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Die
Erfindung betrifft einen Lenkkraftverstärker nach der im Oberbegriff
von Anspruch 1 näher definierten
Art.
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Ein
Lenkkraftverstärker
bzw. ein Servolenkgetriebe dieser Art ist z. B. in der
DE 24 04 580 A1 näher beschrieben.
Bei diesem Lenkgetriebe sind zwischen dem inneren Ventilelement,
das im Allgemeinen als Drehschieber bezeichnet wird, und dem äußeren Ventilelement,
das im Allgemeinen als Steuerbüchse
bezeichnet wird, kugelförmige
Zentrierelemente angeordnet.
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In
der
EP 0 453 919 A1 wird
eine hydraulische hilfskraftverstärkte Lenkeinrichtung beschrieben,
die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht, mit einem Gehäuse, einer
in dem Gehäuse
angeordneten Ausgangswelle, einer in dem Gehäuse angeordneten und zu der
Ausgangswelle koaxialen Eingangswelle, einem zwischen der Ausgangswelle
und der Eingangswelle angeordneten Torsionsstab, einem um die Eingangswelle
herum angeordneten Steuerventil zur Steuerung der Menge an Drucköl, das einem
Arbeitszylinder von einer Hydraulikpumpe zuzuführen ist, in Übereinstimmung
mit der Torsinn des Torsionsstabes, und Plungern, die jeweils verschiebbar
in eine Öffnung
in der Ausgangswelle eingesetzt sind, wobei jeder Plunger dazu eingerichtet ist,
mit seinem vorderen Ende durch Öldruck
entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit gegen die Eingangswelle
gedrückt
zu werden, um eine Gegenkraft zu erzeugen, wobei der Plunger einen
Kunststoffkörper
mit einem Teil, der mit der die Öffnung
bildenden inneren Umfangsfläche
der Ausgangswelle in Gleitberührung
steht, und eine die Eingangswelle berührende Metallkugel aufweist,
die in dem Kunststoffkörper
gehalten ist.
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Aus
der
WO 92/20 560 A1 ist
ein Drehschieber für
ein Servolenkgetriebe bekannt, mit einer Eingangswelle, einer Buchse,
einem getriebenen Teil und einem vollständig mechanisch betätigten Zentriermechanismus,
wobei all diese Komponenten eine gemeinsame Mittelachse haben, wobei
der Zentriermechanismus einen Träger
und rollende Elementmittel aufweist, der Träger an einem von Eingangswelle
und Buchse oder dem angetriebenen Teil befestigt ist, und wobei
das rollende Elementmittel ein erstes rollendes Element aufweist,
das zwischen einem ersten Paar von gegenüberliegenden Ausnehmerelementen
angeordnet ist, wobei ein erstes Ausnehmerelement des ersten Paares
an dem anderen von Eingangswelle und Buchse oder angetriebenem Teil
befestigt oder ein Teil davon ist, und wobei das zweite Ausnehmerelement
des ersten Paares von dem Träger
gehalten wird und zu dem ersten Ausnehmerelement hin oder von diesem
weg bewegbar, aber in Drehrichtung in Bezug auf den Träger um die Mittelachse
des Zentriermechanismus fixiert ist, wobei das zweite Ausnehmerelement
gegen das erste Ausnehmerelement durch Federmittel gedrückt wird, um
das rollende Element zwischen dem ersten Paar einzufangen und dadurch
eine Arretierungswirkung zwischen der Eingangswelle und der Buchse
oder dem angetriebenen Teil zu erzeugen, wodurch eine Relativdrehung
zwischen der Eingangswelle und der Buchse oder dem angetriebenen
Teil lediglich bei Anwendung eines Eingangsdrehmoments auftritt,
das eine vorgegebene Schwelle überschreitet,
wobei das rollende Elementmittel ferner mindestens ein zweites rollendes
Element umfasst, das zwischen einem zweiten Paar von gegenüberliegenden
Ausnehmerelementen liegt, wobei die Wirkung des zweiten rollenden
Elements und des zweiten Paares von gegenüberliegenden Ausnehmerelementen ähnlich der
des ersten rollenden Elements und des ersten Paares von gegenüberliegenden
Ausnehmerelementen ist, dass das Federmittel außerdem das zweite Ausnehmerelement
des zweiten Paares von gegenüberliegenden
Ausnehmerelementen gegen sein jeweiliges erstes Ausnehmerelement
drückt,
wobei der Träger an
der Buchse oder dem angetriebenen Teil durch ein Befestigungsmittel
befestigt ist, wobei die Befestigung des Trägers an der Buchse oder dem
angetriebenen Teil lediglich nach der Montage des Zentriermechanismus
an der Buchse oder dem angetriebenen Teil durchgeführt wird,
dass der Träger
und das Befestigungsmittel derart konstruiert und angeordnet sind,
dass nach der Montage, aber vor der Befestigung der Träger in einem
geringen Ausmaß sowohl
in radialer Richtung als auch in Drehrichtung in Bezug auf die Buchse
oder das angetriebene Teil in einer Ebene frei schwimmen kann, die
sich senkrecht zur Mittelachse des Drehschiebers erstreckt und dadurch
unter der andrückenden
Einwirkung des Federmittels eine Kraftgleichgewichtsposition einnimmt, bei
der ein doppelt gefangener oder Vierpunktkontakt gleichzeitig an
der Schnittstelle von jedem rollenden Element und seinem jeweiligen
Paar von gegenüberliegenden
Ausnehmerelementen stattfindet und dadurch nach der Befestigung
bewirkt, dass die Arretierungswirkung, die von jedem rollenden Element
und seinem jeweils zugehörenden
Paar von gegenüberliegenden
Ausnehmerelementen synchron auftritt.
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Problematisch
bzw. schwierig bei diesen Getrieben ist jedoch, eine genaue Übereinstimmung
der hydraulischen Elemente mit den mechanischen Elementen zu schaffen.
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So
sollte z. B. gewährleistet
sein, dass die kugelförmigen
Zentrierelemente nach ihrem Einbau exakt zentriert an der tiefsten
Stelle der Nut liegen. Es besteht jedoch die Gefahr, dass die Kugeln
nach der Verbindung der einzelnen Teile mit einander an einer Flanke
anliegen, so dass die Beziehung zur hydraulischen Mitte nicht stimmt.
Dies bedeutet, eine genaue Stellung der kugelförmigen Zentrierelemente in
Bezug auf die Steuerkanten und Steuerfasen in der Steuerbüchse lässt sich
damit nur sehr schwer, wenn überhaupt,
erreichen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lenkkraftverstärker der eingangs
erwähnten
Art zu schaffen, durch den gewährleistet
ist, dass die mechanischen Teile des Lenkkraftverstärkers genau
mit der hydraulischen Mitte bzw. der hydraulischen Kennlinie in Übereinstimmung
gebracht werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten
Merkmale gelöst.
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Eines
der wesentlichen Merkmale der Erfindung stellt eine über den
Drehstab geschobene Zwischenhülse
dar. Zwischen dieser und den radial verschiebbaren Kolben befinden
sich die kugelförmigen Zentrierelemente.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
wird auf die kugelförmigen
Zentrierelemente keine Umfangskraft ausgeübt, sondern lediglich ein reines
Drehmoment, wobei im beschränkten Umfange
Verdrehungen zwischen der Steuerbüchse und der Zwischenhülse und
damit auch gegenüber dem
Drehschieber möglich
sind.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
der Zwischenhülse
ist es möglich,
bei der Montage des Lenkkraftverstärkers sicherzustellen, dass
sich die kugelförmigen
Zentrierelemente stets an der tiefsten Stelle der V-Nuten befinden.
Dies bedeutet, die Zwischenhülse
wird lagerichtig zu dem inneren und äußeren Ventilelement eingestellt.
Erst anschließend
ist es erforderlich, eine drehfeste Verbindung mit dem inneren Ventilelement
vorzunehmen, womit sich die Steuerkanten und Steuerfasen zwischen
dem inneren und dem äußeren Ventilelement
in Übereinstimmung
mit den Lagen der mechanischen Teile, insbesondere der kugelförmigen Zentrierelemente,
bringen lassen.
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Durch
Drehen des inneren Ventilelementes gegenüber dem äußeren Ventilelement werden
die Kolben aufgrund einer Bewegung der kugelförmigen Zentrierelemente radial
nach außen
bewegt. Dieser Bewegung steht eine Kraft entgegen, welche durch den
vorstehend genannten, im Lenksystem herrschenden Druck erzeugt wird.
Diese Kraft erzeugt nun in beiden Drehrichtungen ein Moment, welches der
eingeleiteten Drehbewegung entgegenwirkt.
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In
einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die Zwischenhülse
im Bereich der V-Nut fliegend gelagert ist und da sie auf der von
der V-Nut abgewandten Seite mit dem Drehstab verbunden ist.
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Durch
die fliegende Lagerung kann sich die Zwischenhülse im Bereich der V-Nut, in
der sich die kugelförmigen
Zentrierelemente befinden, radial bewegen. Auf diese Weise können Fluchtungsfehler ausgeglichen
werden.
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Wenn
dabei – wie
zumeist üblich – die Verbindung
des Drehstabes mit dem inneren Ventilelement über einen Querstift erfolgt,
wobei erfindungsgemäß nunmehr
auch über
diesen Querstift die Zwischenhülse
in diesem Bereich fixiert wird, so ist lediglich dafür zu sorgen,
dass sich der Querstift und die V-Nut in der gleichen Ebene befinden.
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Im
Allgemeinen wird man zwei sich gegenüberliegende V-Nuten mit jeweils
einem darin gelagerten kugelförmigen
Zentrierelement vorsehen, wobei sich die beiden gegenüberliegenden
V-Nuten damit in der gleichen Ebene befinden wie der Querstift.
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In
einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung kann vorgesehen
sein, dass die V-Nut in einer radialen Erweiterung der Zwischenhülse angeordnet
ist, die sich hinter der von dem Querstift abgewandten Stirnseite
des inneren Ventilelementes radial nach außen erstreckt.
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Die
kugelförmigen
Zentrierelemente können als
separate Kugeln ausgebildet sein, die in trichterförmiger,
in der radial inneren Wand der Kolben angeordneten Ansenkung und
in den V-Nuten gelagert sind.
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Auf
diese Weise liegt für
die Bewegung der Kugeln eine Rollreibung und damit ein geringer
Reibungswiderstand vor.
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Alternativ
dazu kann in einfacher Weise vorgesehen sein, da die Kolben innenseitig
jeweils mit einer teilkugelförmigen
Abrundung versehen sind, mit der sie jeweils in einer V-Nut der
Zwischenhülse gelagert
sind.
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Diese
Ausgestaltung stellt eine vereinfachte Lösung dar, wobei jedoch damit
eine höhere
Gleitreibung in Kauf genommen werden muss.
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In
einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass die Kolben außenseitig
durch eine Federeinrichtung vorgespannt sind, wozu z. B. eine Ringfeder
verwendet werden kann, die über
den äußeren Umfang
der Steuerbüchse
in dem Bereich der Kolben gelegt werden kann.
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Durch
die Vorspannung mit der Federeinrichtung wird eine mechanische Vorzentrierung
erreicht, wobei man zur Überwindung
eines Anfangsdrehmomentes eine Mittenversteifung des Drehstabes
erreichen kann.
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Die
Verbindung der Kolben mit dem im Lenksystem herrschenden Druck kann
auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass die Kolben außenseitig über einen
Ringkanal bzw. eine Ringnut mit dem im Lenksystem herrschenden Druck
beaufschlagt sind.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
zur Montage des Lenkkraftverstärkers
kann darin bestehen, dass in einem ersten Schritt der Drehstab zusammen mit
der Zwischenhülse
in das Ventilgehäuse
eingeschoben werden, wobei das äußere Ventilelement über die
kugelfömigen
Zentrierelemente zu den V-Nuten der Zwischenhülse zentriert wird, wonach das äußere Ventilelement
mit dem Drehstab an diesem Ende verbunden wird, anschließend das
innere Ventilelement eingeschoben wird, die relative Lage zwischen
der Zwischenhülse,
dem Drehstab und dem inneren Ventilelement bezüglich einer exakten Zuordnung
der Steuerkanten der Ventilelemente zueinander eingestellt wird,
wonach eine feste Verbindung zwischen dem Drehstab, der Zwischenhülse und
dem inneren Ventilelement geschaffen wird.
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Nachfolgend
ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Lenkkraftverstärker und
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2 einen
Schnitt nach der Linie II-II der 1.
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Der
in den Figur dargestellte Lenkkraftverstärker bzw. das dargestellte
Servolenkgetriebe ist grundsätzlich
von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung
wesentlichen Teile näher
eingegangen wird. In einem nicht dargestellten Ventilgehäuse ist
als äußeres Ventilelement eine
Steuerbüchse 1 angeordnet,
die über
Steuerkanten 2 mit einem inneren Ventilelement, einem Drehschieber 3 in
bekannter Weise zusammenarbeitet. Mit der Steuerbüchse 1 ist über einen
Querbolzen 4 ein Ritzel 5 und ein Ende 6 eines
Drehstabes 7 drehfest verbunden. Über den Drehstab 7 ist
eine Zwischenhülse 8 geschoben,
die auf ihrer dem Ende 6 zugewandten Seite eine radiale
Erweiterung 9 in Form eines scheibenförmigen Segmentes aufweist. In
die Umfangswand der radialen Erweiterung 9 sind jeweils
diametral sich gegenüberliegend
V-Nuten 10 eingebracht. In jeder V-Nut 10 ist
eine Kugel 11 eingelegt, die außenseitig mit jeweils einem
Kolben 12 zusammenwirkt. Jeder Kolben 12 ist in
einer radialen Aussparung in der Steuerbüchse 1 angeordnet
und besitzt auf seiner radial inneren Wand ebenfalls trichterförmige Ansenkungen,
die spiegelbildlich zu den in der Erweiterung 9 angeordneten
V-Nuten 10 liegen.
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Am
anderen Ende, d. h. auf dem von dem zuvor beschriebenen Ende 6 abgewandten
Ende des Drehstabes 7, ist dieser über eine Kerbverzahnung 13 drehfest
mit der Zwischenhülse 8 verbunden.
Die Zwischenhülse 8 ist
an diesem Ende mit einem verlängerten
Teil 14 versehen, durch das die Zwischenhülse 8 im
Inneren des Drehschiebers 3 gelagert ist. Ein Querstift 15 stellt
eine drehfeste Verbindung zwischen der Zwischenhülse 8 und dem Drehschieber 3 her,
womit das Ende des Drehstabes 7 auf dieser Seite drehfest
mit dem Drehschieber 3 verbunden ist. Ein Dichtungsring,
im Allgemeinen ein einfacher O-Ring 16, zwischen der Zwischenhülse 8 und
dem Drehschieber 3 sorgt für eine Abdichtung.
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Wie
aus der 1 ersichtlich ist, ist die Zwischenhülse 8 auf
diese Weise im Bereich des linken Endes durch den Querstift 15 fliegend
gelagert, denn das andere Ende mit der radialen Erweiterung 9 liegt mit
Spiel über
dem Drehstab 7. Außenseitig
sind die beiden Kolben 12 über eine Ringnut 17 und
eine in diese mündende
Druckleitung 18 mit dem im Lenksystem herrschenden Druck
belastet. Der Druck erzeugt eine radial nach innen wirkende Kraft
auf die Kugeln 11.
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Die
Wirkungsweise und die Ausgestaltung der Hydraulik für den Lenkkraftverstärker sind
allgemein bekannt, weshalb hierfür
nur prinzipmäßig mit "Z1" und "Z2" die zu den Zylindern
führenden
Leitungen, mit "P" die Druckzuleitung
von der Servopumpe und mit "T" die zum Tank führende Leitung
dargestellt sind. Zwischen der Druckseite und der Tankseite des Hydrauliksystemes
ist eine einstellbare Drossel 19 angeordnet, durch die
der auf die Kolben 12 wirkende Druck eingestellt werden
kann. Aus Sicherheitsgründen
ist zusätzlich
noch ein Druckbegrenzungsventil 20 eingesetzt, welches
gleichzeitig als Abschneidventil dient.
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Für die Montage
des Lenkkraftverstärkers wird
zuerst der Drehstab 7 zusammen mit der sich darauf befindenden
Zwischenhülse 8 in
das Ventilgehäuse
eingeschoben. Anschließ end
wird das äußere Ventilelement,
nämlich
die Steuerbüchse 1, über die Kugeln 11 in
den V-Nuten 10 der Zwischenhülse 8 zentriert. Die
Steuerbüchse 1,
das Ritzel 5 und der Drehstab 7 werden über den
Querbolzen 4 miteinander verbunden. Anschließend wird
das innere Ventilelement, nämlich
der Drehschieber 3, eingeschoben, wobei darauf geachtet
wird, den Drehschieber so einzupassen, dass eine exakt definierte
Lage zwischen der Zwischenhülse 8 und
den Steuerkanten der beiden Ventilelemente eingestellt wird. Erst
danach wird abschließend
eine feste Verbindung zwischen dem Drehstab 7 mit der sich
darauf befindenden Zwischenhülse 8 und
dem Drehschieber 3 geschaffen. Hierzu wird im allgemeinen
eine Verbohrung und eine Verbindung mit dem Querstift 15 vorgenommen.
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Die
Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Lenkkraftverstärkers ist
allgemein bekannt, weshalb nachfolgend nur kurz darauf eingegangen
wird.
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Durch
den beschriebenen Aufbau sind innerhalb gegebener Grenzen Relativbewegungen
zwischen dem äußeren und
dem inneren Ventilelement möglich.
Eine ansteigende, durch den Drehstab 7 gefühlte Drehkraft
des Fahrers resultiert in einem Ansteigen des Druckes und damit
einem Ansteigen des Widerstandes der kugelförmigen Zentrierelemente 11 (hydraulisches
Rückwirkmoment).
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Die
kugelförmigen
Zentrierelemente 11 bewirken in Abhängigkeit von der Höhe des Druckes
in dem Lenksystem eine Erhöhung
des für
die Verdrehung der beiden Ventilelemente erforderlichen Drehmomentes.
Bei einem vorbestimmten Druck wird die proportionale Rückwirkung
begrenzt, d. h. trotz weiter steigendem Druck erfolgt keine Vergrößerung der hydraulischen
Rückwirkung
(Abschneidung). Durch die hydraulische Rückwirkung hat der Fahrer eine entsprechend
höhere
Lenkkraft aufzubringen.
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Außenseitig
kann um die Kolben 12 noch eine federartige Einrichtung,
z. B. eine Ringfeder, angeordnet werden, wodurch diese radial nach
innen vorgespannt werden (nicht dargestellt).
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Die
Größe der hydraulischen
Rückwirkung wird
durch die fahrgeschwindigkeitsabhängige, verstellbare Drossel 19 variiert,
und zwar so, dass im Parkierbereich keine hydraulische Rückwirkung
und mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit eine entsprechend höhere hydraulische
Rückwirkung
entsteht. Eine hohe Rückwirkung
bedeutet eine hohe Lenkkraft, eine Rückwirkung gegen Null eine geringe Lenkkraft.