DE4441165C2 - Steuerung eines Servoventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung eines Servoventiles, insbesondere einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei gleichachsig angeordneten, relativ zueinander verdrehba­ ren Ventilsteuerteilen, die miteinander über einen Drehstab drehelastisch verbunden bzw. verbindbar sind, welcher seiner­ seits zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite einer Drehmoment-Übertragungsstrecke angeordnet bzw. anbringbar ist und an zumindest einem Ende mit dem diesem Ende zugeordneten einen Ventilsteuerteil direkt bzw. über ein mit diesem Ende drehfest verbundenes Teil kraftschlüssig verbun­ den ist.

Die Servoventile von hydraulisch unterstützten Servolenkungen in Kraftfahrzeugen sind oftmals nach Art von Drehschieberan­ ordnungen ausgebildet, wobei ein Drehschieber innerhalb einer dazu konzentrischen Drehschieberbuchse drehverstellbar ange­ ordnet ist. Die Drehverstellung erfolgt gegen den Widerstand eines Drehstabes, welcher den Drehschieber und die Drehschie­ berbuchse in eine Mittellage relativ zueinander zurückstellen soll. Der Drehschieber und die Drehschieberbuchse bilden Tei­ le einer Lenksäule, wobei jeweils eines dieser Teile drehfest mit dem Lenkhandrad und das andere dieser Teile drehfest mit dem Eingang eines Lenkgetriebes, beispielsweise mit dem Rit­ zel einer Zahnstangenlenkung, antriebsverbunden ist. Entspre­ chend dem am Lenkhandrad aufzubringenden Handkraftmoment tritt bei Lenkmanövern eine Drehverstellung zwischen dem Drehschieber und der Drehschieberbuchse auf, so daß ein von der Drehschieberanordnung gesteuerte hydraulischer Servomotor in grundsätzlich bekannter Weise eine das jeweilige Lenkmanö­ ver unterstützende Servokraft erzeugen kann.

Wichtig ist, daß der Drehschieber und die Drehschieberbuchse bei elastisch unverspanntem Drehstab exakt ihre hydraulische Mittelstellung einnehmen, bei der der Servomotor keine Servo­ kraft erzeugt.

Bei üblichen Servolenkungen wird jeweils entweder der Dreh­ schieber oder die Drehschieberbuchse zunächst mit einem Ende des Drehstabes oder mit einem daran fest angeordneten Teil drehfest verbunden. Danach wird das jeweils andere Teil an dem anderen Ende des Drehstabes oder einem damit fest verbun­ denen Teil justiert und sodann durch Verstiftung fixiert, wo­ bei zur Aufnahme des Stiftes bzw. der Stifte eine Bohrung oder mehrere Bohrungen nach der Justage hergestellt werden müssen.

Grundsätzlich Gleiches gilt bei einer Konstruktion gemäß der DE 42 21 741 A1. Dort ist der Drehstab mit den Ventilsteuer­ teilen kraftschlüssig verbunden, indem ein mit Kerbverzahnung versehener Bereich am einen Ende des Drehstabes in eine Axialbohrung des einen Ventilsteuerteiles unter Bildung eines ersten Preßsitzes axial eingeschoben ist. Am anderen Ende des Drehstabes ist ein Bereich angeordnet, dessen Durchmesser et­ was größer als eine dieses Ende aufnehmende Axialbohrung am anderen Ventilsteuerteil ist. Mit diesem verdickten Bereich wird das letztgenannte Ende des Drehstabes in die Axialboh­ rung des zugeordneten Ventilsteuerteiles eingeschoben, wobei sich die Innenwandung der Axialbohrung unter Bildung eines zweiten Preßsitzes bleibend verformt.

Sollte bei den vorangehend erläuterten Konstruktionen bei der Fixierung des Drehstabes an den Ventilsteuerteilen ein Fehler aufgetreten sein, ist die gesamte Servoventilanordnung wert­ loser Ausschuß.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ausgehend von der Steuerung eines Servoventils nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, durch eine neue Konstruk­ tion die Produktion sowie die Justage zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das (kraftschlüssig gehalterte) Ventilsteuerteil unter Überwindung des Kraftschlusses relativ zu dem (ihm zugeordneten) Ende des Drehstabes durch Verdrehung justierbar ist, indem der Kraft­ schluß durch elastische Verformung der miteinander kraft­ schlüssig gekoppelten Teile bewirkt wird.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ven­ tilsteuerteil mit dem Drehstab bzw. einem damit fest verbun­ denen Teil durch eine feste elastische Verklemmung zu verbin­ den, die einen hinreichend starken Kraftschluß zur Fixierung der jeweiligen Justage beim Betrieb des Servoventiles gewähr­ leistet und andererseits aufgrund der Elastizität auch nach der Montage noch eine Justage erlaubt.

Durch die Erfindung wird nicht nur vermieden, daß aufgrund einer Fehljustage Ausschuß erzeugt werden kann. Vielmehr ist auch vorteilhaft, daß bezüglich des Zeitpunktes der Justage innerhalb eines Produktionsablaufes eine außerordentlich gro­ ße Freiheit besteht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung wird der Kraftschluß durch Zusammenwirken einer Innenum­ fangsfläche und einer Außenumfangsfläche eines inneren sowie eines dazu konzentrischen äußeren Teiles erzeugt, wobei beide Umfangsflächen im Querschnitt gegengleich spiralig mit gerin­ ger Steigung der Spirale ausgebildet sind, so daß durch Rela­ tivdrehung zwischen den beiden Teilen einerseits die ge­ wünschte elastische Verklemmung erzeugt wird und andererseits bei einer nachfolgenden Drehverstellung zu Justagezwecken ein für die Funktion des Servoventiles hinreichender Kraftschluß aufrechterhalten bleibt.

Da die Drehverstellung bei der Justage allenfalls wenige Win­ kelgrade ausmacht, bleibt die Sicherheit der Klemmverbindung uneingeschränkt aufrechterhalten.

Im Hinblick auf eine gute Zentrizität der Anordnung sind an beiden Umfangsflächen jeweils drei spiralige Flächenabschnit­ te vorgesehen, die äquidistant zueinander ausgebildet sind.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ver­ wiesen, die anhand der Zeichnung erläutert wird.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen schematisierten Axialschnitt eines nach Art einer Drehschieberanordnung ausgebildeten Servoventiles und

Fig. 2 einen Radialschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Ein nach Art einer Drehschieberanordnung ausgebildetes Servoventil 1 besteht im wesentlichen aus einem stationären Gehäuse 2, einer darin drehbar angeordneten Drehschieber­ buchse 3 sowie einem konzentrisch innerhalb der Drehschieber­ buchse 3 angeordneten Drehschieber 4, welcher innerhalb der Drehschieberbuchse 3 begrenzt drehbar ist. Im übrigen sind die Drehschieberbuchse 3 und der Drehschieber 4 miteinander über einen Drehstab 5 verbunden, welcher den Drehschieber 4 innerhalb der Drehschieberbuchse 3 in einer Mittellage zu halten sucht.

Im Beispiel einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges kann der Drehschieber 4 über eine nicht dargestellte Lenkwelle mit einem Lenkhandrad antriebsmäßig verbunden sein, während die Drehschieberbuchse 3 drehfest mit der Eingangsseite eines Lenkgetriebes, beispielsweise mit dem Ritzel 6 einer im übrigen nicht dargestellten Zahnstangenlenkung, verbunden ist.

Entsprechend dem Maß eines (zwischen Lenkhandrad und Eingang des Lenkgetriebes) zu übertragenden Drehmomentes tritt zwischen der Drehschieberbuchse 3 und dem Dreh­ schieber 4 eine mehr oder weniger große Verstellung relativ zur Mittellage auf, so daß sich nicht näher dar­ gestellte Steuerkanten 7, die am Drehschieber 4 bzw. an der Drehschieberbuchse 3 ausgebildet sind, relativ zuein­ ander verschieben. Dies hat zur Folge, daß zwischen zwei Motoranschlüssen 8 des Servoventiles 1 eine mehr oder weniger große Druckdifferenz in der einen oder anderen Richtung auftritt, wenn ein Eingangsanschluß 9 des Servo­ ventiles 1 mit einer hydraulischen Druckquelle 10, in der Regel eine Pumpe, und ein Ausgangsanschluß 11 des Servoventiles 1 mit einem relativ drucklosen Hydraulik­ reservoir 12 verbunden sind.

Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bekannt.

Wichtig ist, daß die sogenannte hydraulische Mitte zwischen Drehschieberbuchse 3 und Drehschieber 4 genau dann vorliegt, wenn der Drehstab 5 weder in der einen noch der anderen Drehrichtung elastisch verspannt ist, d. h. es muß gewährleistet sein, daß bei verschwindender Torsionsspannung des Drehstabes 5 zwischen den Motor­ anschlüssen 8 keine hydraulische Druckdifferenz auftritt.

Die entsprechende Justage ist aufgrund der nachfolgend dargestellten erfindungsgemäßen Konstruktion außerordent­ lich einfach.

Im dargestellten Beispiel werden der Drehschieber 4 und das Ritzel 6 in beliebigen Drehstellungen mit den jeweils zugeordneten Enden des Drehstabes 5 drehfest verbunden, beispielsweise dadurch, daß die Enden des Drehstabes 5 einen unrunden Querschnitt aufweisen und der Drehschieber 4 sowie das Ritzel 6 Aufnahmen mit entsprechend unrundem Querschnitt aufweisen.

Statt dessen ist auch eine Verstiftung möglich.

Die Drehschieberbuchse 3 ist relativ zum Körper des Ritzels 6 justierbar angeordnet. Dazu besitzt der Körper des Ritzels 6 gemäß Fig. 2 ein sogenanntes 3K-Profil mit drei durch stufenförmige Übergänge voneinander getrennten Außenumfangsflächenabschnitten 13, die jeweils schwach spiralig ausgebildet sind. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Radius jedes Außenumfangsflächenabschnittes 13 in der entgegen dem Uhrzeigersinn ausgerichteten Umfangsrichtung zu, wobei die Steigung im Bereich von 1/200 liegt. Die Drehschieber­ buchse 3 besitzt einen gegengleichen Innenumfangsbereich mit den Innenumfangsflächenabschnitten 14, so daß eine starke elastische, selbsthemmende Verklemmung bzw. Verkeilung zwischen dem Körper des Ritzels 6 und der Drehschieber­ buchse 3 auftritt, wenn diese um ein gewisses Maß ent­ gegen dem Uhrzeigersinn relativ zum Ritzel 6 verdreht wird.

Diese Verklemmung bzw. Verkeilung bleibt mit hinreichen­ dem Kraftschluß aufrechterhalten, wenn im Rahmen einer Justage eine gewisse Drehverstellung der Drehschieber­ buchse 3 relativ zum Körper des Ritzels 6 vorgenommen wird. Falls erforderlich, können auch erneute Justagen erfolgen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den Drehschieber 4 mit dem zugeordneten Ende des Drehstabes 5 oder einem an diesem Ende drehfest angeordneten Teil in gleicher Weise - wie es bei der Verbindung zwischen Ritzel 6 und Drehschieberbuchse 3 der Fall ist - zu verbinden. Bei einer solchen Anordnung kann die Verbindung zwischen Drehschieberbuchse 3 und Ritzel 6 vollständig drehfest ausgebildet sein.

Die dargestellte Anordnung ist insofern vorteilhaft, als die miteinander zusammenwirkenden Außen- und Innenumfangsflächen­ abschnitte 13 und 14 am Körper des Ritzels 6 bzw. an der Drehschieberbuchse 3 mit relativ großem radialem Abstand von der Ritzelachse angeordnet sind, so daß bereits bei geringer Flächenpressung zwischen den Außen- und Innenum­ fangsflächenabschnitten 13 und 14 vergleichsweise hohe Drehmomente zwischen Ritzel 6 und Drehschieberbuchse 3 toleriert werden können, ohne daß eine Dejustierung zu befürchten wäre. Aufgrund der geringen Flächen­ pressung treten im Bereich der Außen- und Innenumfangsflächenabschnitte 13 und 14 lediglich elastische Verformungen am Körper des Ritzels 6 bzw. an der Drehschieberbuchse 3 auf, so daß der bei der Justierung vorliegende Kraftschluß auch nach langer Betriebs zeit oder einer erneuten Justage weitestgehend unverändert aufrechterhalten bleibt.

Claims (5)

1. Steuerung eines Servoventiles, insbesondere einer Servo­ lenkung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei gleichachsig angeord­ neten, relativ zueinander verdrehbaren Ventilsteuerteilen, die miteinander über einen Drehstab drehelastisch verbunden bzw. verbindbar sind, welcher seinerseits zwischen einer Ein­ gangs- und einer Ausgangsseite einer Drehmoment-Übertragungsstrecke angeordnet bzw. anbringbar ist und an zu­ mindest einem Ende mit dem diesem Ende zugeordneten einen Ventilsteuerteil direkt bzw. über ein mit diesem Ende dreh­ fest verbundenes Teil kraftschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgenannte Ventilsteuerteil (Drehschieberbuchse 3, Drehschieber 4) unter Überwindung des Kraftschlusses relativ zu dem vorgenannten Ende des Drehstabes (5) durch Verdrehung justierbar ist, indem der Kraftschluß durch elastische Ver­ formung der miteinander kraftschlüssig gekoppelten Teile (Drehschieberbuchse 3, Ritzel 6) bewirkt wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das justierbare Ventilsteuerteil (Drehschieberbuchse 3) und das zugeordnete Ende des Drehstabes (5) bzw. das mit die­ sem Ende drehfest verbundene Teil (Ritzel 6) mit spiraligen Außen- und Innenumfangsflächenabschnitten (13, 14) kraft­ schlüssig zusammenwirken.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei spiralige Umfangsflächenabschnitte (13, 14) oder eine durch die Zahl "3" teilbare Anzahl (= ganzzahliges Vielfaches von "3") von Außen- und Innenumfangsflächenabschnitten (13, 14) un­ ter äquidistanter Teilung des Gesamtumfanges angeordnet sind.

4. Steuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steigung der spiraligen Außen- und Innenumfangsflächenabschnitte (13, 14) einen Wert in der Größenordnung 1/200 hat.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß zwischen einer Drehschieberbuchse (3) und einem Axialabschnitt an einem Ritzel (6) vorgesehen ist.