenkgetriebe der eingangs genannten Art sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.

US-187 / 16. September 1971

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Sitz uar Q«««Htch«ft: KMn · Raglatargarlcht Köln, HRB 04 ■ Vörtitzandar dt« Auflichttratet: Max lieber ■ Warttand: John A. Banning, \toraSzand*r Dr. Klau« B. Armdick ■ Hant-AdoH Bartrwlmch · Wildamar Ebart ■ WKhalm Indan ■ Alfred Ungar - Hana Schaberser

8teNvertratend: Hortt Bargamann ■ Hant-vJoachim Lahmann

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil für Servo - Lenkgetriebe wie es z. B. in unserer amerikanischen Patentschrift 3 292 499 gezeigt ist, derart zu verbessern, dass die Ansprech-Empfindlichkeit auf wechselnde, vom Fahrer der Lenkwelle mitgeteilte Lenkbewegungen erhöht wird.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Steuerring m:; der Eingangswelle über eine Kerbverzahnung und mit dem anliegenden Enci der Hohlwelle über eine Schraubverzahnung verbunden ist und die Ventilhü -e über eine sich an der Eingangswelle abstützende Feder in ständiger Anlage gegen den Steuerring gehalten ist, so dass die Ventilhülse bei einer durch eine elastische Verdrehung des Torsionsstabes bewirkten Relativdrehung von Eingangswelle und Hohlwelle und einer daraus folgenden Axialbewegung des Steuerringes dem Steuerring spielfrei folgt.

Der Steuerring ist hierbei mit einem Hilf ssteuerring verbunden, der über in eineNut der Ventilhülse eingreifende Arme die Ventilhülse formschlüssig mitnimmt.

Die Steuerbünde der Ventilbohrung und der Ventilhülse sind hierbei scharfkantig ausgebildet.

Bei einem Steuerventil gemäss der Erfindung ist dafür Sorge getragen, dass die die wechselseitige Beaufschlagung des Kolbens steuernde Ventilhülse jeder noch so geringen Axialbewegung des Steuerringes spielfrei folgt und somit die Ansprech- Empfindlichkeit des Servo-Lenkgetriebes auf Lenkbewegungen des Fahrers wesentlich erhöht wird.

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Servo-Lenkgetriebe mit einem erfindungsgemässen Steuerventil.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1

Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Schnitt durch das erfindungsgemässe Steuerventil in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die miteinander verbundenen Steuerringe. Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Steuerringe nach Fig. 4. Fig. 6 zeige eine Frontalansicht der Steuerringe nach Fig. 4.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Lenkgetriebegehäuse mit 10 bezeichnet. In einem im Lenkgetriebegehäuse 10 gebildeten Zylinder 12 ist ein axial verschiebbarer Kolben 14 angeordnet. Das Gehäuse 10 ist mit einer Endwand 16 versehen, die mit dem linken Ende 18 des Kolbens 14 zusammenwirkt, um eine erste Druckkammer 20 zu bilden. Das rechte Ende des Gehäuses 10 ist mit einer öffnung versehen, in der ein Ventilgehäuse 22 befestigt ist. Das Ventilgehäuse 22 bildet mit dem rechten Ende 24 des Kolbens 14 eine zweite Druckkammer 26.

Eine Seite des Kolbens 14 ist mit einer Verzahnung 28 versehen, die eine Zahnstange bildet. Die Verzahnung 28 steht in Eingriff mit Zähnen 30 eines Zahnsegmentes 32. Das Zahnsegment 32 ist auf einer Ausgangswelle 34 angeordnet, die senkrecht zur geometrischen Achse des Kolbens 14 · erläuft. Das Gehäuse 10 ist hierbei wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, mit öffn ngen 36 und 38 zur Aufnahme der Ausgangswelle 34 versehen. Die Ausgang.jwelle ist an einem Ende mit einer Kerb verzahnung 40 versehen, die sich ausserhalb des Gehäuses 10 erstreckt und über die eine treibende Verbindung US-187 /16. September 1971 - 4 -

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mit dem Lenkungsgestänge der zu lenkenden Räder des Kraftfahrzeuges hergestellt werden kann. Das andere Ende der Ausgangswelle 34 ist in einer Lagerbohrung 42 drehbar gelagert, die in einem in der öffnung 36 des Gehäuses 10 angeordneten Verschlussteil 44 ausgebildet ist. Im Verschlussteil 44 ist weiterhin eine Einstellschraube 46 angeordnet, über die das. Zahnsegment 32 spielfrei eingestellt werden kann. Die Zähne 30 des Zahnsegmente β 32 stehen in Eingriff mit der Verzahnung 28 des Kolbens 14, wobei die Verzahnung 28, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, gegenüber der Achse der Auegangswelle 34 geneigt ist.

^ Der Kolben 14 weist eine Mittelbohrung 48 auf, die mit einer inneren

Schraubennut 50 versehen ist. In der Mittelbohrung 48 ist eine Hohlwelle 52 mit einer äusseren Schraubennut angeordnet. Kugeln 54 sind zwischen den Schraubennuten in der Mittelbohrung 48 des Kolbens 14 und der Hohlwelle 52 in Form eines Kugelumlauf-Schraubengetriebes angeordnet. Das Kugelumlauf-Schraubengetriebe stellt somit eine nahezu reibungsfreie treibende Verbindung zwischen der Hohlwelle 52 und dem Kolben 14 her. Das eine Ende der Mittelbohrung 48 des Kolbens 14 ist über ein Verschlussteil 55 verschlossen, um die Druckkammer 20 von der Mittelbohrung 48 abzutrennen.

Das in der Mittelbohrung 48 des Kolbens 14 liegende Ende der Hohlwelle 52 " ist über einen Kerbstift 60 drehfest mit dem einen Ende eines innerhalb der

Hohlwelle verlaufenden Torsionsstabes 56 verbunden. Das andere Ende des Torsionsstabes 56 erstreckt sich in eine Mittelbohrung der Eingangswelle und ist mit dieser ebenfalls über einen Kerbstift 60 drehfest verbunden.

Eine Ventilhülse 62 ist die Eingangswelle 58 umgebend im Ventilgehäuse 22 angeordnet. Sie ist mit Steuerbünden 64, 66 und 68 versehen, die mit Steuerbünden in einer Ventilbohrung 70 im Ventilgehäuse 22 zusammenwirken.

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Ein Druckmittel-Zufuhrkanal 72 ist im Ventilgehäuse 22 angeordnet und führt Druckmittel in eine Ringnut 74, die zwischen den beiden Bünden 66 und 68 gebildet ist. Eine Ringnut 76 im Ventilgehäuse 22wirkt mit dem Steuerbund 68 zusammen. Die Ringnut 76 steht über einen Kanal 78 im Ventilgehäuse 22 und über einen....Kanal 80 im Gehäuse 10 mit der Druckkammer 20 am linken Ende des Kolbens 14 in Verbindung.

Eine zweite Ringnut 82 im Ventilgehäuse 22 wirkt mit dem Steuerbund 66 zusammen. Die Ringnut 82 steht über einen Kanal 84 im Ventilgehäuse 22 mit der Druckkammer 26 am linken Ende des Kolbens 14 in Verbindung.

Ein Druckmittel-Rückflusskanal 86 ist am rechten Ende der Ventilhülee 62 durch den Ringspalt zwischen der Ventilbohrung 70 und der Eingangswelle 58 gebildet und steht in Verbindung mit einem Auslass 88. Der Rückflusskanal 86 steht hierbei über den Ringspalt zwischen der Ventilhülse und der Eingangswelle 58 auch mit der Ventilbohrung an der linken Seite der Ventilhülse 62 in Verbindung.

Bei einer Bewegung der Ventilhülse 62 nach rechts wird eine Verbindung zwischen dem Zufuhrkanal 72 und der Ringnut 76 vergrössert, während eine Verbindung zwischen der Ringnut 82 und dem Auslass 88 verringert wird. Dadurch ergibt sich in der Druckkammer 20 eine Druckerhöhung, wodurch der Kolben 14 nach rechts verschoben wird. Gleichzeitig wird die Verbin- ' dung zwischen der Ringnut 82 und dem Zufuhrkanal 72 verringert und die Verbindung zwischen der Ringnut 82 und dem Auslass 88 vergrössert. Das ergibt eine Druckverringerung in der Druckkammer 26. In umgekehrter Weise wird sobald die Ventilhülee 62 nach links verschoben wird, eine Druckerhöhung in der Druckkammer 26 und eine Druckverringerung in der Druckkammer 20 eintreten, wodurch der Kolben 14 nach links verschoben wird.

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Das rechte Ende der Eingangswelle 58 ist in einer Mittelbohrung des Ventilgehäuses 22 über ein Lager 90 drehbar gelagert und über eine Dichtung 92 abgedichtet.

Die Hohlwelle 52 ist mit einer Innenkerb verzahnung 96 versehen, die mit einer Aus senkerb verzahnung 94 an der Eingangswelle 58 im Eingriff steht. Am äusseren Umfang des rechten Endes 98 der Hohlwelle 52 ist eine Aussenechraubenverzahnung 100 angeordnet, die mehrere Schraubengänge, vorzugsweise drei aufweist. Die Aussenschraubenverzahnung 100 steht in Eingriff _ mit einer Innenschraubenverzahnung 112, die am linken inneren Umfang des

Steuerringes 102 angeordnet ist. Der Steuerring 102 ist in seiner Nabe mit einer Innenkerbverzahnung 103 versehen, die mit der Aussenkerbverzahnung 94 der Eingangswelle 58 im Eingriff steht.

Ein Hilf s Steuer ring 104 ist mit dem Sieuerring 102 verbunden. Er ist mit zwei Armen 106 versehen, die sich axial durch öffnungen 108 im Steuerring 102 erstrecken und nach einwärts abgebogen sind und in eine Nut 110 in der Ventilhülse 62 eingreifen.

Eine Feder 109 ist zwischen einer Schulter der Eingangswelle 58 und der ^ Ventilhülse 62 angeordnet. Die Feder 58 soll jedes Spiel zwischen der Ventilhülse 62 und dem Steuerring 102 beseitigen, der wieder über seine Innenschraubenverzahnung 112 in Eingriff mit der Aussenschraubenverzahnung an der Hohlwelle 52 steht.

Die Innenschraubenverzahnung 112 des Steuerringes 102 kann sich hierbei nur über einen bestimmten Bereich des Innenumfanges erstrecken und unmittelbar beim Prägen des Steuerringes 102 hergestellt werden.

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Sobald ein Drehmoment auf die Eingangswelle 58 ausgeübt wird, wird dieses durch den Toreionsstab 56 direkt auf die Hohlwelle 52 übertragen. Hierbei wird sich der Toreions stab 56 elastisch verdrehen. Sobald diese elastische Verdrehung eintritt, tritt eine Relativdrehung des Steuer ringes 102 gegenüber dem rechten Ende 98 der Hohlwelle 52 auf. Diese Relativdrehung bewirkt durch die Schraubenverbindung zwischen der Hohlwelle 52 und dem Steuerring 102 eine axiale Verschiebung der Ventilhülse 62. Wird ein Drehmoment in Rechtedrehung auf die Eingangswelle 58 ausgeübt, so wird der Steuerring 102 nach links bewegt. Die Feder 109 hält hierbei die Ventilhülse 62 in ständiger Anlage gegen den Steuerring 102, so dass die Ventilhtilse 62 dem Steuerring 102 spielfrei folgt. Eine solche Verschiebung der Steuerhülse 62 ergibt eine Druckerhöhung in der Druckkammer 20 und eine Druckverminderung in der Druckkammer 26, wie es vorhergehend bereits erläutert wurde.

Wird ein Drehmoment in Linksdrehung auf die Eingangswelle 58 ausgeübt, so bewirkt die Schraubverbindung zwischen dem Steuerring 102 und der Hohlwelle 52 ein axiales Verschieben des Steuerringes 102 nach rechts. Die axiale Bewegung des Steuerringes 102 wird unmittelbar auf die Ventilhülse 62 übertragen und diese hierbei entgegen der Kraft der Feder 109 nach rechts verschoben. Dadurch ergibt sich eine Druckerhöhung in der Druckkammer 26 und eine Druckverminderung in der Druckkammer 20, wie es bereits vorhergehend erläutert wurde.

Sollte die Ventilhülse 62 aus irgendeinem Grunde hängenbleiben, während sich der Steuerring 102 nach links bewegt, so sorgen die Arme 106 des Hilf s Steuer ringes 104, die in die Nut 110 der Ventilhülse 62 eingreifen, dafür, dass die Ventilhülse 62 der Bewegung des Steuerringes 102 folgt.

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Bei dem erfindungsgemässen Steuerventil tritt zwischen den beiden Enden der die Ventilhülse 62 belastenden Feder 109 keine Relativdrehung auf, so dass störende Reibungseinflüsse vermieden werden. Das erfindungsgemässe Steuerventil sorgt durch die Feder 109 für ein ständiges spielfreies Anliegen der Ventilhülse 62 an den Steuerring 102 und ergibt hierdurch eine Erhöhung der Ansprech-Empfindlichkeit des Servo-Lenkgetriebes auf Lenkbewegungen des Fahrers.

Bei einem erfindungsgemässen Steuerventil ist es möglich, die Steuerbünde der Ventilhülse 62 scharfkantig und nicht wie früher üblich abgeschrägt auszuführen. Ebenso können die Steuerbünde in der Ventilbohrung 70 scharfkantig ausgeführt werden. Diese scharfkantige Ausführung vermindert weiterhin unerwünschte Leckverluste. Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemässen Steuerringe kann eine Ventilhülse mit geringerem Durchmesser verwendet werden, was wieder !,ockverluste verringert.

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Claims

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Patentansprüche

Steuerventil für Servo-Lenkgetriebe, mit einem in einem Zylinder axial verschiebbaren und wechselseitig mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolben, der über eine Verzahnung mit einem an einer senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden Ausgangswelle an ge« ordneten Zahnsegment zusammenwirkt, einer zum Teil innerhalb des Kolbens verlaufenden und mit diesem über ein Kugelumlauf-Schraubengetriebe verbundenen Hohlwelle, einer über einen innerhalb der Hohlwelle verlaufenden Torsionsstab mit deren abliegenden Ende drehfest verbundenen Eingangswelle und einer die Eingangswelle umgebenden und in einer Ventilbohrung in einem im Lenkgetriebegehäuse befestigten Ventilgehäuse verschiebbaren Ventilhülse, die über Steuerbünde die wechselseitige Beaufschlagung des Kolbens steuert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerring (102) mit der Eingangswelle (58) über eine Kerbverzahnung (103/94) und mit dem anliegenden Ende (98) der Hohlwelle (52) über eine Schraubenverzahnung (112/100) verbunden ist und die Ventilhülse (62) über eine sich ander Eingangswelle (58) abstützende Feder (109) in ständiger Anlage gegen den Steuerring (102) gehalten ist.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerring (102) mit einem Hilfssteuerring (104) verbunden ist, der über in eine Nut (110) der Ventilhülse (62) eingreifende Arme (106) die Ventilhülse (62) formschlüssig mitnimmt.
3. Steuerventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerbünde (76 und 82 bzw 64, 66, und 68) der Ventilbohrung (70) und der Ventilhülse (62) scharftkantig ausgebildet sind.

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