DE4435848A1

DE4435848A1 - Servo motor

Info

Publication number: DE4435848A1
Application number: DE19944435848
Authority: DE
Inventors: Klaus Bundschu; Manfred Jablonsky; Wolfgang Luksch
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1996-04-11
Also published as: WO1996011341A1

Abstract

A servomotor (1), in particular for motor vehicle power assisted steering mechanisms, has a cylinder (2) with two working chambers (3, 4). A piston (5) is axially guided together with a piston rod (6) inside the cylinder (2). The servomotor (1) has hydraulic means for delimiting the piston stroke at both ends of the cylinder (2). For that purpose, the cylinder (2) is provided at both ends of its cylindrical inner wall with several longitudinal grooves (14). This arrangement separates the working chambers (3, 4) from each other in the medium piston positions, whereas at both ends of the cylinder (2) a connection is established between both working chambers (3, 4) just before the piston (5) reaches its mechanical limit stops at the end walls of the cylinder (2). The pressure in the working chamber (3 or 4) under pressure is thus transferred into the working chamber (4 or 3) in communication with the reservoir.

Description

Die Erfindung betrifft einen Servomotor mit einem zwei Arbeitsräume aufweisenden Zylinder, in dem ein Kolben dich tend zusammen mit einer Kolbenstange axial verschiebbar geführt ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Servomotor ist insbesondere für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen vorgesehen. Der Servomotor enthält eine Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an beiden Enden des Zylinders, wobei die Einrichtung zwei axi al gegeneinander verschiebbare Teile aufweist, die in mitt leren Kolbenstellungen die Arbeitsräume voneinander trennen und an beiden Enden des Zylinders eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen herstellen.The invention relates to a servo motor with a two Working cylinder with a piston in it tends to be axially displaceable together with a piston rod is performed, according to the preamble of claim 1. a such servo motor is especially for power steering provided by motor vehicles. The servo motor contains one Device for hydraulic limitation of the piston stroke both ends of the cylinder, the device being two axi al has mutually displaceable parts which in mitt separate piston positions separate the working areas and at both ends of the cylinder a connection between the two workrooms.

Ein derartiger Servomotor ist aus der DE-Patentschrift 17 50 263 bekannt. Dieser Servomotor enthält in seinem Kol ben einen sogenannten Ventilkanal, in dem ein Ventilstift geführt ist. Der Ventilstift besitzt zwei Endabschnitte, deren Querschnitte kleiner als der Querschnitt seines mitt leren Abschnitts sind. Der mittlere Abschnitt ist beim Ein tauchen in den Ventilkanal druckfest gegen den Kolben abge dichtet. Mit dieser Anordnung wird der druckbeaufschlagte Arbeitsraum kurz vor dem mechanischen Endanschlag des Kol bens an einer der Zylinderendflächen mit dem anderen Ar beitsraum verbunden, der an den Behälter angeschlossen ist. Damit wird ein mechanisches Anschlagen des Kolbens an den Endflächen des Zylinders und ein damit verbundener plötz licher Druckanstieg vermieden. Ein derartiger Druckanstieg auf den maximalen Pumpendruck würde den Energiebedarf der Pumpe auf einen nicht zulässigen Wert erhöhen. Wegen der Anordnung des Ventilstiftes läßt sich diese Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes jedoch nur für begrenzte Kolbenhübe anwenden. Such a servo motor is from the DE patent 17 50 263 known. This servo motor contains in its col ben a so-called valve channel in which a valve pin is led. The valve pin has two end sections, whose cross sections are smaller than the cross section of its mitt section. The middle section is on dive into the valve channel pressure-resistant against the piston seals. With this arrangement, the pressurized Working area shortly before the mechanical end stop of the Kol bens on one of the cylinder end faces with the other Ar beitsraum connected to the container. This will cause the piston to strike the End faces of the cylinder and an associated sudden avoided pressure increase. Such an increase in pressure to the maximum pump pressure would reduce the energy requirement Increase the pump to an impermissible value. Because of the Arrangement of the valve pin can this device hydraulic limitation of the piston stroke only for use limited piston strokes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Servo motor mit einer Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an beiden Enden des Zylinders zu schaffen, der auch für größere Kolbenhübe geeignet ist.The invention has for its object a servo motor with a device for hydraulic limitation the piston stroke at both ends of the cylinder, which is also suitable for larger piston strokes.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekenn zeichneten Servomotor dadurch gelöst, daß die beiden Teile der Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhu bes durch den Zylinder und den Kolben gebildet werden, wo bei der Zylinder an beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand wenigstens eine, sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmung aufweist, durch die eine Verbindung zwi schen den beiden Arbeitsräumen herstellbar ist.This object is characterized by the in claim 1 drew servomotor solved in that the two parts the device for hydraulic limitation of the Kolbenhu bes formed by the cylinder and the piston where at the cylinder at both ends on its cylindrical Inner wall at least one, extending in the longitudinal direction Has recess through which a connection between between the two work rooms.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß zwischen den an den Enden des Zylinders liegenden Ausnehmungen ein beliebig langes, vom Servodruck beaufschlagbares Teilstück des Zylinders liegen kann. Außerdem werden keine zusätzli chen Teile benötigt.The advantage of this arrangement is that between the recesses at the ends of the cylinder any length that can be acted upon by servo printing of the cylinder can lie. In addition, no additional Chen parts needed.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin dung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.Appropriate and advantageous embodiments of the Er invention are specified in the subclaims. The Erfin However, the combination of features of the Claims limited. There are more for the skilled person reasonable combinations of claims and individual claim characteristics from the task.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zylinder an seinen beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand mehrere Längsnuten aufweist, die in den Endlagen die Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen herstellen. Zwischen den Längsnuten bleibt eine genügend große zylin drische Fläche stehen, auf der ein Dichtring des Kolbens geführt ist. Wegen dieser genauen Führung kann ein einfa cher Dichtring mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt verwendet werden, der in dem Kolben nicht gegen radiale Bewegungen gesichert sein muß. Der Kolben kann deshalb ein teilig ausgebildet sein. Um die Montage zu ermöglichen, wird der Dichtring geschlitzt ausgebildet. Um eine voll ständige Dichtung über den ganzen Umfang des Dichtringes zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn sich die Enden des Dichtringes stufig überlappen.It is particularly advantageous if the cylinder is on its two ends on its cylindrical inner wall has several longitudinal grooves, which in the end positions Establish a connection between the two workrooms. A sufficiently large cylinder remains between the longitudinal grooves standing surface on which a sealing ring of the piston is led. Because of this precise guidance, a simple cher sealing ring with a substantially rectangular cross section used in the piston not against radial Movements must be secured. The piston can therefore be formed in part. To enable assembly, the sealing ring is slotted. To be a full permanent seal over the entire circumference of the sealing ring achieve, it is appropriate if the ends of the Overlap the sealing ring in stages.

Die Längsnuten können vorteilhafterweise in einem Ar beitsgang durch ein elektro-chemisches Verfahren herge stellt werden.The longitudinal grooves can advantageously in an Ar process by an electro-chemical process be put.

Wenn die Mittel zur Durchführung eines solchen elek tro-chemischen Verfahrens nicht vorhanden sind, so ist es möglich, anstelle der Längsnuten an den beiden Enden des Zylinders an seiner zylindrischen Innenwand je eine Ringnut vorzusehen. Eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräu men wird dann hergestellt, wenn der Kolben in den Bereich der Ringnut gelangt. Da in diesem Fall der Dichtring des Kolbens nicht mehr geführt ist, muß der Dichtring in dem Kolben gegen radiale Bewegungen gesichert werden. Dies ist besonders einfach dadurch möglich, daß der Dichtring einen T-förmigen Querschnitt aufweist und in einer entsprechend angepaßten Ausnehmung des in diesem Fall zweigeteilten Kol bens gehalten wird. Der Dichtring kann in diesem Fall unge schlitzt sein.If the means to carry out such an elec Tro-chemical processes do not exist, so it is possible instead of the longitudinal grooves at the two ends of the Cylinder has an annular groove on its cylindrical inner wall to provide. A connection between the two work rooms men is produced when the piston is in the area the ring groove arrives. In this case the sealing ring of the Piston is no longer guided, the sealing ring in the Pistons are secured against radial movements. This is particularly easily possible in that the sealing ring T-shaped cross-section and in a corresponding adapted recess of the Kol divided in this case is held. In this case, the sealing ring can be unused slits.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu tert.The invention is based on two in the following Drawing illustrated embodiments explained in more detail tert.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemä ßen Servomotor; Fig. 1 shows a longitudinal section through the inventive SEN servo motor;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Einzelheit II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig. 2 shows a detail of the detail II of Figure 1 on an enlarged scale.

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch den Servomotor entsprechend Fig. 2 in einer zweiten Varian te in vergrößertem Maßstab. Fig. 3 is a partial longitudinal section through the servo motor according to FIG. 2 te in a second variant on an enlarged scale.

Ein Servomotor 1 weist in seinem Zylinder 2 zwei Ar beitsräume 3 und 4 auf, die durch einen Kolben 5 voneinan der getrennt sind. Der Kolben 5 ist durch eine Kolben stange 6 axial verschiebbar in dem Zylinder 2 geführt. Der Kolben 5 ist mit der Kolbenstange 6 durch Einwalzen - wie in der Zeichnung dargestellt - oder ein anderes geeignetes Verfahren, wie beispielsweise durch zwei Sprengringe, ver bunden. Die beiden Arbeitsräume 3 und 4 sind an den beiden Enden des Zylinders durch Dichtungen 7 und 8 nach außen abgedichtet. Die Kolbenstange 6 ist über Lager 10 und 11 an den Enden des Zylinders 2 gelagert und geführt. Der Kol ben 5 trägt einen Dichtring 12, der durch einen O-Ring 13 unterstützt ist. Der Dichtring 12 weist in dem Ausführungs beispiel der Fig. 2 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist derart geschlitzt, daß sich seine Enden stufig überlappen. Durch diese Art der Teilung wird erreicht, daß der Dichtring auf seiner gesamten Umfangsflä che gleichmäßig abdichtet. In diesem Fall kann der Kolben 5 einteilig ausgebildet sein. Der O-Ring 13 und der Dicht ring 12 sind in einer Ringnut des Kolbens mit im wesentli chen rechteckigem Querschnitt montiert.A servo motor 1 has two working spaces 3 and 4 in its cylinder 2 , which are separated from one another by a piston 5 . The piston 5 is guided by a piston rod 6 axially displaceable in the cylinder 2 . The piston 5 is connected to the piston rod 6 by rolling - as shown in the drawing - or another suitable method, such as by two snap rings, a related party. The two working spaces 3 and 4 are sealed at the two ends of the cylinder by seals 7 and 8 to the outside. The piston rod 6 is supported and guided via bearings 10 and 11 at the ends of the cylinder 2 . The Kol ben 5 carries a sealing ring 12 which is supported by an O-ring 13 . The sealing ring 12 has in the embodiment example of FIG. 2 has a substantially rectangular cross section and is slotted such that its ends overlap in stages. This type of division ensures that the sealing ring seals evenly over its entire peripheral surface. In this case, the piston 5 can be formed in one piece. The O-ring 13 and the sealing ring 12 are mounted in an annular groove of the piston with wesentli Chen rectangular cross-section.

Der Servomotor 1 ist Bestandteil einer Hilfskraftlen kung für Kraftfahrzeuge. Von der Hilfskraftlenkung ist am Beispiel einer Zahnstangen-Hilfskraftlenkung nur eine Zahn stange 14 angedeutet, die mit der Kolbenstange 6 verbunden ist. Bei Servomotoren im allgemeinen und bei Hilfskraftlen kung im besonderen ist es nicht erwünscht, daß der Kolben am Ende seines Hubes an den Endflächen des Zylinders an schlägt. Es wird deshalb eine Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an den beiden Enden des Zylin ders 2 mit folgenden Merkmalen vorgesehen: An beiden Enden des Zylinders 2 sind an seiner zylindrischen Innenwand meh rere Längsnuten 15 angeordnet, die eine solche Länge auf weisen, daß eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräu men 3 und 4 vor dem mechanischen Endanschlag des Kolbens 5 an einer der Endwände des Zylinders 1 hergestellt wird. Beim Eintauchen des Kolbens 5 in den Bereich der Längs nuten 14 bleibt die Dichtung 12 auf der zwischen den Längs nuten 15 liegenden zylindrischen Restfläche geführt. Beson ders einfach lassen sich die Längsnuten 15 durch ein elek tro-chemisches Verfahren in einem Arbeitsgang herstellen. Die Längsnuten 15 können jedoch auch durch beliebige andere spanabhebende oder spanlose Verfahren in die Innenwand des Zylinders 2 eingearbeitet werden.The servo motor 1 is part of an auxiliary power steering for motor vehicles. From the power steering is only a rack 14 indicated by the example of a rack power steering, which is connected to the piston rod 6 . For servomotors in general and for auxiliary power in particular, it is not desirable that the piston strikes the end faces of the cylinder at the end of its stroke. There is therefore a device for hydraulically limiting the piston stroke at the two ends of the cylinder 2 with the following features: At both ends of the cylinder 2 , several longitudinal grooves 15 are arranged on its cylindrical inner wall, which have such a length that a connection between the two Arbeitsräu men 3 and 4 before the mechanical end stop of the piston 5 on one of the end walls of the cylinder 1 is made. When the piston 5 is immersed in the region of the longitudinal grooves 14 , the seal 12 remains guided on the cylindrical residual surface lying between the longitudinal grooves 15 . It is particularly easy to produce the longitudinal grooves 15 in one operation by an electro-chemical process. However, the longitudinal grooves 15 can also be worked into the inner wall of the cylinder 2 by any other machining or non-cutting method.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist für die Ein richtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an den beiden Enden des Zylinders 2 anstelle der Längsnuten 15 eine Ringnut 16 vorgesehen. Die Ringnut 16 kann spanabhe bend oder spanlos, beispielsweise durch Rundkneten oder Rundhämmern, hergestellt werden. Da der Dichtring 12A im Bereich der Ringnut 15 nicht mehr geführt ist, muß der Dichtring 12A in dem Kolben 5 in radialer Richtung gehalten sein. Dies geschieht dadurch, daß der Dichtring 12A einen T-förmigen Querschnitt aufweist. Der Kolben 5 muß dann quer zu seiner Längsachse geteilt sein, so daß der ungeteilte Dichtring in einer an seinen Querschnitt angepaßten Ausneh mung des Kolbens 5 montiert und gehalten sein kann.In the embodiment of FIG. 3, an annular groove 16 is provided for the device for hydraulically limiting the piston stroke at the two ends of the cylinder 2 instead of the longitudinal grooves 15 . The annular groove 16 can be machined or machined, for example by kneading or hammering. Since the sealing ring 12 A is no longer guided in the area of the annular groove 15 , the sealing ring 12 A must be held in the piston 5 in the radial direction. This is done in that the sealing ring 12 A has a T-shaped cross section. The piston 5 must then be divided transversely to its longitudinal axis so that the undivided sealing ring in a Ausneh adapted to its cross-section of the piston 5 can be mounted and held.

BezugszeichenlisteReference list

1 Servomotor
2 Zylinder
3 Arbeitsraum
4 Arbeitsraum
5 Kolben
6 Kolbenstange
7 Dichtung
8 Dichtung
9 -
10 Lager
11 Lager
12 Dichtring
12A Dichtring
13 O-Ring
14 Zahnstange
15 Längsnut
16 Ringnut 1 servo motor
2 cylinders
3 work space
4 work space
5 pistons
6 piston rod
7 seal
8 seal
9 -
10 bearings
11 bearings
12 sealing ring
12 A sealing ring
13 O-ring
14 rack
15 longitudinal groove
16 ring groove

Claims

1. Servo motor ( 1 ) with a two working spaces ( 3 , 4 ) having cylinder ( 2 ) in which a piston ( 5 ) sealingly together with a piston rod ( 6 ) leads axially displaceable GE, in particular for power steering systems of motor vehicles, with A device for hydraulic limitation of the piston stroke at both ends of the cylinder ( 2 ), the device having two axially displaceable parts that separate the working spaces ( 3 , 4 ) from each other in the middle piston positions and at both ends of the cylinder ( 2 ) create a connection between the two working spaces ( 3 , 4 ), characterized in that the two parts of the device are formed by the cylinder ( 2 ) and the piston ( 5 ) and that the cylinder ( 2 ) at both ends on its cylin The inner wall has at least one longitudinally extending recess through which a connection between the two work spaces ( 3 , 4 ) can be established.

2. Servo motor according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 2 ) has at both ends on its cylindrical inner wall a plurality of longitudinal grooves ( 14 ).

3. Servo motor according to claim 2, characterized in that the longitudinal grooves ( 14 ) have such a length that the connection between the two working spaces ( 3 , 4 ) before the mechanical end stop of the piston ( 5 ) on the end walls of the cylinder ( 2nd ) is reached.

4. Servo motor according to one of claims 2 or 3, characterized in that the longitudinal grooves ( 14 ) are by an electro-chemical process Herge provides.

5. Servomotor according to claim 2, characterized in that the piston ( 5 ) is integrally ausgebil det.

6. Servo motor according to one of claims 2 or 5, characterized in that the piston ( 5 ) carries a sealing ring ( 12 ) with a substantially rectangular cross section which is slotted such that its ends overlap in stages.

7. Servomotor according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 2 ) has an annular groove ( 15 ) at both ends on its cylindrical inner wall.

8. Servo motor according to claim 7, characterized in that the piston ( 5 ) is divided transversely to its longitudinal axis and carries a sealing ring ( 12 A) with a T-shaped cross section in a recess.

9. Servo motor according to claim 8, characterized in that the sealing ring ( 12 A) is not slotted.