DE4237680A1 - Hydraulische Servolenkung mit hebelbetätigtem Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung mit einem hebelbetätigten Steuerventil nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der EP- 0 190 960 ist eine hydraulische Servolenkung bekannt, die zur Betätigung eines Steuerventils einen an einem festen Dreh- und Lagerpunkt angebrachten Hebel auf­ weist. Dieser Hebel weist einerseits einen Kugelkopf auf, mit dem der Hebel in eine ein Lenkdrehmoment in eine lineare Bewegung umwandelndes Element eingreift, und andererseits eine Kupplung, mit der der Schieber des Steuerventils betätigt wird. Herstellung und Montage eines derartigen Hebels gestalten sich wegen der vielen ineinan­ der zu befestigenden Bauteile kompliziert und damit teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungs­ gemäße hydraulische Servolenkung vorzuschlagen, deren Hebel kostengünstig herstell- und montierbar ist und trotzdem eine präzise Übertragung von aufgewandtem Drehmoment in Linearschieberbewegung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Hebel schwimmend gelagert ist und daß Mittel vorgesehen sind, die seine axiale Position fixieren. Schwimmende Lagerung bedeutet in diesem Fall, daß der Hebel nicht absolut verschiebefest angeordnet ist, z. B. mittels eines durch die Drehachse verlaufenden ge­ häusefesten Stifts oder als Kugelgelenk-Pfannen-Einheit, sondern daß Hebel und Hebellagerung beispielsweise aus ineinander geschobenen Bauteilen bestehen, die z. B. auf­ grund von Fertigungstoleranzen Spiel aufweisen können. Dies hat den Vorteil, daß kostengünstige und einfach montierbare Bauteile verwendet werden können.

Als Vorrichtung, die das Lenkdrehmoment in eine lineare Bewegung umwandelt, kann eine Vorrichtung vorgesehen sein, bei der zwei Teile einer Lenkstange über ein Torsionsele­ ment gekoppelt sind und sich je nach Größe des vom Fahrer aufgebrachten Lenkdrehmoments gegeneinander verdrehen, wobei diese Verdrehung über eine Hülse mit Längs- und Schrägkulissen in eine lineare Bewegung umgewandelt wird. Der Hebel wird in diesem Fall zweckmäßigerweise mit einem hufeisenförmigen Fortsatz versehen sein, wobei die beiden Enden dieses Fortsatzes beidseitig mit der Hülse in Ein­ griff stehen. Es sind hier aber auch andere aus der Literatur bekannte derartige Vorrichtungen einsetzbar, bei denen z. B. Federelemente oder das Abrollen eines mit Spiel gelagerten Ritzels auf der Zahnstange zur Umwandlung des Lenkdrehmoments in eine lineare Bewegung genutzt werden.

Die axiale Fixierung des Hebels ermöglicht ein genaues Übertragungsverhältnis. Sie wird nach Anspruch 2 vorteil­ hafterweise aus einem oder mehreren Federelementen gebil­ det, die sich einerseits an gehäuseseitig und andererseits an hebelfest angebrachten Stützelementen abstützen.

Als Federelemente werden vorzugsweise Schraubenfedern ver­ wendet, die zylindrisch oder konisch ausgebildet werden können. Es ist aber auch möglich, Spiral- oder Blattfeder­ anordnungen zu verwenden, oder auf vollelastische Materialien, wie Gummi oder Kunststoff zurückzugreifen.

Als Stützelemente werden bevorzugt Vorsprünge oder Ein­ kerbungen im Hebel bzw. im Steuerventilgehäuse vorgesehen. Sie haben den Vorteil, fertigungstechnisch günstig zu sein: Die Anzahl der verwendeten Teile kann, z. B. gegen­ über der ebenfalls möglichen Verwendung von Sprengringen oder anderen, als separate Bauteile ausgebildeten Stütz­ elementen, verringert werden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht nach Anspruch 3 vor, Hebel, Feder und Stützelemente als eine Baugruppe auszuführen, die separat vormontiert und in einem Arbeitsschritt in das Steuerventilgehäuse bzw. das Lenkgetriebegehäuse der Lenkanlage eingebaut werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in einer solchen Baugruppe die Feder gefesselt und somit nach der Fertigung der Baugruppe unverlierbar angeordnet ist.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die axiale Fixierung eines derartigen Hebels, wenn dieser zusätzlich nach Anspruch 4 einen Sensorgeber aufweist, der zur Be­ tätigung eines elektrischen oder elektronischen Sensors dient, insbesondere dann, wenn es sich dabei um einen berührungslosen Sensor handelt, der empfindlich auch auf axiale Bewegungen des Hebels und des an diesem befestigten Sensorgebers reagiert. Ein solcher berührungsloser Sensor kann beispielsweise ein Hall-Sensor ein Feldplatten-, ein magnetoresistiver oder ein anderer geeigneter Sensor sein.

Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Hebels kann man dabei den Abstand von Sensorsignalgeber zu Sensorsignal­ nehmer sowohl exakt einstellen, als auch fest fixieren.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

Dabei zeigt

Fig. 1 den Steuerventilblock einer erfindungsge­ mäßen hydraulischen Servolenkung mit axial fixiertem Hebel in zwei Varianten,

Fig. 2 Steuerventilblock mit weiteren erfindungs­ gemäßen Varianten,

Fig. 3 eine weitere Variante eines Stützelements,

Fig. 4 Hebel, Feder und Lagerelement als eine Baugruppe.

Fig. 1 zeigt den Ventilblock 1 einer hydraulischen Servo­ lenkanlage mit Ventilschieber 2, der mit einer Bohrung 3 versehen ist, in die ein Hebel 4 eingreift. Der Hebel 4 ist dazu mit einem Wulst 5 versehen, dessen Außenumfang dem Durchmesser der Bohrung 3 entspricht. Ein Lagerungs­ wulst 6 des Hebels 4 ist in einem Lagerelement 7 gelagert und bildet den Drehpunkt des als Wippe mit zwei Hebelarmen 9, 10 ausgebildeten Hebels 4. Am Ende des sich nach links erstreckenden Hebelarmes 9 befindet sich ein Übertragungs­ glied 8, das in ein sich in Abhängigkeit vom aufgebrachten Lenkmoment in X-Richtung bewegendes, hier nicht darge­ stelltes Übertragungselement eingreift, und von diesem betätigt wird. Der Aufbau derartiger Übertragungselemente ist allgemein bekannt und wird daher nicht näher be­ schrieben.

Das Lagerelement 7 befindet sich in einer Bohrung 11 des Ventilblocks 1 in die es paßgenau eingepreßt ist. Der außerhalb des Ventilblocks liegende äußere Bereich 13 des Lagerelementes 7 weist einen größeren Außendurchmesser auf als der innere Bereich 12. Der äußere Bereich 13 weist einen trichterförmigen Bereich 16 auf, der sich von außen in Richtung des inneren Bereichs 12 erstreckt und in eine Stufenbohrung 14 übergeht, die vom äußeren Bereich 13 bis in den inneren Bereich 12 reicht und sich ab einer Stufe 15 mit größerem Durchmesser bis zum Ende des Lagerelements 7 erstreckt. Im trichterförmigen Bereich 16 des Lagerele­ ments 7 ist der Hebel 4 über den Lagerungswulst 6 ge­ lagert. An der Stufe 15 stützt sich eine konische Feder 17 ab, die andererseits an einer Stufe 18 eines umlaufen­ den Vorsprungs 19 des Hebels 4 abgestützt ist. Dabei geht der umlaufende Vorsprung 19 auf der der Stufe 18 abge­ wandten Seite konisch, d. h. stufenlos, in den Hebel 4 über.

Diese Kombination von Hebel 4, Lagerelement 7 und konischer Feder 17 bewirkt, daß der Hebel 4 in axialer Richtung im Lagerelement 7 fixiert ist.

Eine alternative Federanordnung ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Dort ist an einer Verlängerung 20 des Hebels 4, die sich über den Wulst 5 hinaus erstreckt, ein Spreng­ ring 21 angebracht, an dem sich eine konische Feder 22 ab­ stützt, die sich andererseits an einem Vorsprung 23 ab­ stützt der in der Bohrung 11 des Ventilblocks 1 angebracht ist.

Die Verlängerung 20 des Hebels 4 hat an ihrem äußeren Ende einen Sensorgeber 24, wobei die Verlängerung 20 selbst der Sensorgeber sein kann, d. h. sie kann ohne ein zusätzliches Bauteil 24 ausgebildet sein. Der Sensorgeber 24 dient dazu, einen hier nicht dargestellten Sensor zu betätigen bzw. zu aktivieren. Dieser Sensor kann dazu dienen, eine Hydraulikpumpe dann anzuschalten, wenn eine Lenkkraft­ unterstützung benötigt wird, d. h. wenn der Hebel 4 ausgelenkt wird. Da einige Sensortypen besonders empfindlich auf eine Änderung des Maßes B reagieren, um das der Sensorgeber 24 über den Ventilblock 1 hinaus reicht, ist es notwendig, das Maß B möglichst genau ein­ zustellen und im Betrieb konstant zu halten. Eine genaue Einstellung des Maßes B kann bei der Montage dadurch erfolgen, daß das Lagerelement 7 nur soweit in die Bohrung 11 hineingeschoben bzw. gepreßt wird, bis das genaue Maß B erreicht ist. Das heißt zwischen Lagerelement 7 und Ventilblock 1 bleibt ein Abstand A, der abhängig von den Fertigungstoleranzen verschieden groß ausfallen kann. Die exakte Einhaltung des Maßes B im Betrieb wird dadurch gewährleistet, daß der Lagerungswulst 6 im Lagerelement 7 zum einen keine Möglichkeit hat, sich nach rechts zu verschieben und zum anderen eine Verschiebung nach links durch die vorgespannte Feder 17 bzw. 22 verhindert wird. Dabei ist es natürlich auch möglich, die Federn 17 und 22 nicht alternativ, sondern im Kombination zu verwenden.

In den Ventilblock 1 fest eingepreßt sind Abschlußelemente 25, die die Bohrung 26 abschließen, in der der Ventil­ schieber 2 geführt wird. Eine Feder 27 gewährleistet, daß der Ventilschieber 2 in Ruhestellung in seiner Ausgangs­ stellung zurückkehrt. Des weiteren sind am Ventilblock 1 Befestigungselemente 28 sowie Druckanschlüsse 29 ange­ bracht. Die auf der Seite des Sensorgebers 24 offene Bohrung 11 wird nach der Montage des hier nicht darge­ stellten Sensors durch dessen Gehäuse verschlossen, wobei diese Verbindung mittels der Dichtung 30 abgedichtet wird.

In Fig. 2 sind weitere erfindungsgemäße Varianten der Befestigung des Hebels 4 im Ventilblock 1 abgebildet. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur dann beschrieben, wenn sich Form oder Funktion gegenüber der Beschreibung von Fig. 1 geändert haben.

Der Lagerungswulst 6 ist in einem Lagerring 31 gelagert, welcher im Lagerelement 7 befestigt ist. Das Lagerelement 7 besteht aus zwei zylindrischen Abschnitten 32, 33 wobei der zylindrische Abschnitt 32 einen größeren Durchmesser aufweist als der Abschnitt 33 und zur Aufnahme des Lager­ rings 31 dient. Der zylindrische Abschnitt 33 ist in die Bohrung 11 eingepreßt. In einer Version weist der zylindrische Abschnitt 33 an seinem dem Abschnitt 32 abge­ wandten Ende einen radial nach innenweisenden umlaufenden Vorsprung 34 auf, der zur Abstützung einer Feder 35 dient, die andererseits am Lagerungswulst 6 abgestützt ist und somit die axiale Fixierung des Hebels 4 gewährleistet. Eine andere Version sieht vor, daß sich die Feder 35 direkt an einem umlaufenden Vorsprung 36, der im Ventil­ block 1 ausgebildet ist, abstützt. Eine weitere Variante sieht vor, daß sich die Verlängerung 20 aus zwei Ab­ schnitten 20, 20′ zusammensetzt, die verschieden große Durchmesser haben, und somit eine Stufe 37 bilden. An der Stufe 37 ist eine Feder 38 abgestützt, die andererseits an einem umlaufenden Vorsprung 39 abgestützt ist, der im Ventilblock ausgebildet ist. Es ist aber auch möglich, diese Feder 38 direkt am Sensorgehäuse 40 abzustützen, das die Öffnung der Bohrung 11 verschließt, und den Sensor­ nehmer 41 trägt.

Eine weitere Möglichkeit, den Hebel 4 auf der Seite der Verlängerung 20, 20′ abstzustützen, besteht darin, die Feder 38 die sich einerseits an der Stufe 37 abstützt, andererseits an einem radial nach innen verlaufenden Kragen 44 einer Hülse 42 abzustützen. Dabei weist die Hülse 42 an ihrem dem Kragen 44 gegenüberliegenden Ende einen nach außen weisenden Kragen 43 auf, mit dem sie sich am Ventilblock 1 abstützt.

Fig. 4 zeigt Hebel 4, Lagerelement 7 und konische Feder 17 aus Fig. 1 als eine Baugruppe dargestellt, die separat vormontiert, und in den Ventilblock 1 eingebaut werden kann.

Bezugszeichenliste

 1 Ventilblock
 2 Ventilschieber
 3 Bohrung
 4 Hebel
 5 Wulst
 6 Lagerungswulst
 7 Lagerelement
 8 Übertragungsglied
 9 Hebelarm
10 Hebelarm
11 Bohrung
12 innerer Bereich
13 äußerer Bereich
14 Stufenbohrung
15 Stufe
16 trichterförmiger Bereich
17 konische Feder
18 Stufe
19 umlaufender Vorsprung
20 Verlängerung
20′ Verlängerung
21 Sprengring
22 konische Feder
23 Vorsprung
24 Sensorgeber
25 Abschlußelement
26 Bohrung
27 Feder
28 Befestigungselement
29 Druckanschluß
30 Dichtung
31 Lagerring
32 zylindrischer Abschnitt
33 zylindrischer Abschnitt
34 umlaufender Vorsprung
35 Feder
36 umlaufender Vorsprung
37 Stufe
38 Feder
39 umlaufender Vorsprung
40 Sensorgehäuse
41 Sensornehmer
42 Hülse
43 Kragen
44 Kragen

Claims (5)

1. Hydraulische Servolenkung mit Linearschieberventil zur lenkmomentabhängigen Beaufschlagung eines Servo­ zylinders, das mittels eines Hebels (4) betätigt wird, der andererseits in eine das Lenkdrehmoment in eine lineare Bewegung umwandelnde Vorrichtung ein­ greift, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (4) schwimmend gelagert ist und daß Mittel vor­ gesehen sind, die den Hebel (4) in seiner axialen Position fixieren.

2. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel aus mindestens einem Federelement (17, 22), sowie aus am Hebel (4) und gehäuseseitig angebrachten Stützelemen­ ten (15, 18, 21, 23) bestehen.

3. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Federelement (17), Stützelemente (15, 18) und Hebel (4) in einer Bau­ gruppe montiert sind.

4. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Hebel (4) ein umlaufender Vorsprung (19) und ein Lagerungswulst (6) vorhanden sind, daß als gehäuseseitiges Stützelement ein Lagerelement (7) vorgesehen ist, in dem ein trichterförmiger Bereich (16) sowie eine zylindrische Stufenbohrung (14) vorhanden ist, und daß die Lagerungswulst (6) im trichterförmigen Bereich (16) sitzt und eine konische Feder (17) zwischen Stufe (15) der Stufenbohrung (14) und umlaufendem Vorsprung (19) des Hebels (4) befestigt ist.

5. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hebel (4) eine Verlängerung (20) aufweist, die an ihrem Ende einen Sensorgeber (24) aufweist.