HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkeinrichtung für
Kraftfahrzeuge, die auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anspricht, wie sie
in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4 angegeben wird und
beispielsweise aus US-A-4 796 715 bekannt ist.
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In der gesamten Beschreibung wird die rechte Seite in Figur 10 als "vorn"
und die linke Seite als "hinten" bezeichnet.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Teile in sämtlichen
Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die Patentschrift US-A-4 796 715 beschreibt eine auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische Servolenkeinrichtung, die bisher in
Kraftfahrzeugen eingesetzt worden ist. Die Einrichtung ist in Figuren 10 bis 13
gezeigt. Gemäß Figuren 10 bis 13 umfaßt die herkömmliche
Servolenkeinrichtung eine in einem Gehäuse 30 angeordnete Ausgangswelle 31 mit einem
rohrförmigen hinteren Teil 31a, der sich in Axialrichtung der Welle
erstreckt. Der rohrförmige Teil 31a ist mit mehreren Öffnungen 32 versehen,
die sich radial durch seine Umfangswand erstrecken und in vorgegebenen
Abständen in dessen Umfangsrichtung angeordnet sind. Im Inneren des
Gehäuses 30 befindet sich eine hohle Eingangswelle 33, die mit ihrem vorderen
Teil in den rohrförmigen Teil 31a der Ausgangswelle 31 eingesteckt ist und
zu der Ausgangswelle 31 koaxial ist. Ein Torsionsstab 34 ist zwischen der
Ausgangswelle 31 und der Eingangswelle 33 vorgesehen, so daß er relativ zu
diesen Wellen nicht um seine Achse drehbar ist.
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Der vordere Teil der Ausgangswelle 31 ist in einem Stück mit einem Ritzel
36 ausgebildet, dessen Zähne mit der Zahnleiste einer Zahnstange 35 zum
Lenken der Vorderräder kämmen können. Die Eingangswelle 33 ist mit
einer Lenkwelle verbunden, die ein nicht gezeigtes Lenkrad trägt. Um die
Eingangswelle 33 herum ist ein Drehventil 37 (Steuerventil) angeordnet, das
einen an der Ausgangswelle 31 befestigten Ventilkörper 37a besitzt. Aufgrund
einer relativen Winkelverdrehung zwischen der Eingangswelle 33 und der
Ausgangswelle 31 infolge der Torsion des Torsionsstabes 34 kann das
Drehventil 37 Drucköl, das ihm durch eine Hydraulikpumpe 38, die beispielsweise
durch die Drehung des Motors angetrieben wird, über eine Leitung 39 und
eine Einlaßöffnung 40 des Gehäuses 30 zugeführt wird, in das Gehäuse 30
einleiten, um das Öl selektiv einem der zwei Einlässe eines nicht gezeigten
Arbeitszylinders zuzuführen und die Zufuhrmenge zu steuern. Ein Plunger 41
aus einem metallischen Material wie etwa gehärtetem JIS SUJ2 ist in jede
Öffnung 32 des rohrförmigen Teils 31a der Ausgangswelle 31 eingesetzt und
ist in Axialrichtung der Öffnung 32 verschiebbar. Das näher an der
Eingangswelle 33 gelegene Ende des Plungers 41 ist in einem Stück mit einem
sphärischen Vorsprung 41a ausgebildet. Fluchtend mit den Öffnungen 32 ist eine
Ringnut 42 in der äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle 31 auf deren
gesamtem Umfang ausgebildet. Ein Sprengring 43 ist in die Ringnut 42
eingesetzt, um die Plunger 41 an einer radialen Auswärtsbewegung zu hindern.
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Auch in der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 30 ist auf deren gesamtem
Umfang eine Ringnut 44 ausgebildet, die den Öffnungen 32 gegenüberliegt.
Auf der Vorderseite und der Rückseite der Nut 44 sind ringförmige Nuten in
der äußeren Umfangsfläche der Ausgangswelle 31 auf deren gesamtem
Umfang vorgesehen. Ein O-Ring 46 und ein Dichtring 47 sind fest in jede dieser
Nuten 45 eingesetzt. Auf diese Weise wird eine Druckölkammer 48 gebildet.
Eine von der Leitung 39 abzweigende und mit der Druckölkammer 48 in
Verbindung stehende Zweigleitung 49 ist mit einem hydraulischen
Reaktionskraftsteuerventil 52 versehen, das durch eine Steuereinheit 51 in
Übereinstimmung mit der von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50
gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit steuerbar ist.
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Der Umfang der Eingangswelle 33 ist mit mehreren in Radialrichtung der
Welle verlaufenden Furchen 53 versehen, die in deren Umfangsrichtung in
vorgegebenen Abständen angeordnet sind und den jeweiligen Öffnungen 32
gegenüberliegen. Jede der Furchen 53 wird durch eine flache Bodenfläche
53a und entgegengesetzte Seitenflächen 53b begrenzt, die sich radial nach
außen erstrecken und in Umfangsrichtung auswärts geneigt sind.
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Das Drucköl wird entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit in die
Druckölkammer
48 eingeleitet, wodurch die sphärischen Vorsprünge 41a an den
inneren Enden der Plunger 41 gegen die inneren Oberflächen der jeweiligen
Furchen 53 in der Umfangsfläche der Eingangswelle 33 angedrückt werden,
um das zum Drehen der Eingangswelle 33 um ihre Achse erforderliche
Lenkdrehmoment zu erhöhen. Der auf die Plunger 41 auszuübende Gegendruck
erhöht den Lenkdruck, der dem Arbeitszylinder zuzuführen ist.
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In Figur 14 geben die durchgezogenen Linien die Beziehung zwischen dem
Lenkdrehmoment und dem Lenkdruck, d.h. die Lenkungskennlinie, des
Fahrzeugs während der Fahrt mit einer hohen Geschwindigkeit an. Spezieller
soll angenommen werden, daß das Lenkrad gedreht wird, um die
Eingangswelle 33 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn in Figuren 12 und 13 zu
verdrehen. In diesem Fall nimmt das Lenkdrehmoment nur am Anfang zu. Wenn
die Eingangswelle um einen vorgegebenen Winkel gedreht worden ist, wird
der Torsionsstab 34 verdrillt, wodurch der Lenkdruck in einer der
Druckölkammern des Arbeitszylinders erhöht wird. Gleichzeitig steigen der auf die
Plunger 41 auszuübende Gegendruck und das Lenkdrehmoment linear an
(siehe Figur 14, Linie A). Dabei verschiebt sich jeder der Plunger 41 etwas
radial nach außen in der Öffnung 32, wobei sein Vorsprung 41a auf der
Bodenfläche 53a der Furche 53 nach rechts in Figur 13 gleitet.
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Wenn die Eingangswelle 33 weiter gedreht wird, wird der Torsionsstab 34
stärker verdrillt, so daß ein größerer Lenkdruck erzeugt wird. Ein nicht
gezeigtes Drucksteuerventil hält jedoch den Gegendruck konstant und
verhindert dadurch die Zunahme des Lenkdrehmoments (siehe Figur 14, Linie B).
Dabei läuft der sphärische Vorsprung 41a jedes Plungers 41 auf die geneigte
Seitenfläche 53b der Furche 53 auf, so daß der Plunger 41 in der Öffnung 32
radial nach außen bewegt wird. Wenn der Lenkdruck einen Punkt X in Figur
14 erreicht, bewirkt ein nicht gezeigtes Entlastungsventil, daß der
Lenkdruck nicht über diesen Wert hinaus ansteigt. Die Ausgangswelle 31 beginnt,
sich im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, um das Lenkdrehmoment zu
verringern (siehe Figur 14, Linie C). Diese Bewegung verschiebt den Vorsprung 41a
des Plungers 41 ein wenig abwärts längs der geneigten Seitenfläche 53b der
Furche 53, so daß der Plunger 41 etwas radial nach innen in der Öffnung 32
verschoben wird.
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Nachdem das Lenkdrehmoment einen Punkt Y in Figur 14 erreicht hat,
nimmt nur der Lenkdruck ab (siehe Figur 14, Linie D). Dabei dreht sich die
Ausgangswelle 31 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn und bewirkt eine
Verschiebung des Vorsprungs 41a des Plungers abwärts längs der geneigten
Seitenfläche 53b der Furche 53 zum unteren Ende derselben, so daß der
Plunger 41 in der Öffnung 32 radial nach innen bewegt wird.
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Der Lenkdruck nimmt auf einen Punkt Z ab, woraufhin der Gegendruck
ebenfalls mit der Abnahme des Lenkdruckes abnimmt, und das Lenkdrehmoment
nimmt linear mit dem Lenkdruck und dem Gegendruck ab (siehe Figur 14,
Linie E). Dabei gleitet der Vorsprung 41 a auf der Bodenfläche 53a der Furche
nach links in Figur 13, und der Plunger 41 verschiebt sich in der Öffnung 32
radial nach innen. Auf diese Weise werden die Vorderräder um einen
bestimmten Winkel gelenkt.
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In einem Fahrzustand mit niedriger Geschwindigkeit wird kein Gegendruck
auf die Plunger 41 ausgeübt, und die Eingangswelle 33 wird mit einem
kleinen Lenkdrehmoment gedreht, so daß der Torsionsstab 34 verdrillt wird und
das Drucköl dem Arbeitszylinder zugeführt wird.
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Die herkömmliche Servolenkeinrichtung hat jedoch einen Nachteil. Da jeder
Plunger 41 insgesamt aus Metall besteht, tritt eine große Reibungskraft auf,
wenn der sphärische Vorsprung 41a auf der Bodenfläche 53a und der
Seitenfläche 53b der Furche 53 gleitet, und ebenso wenn der Plunger 41 sich axial
in der Öffnung 32 verschiebt, mit dem Ergebnis, daß die in Figur 14 gezeigte
Lenkungskennlinie eine große Hysterese aufweist und ein verschlechtertes
Lenkgefühl ergibt.
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Außerdem tritt in einem Gleichgewichtszustand, bei dem dem Plunger 41
kein Drucköl zugeführt wird, etwa wenn das Fahrzeug hält oder mit niedriger
Geschwindigkeit fährt, ein weiteres Problem auf, insofern als der Plunger 41
sich in der Öffnung 32 bewegt und ein klopfendes Geräusch verursacht,
wenn der Plunger 41 beim Lenken gegen die Eingangswelle 33 gedrückt
wird. Darüberhinaus hat die Einrichtung den Nachteil, daß bei der
Beaufschlagung des Plungers 41 mit Öldruck im Gleichgewichtszustand der
Plunger 41 sich abrupt in Radialrichtung bewegt und auf die Eingangswelle 33
aufprallt, so daß ein klopfendes Geräusch erzeugt wird. Insbesondere dann,
wenn der Plunger 41 aus Metall besteht und ein hohes Gewicht hat, wird ein
starkes Klopfgeräusch erzeugt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten
Nachteile zu überwinden und eine auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende
Servolenkeinrichtung zu schaffen, die ein besseres Lenkgefühl vermittelt als
die herkömmliche Einrichtung.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische Servolenkeinrichtung zu schaffen, bei der
die Plunger mit geringerer Geräuschbildung an der Eingangswelle
anschlagen.
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Weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben gelöst durch eine
Servolenkeinrichtung, wie sie in Anspruch 1 oder in Anspruch 4 angegeben ist.
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Bei der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden hydraulischen
Servolenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht wenigstens
einer der Teile des Plungers, die mit der die Öffnung begrenzenden inneren
Oberfläche der Ausgangswelle in Gleitberührung stehen bzw. mit der
Eingangswelle in Druckberührung kommen, aus Kunststoff. Dies vermindert die
Gleitreibung zwischen dem Plunger und der Bodenfläche und den
Seitenflächen der Furche der Eingangswelle und/oder die Gleitreibung zwischen dem
Plunger und der die Öffnung begrenzenden Oberfläche der Ausgangswelle.
Außerdem hat der Plunger ein kleineres Gewicht als der herkömmliche
Plunger, der insgesamt aus einem metallischen Material besteht. Folglich ist die
Hysterese der Lenkungskennlinie kleiner als beim Stand der Technik, so daß
die Drehung der Ausgangswelle der Drehung der Eingangswelle besser folgen
kann und ein besseres Lenkgefühl vermittelt wird. Das geringe Gewicht des
Plungers verringert weiterhin das beim Anschlag des Plungers an der
Eingangswelle infolge der Bewegung des Plungers entstehende Geräusch.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen im
einzelnen beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein vergrößerter Längsschnitt durch eine auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische
Servolenkeinrichtung, die kein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, jedoch zur
Erläuterung der Erfindung nützlich ist;
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Fig. 2 ist ein Schnitt entsprechend einem Teil aus Figur 1 und zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 3 ist ein Schnitt entsprechend Figur 2 und zeigt ein zweites
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 4 ist ein Schnitt entsprechend Figur 2 und zeigt ein drittes
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 5 ist ein Schnitt entsprechend Figur 2 und zeigt ein viertes
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 6 ist ein Schnitt entsprechend Figur 2 und zeigt ein fünftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 7 ist ein Längs schnitt durch ringförmige Metallkörper von
Plungern gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel und zeigt, wie die
äußeren Umfangsflächen der Metallkörper zu polieren sind;
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Fig. 8 ist ein Schnitt entsprechend Figur 2 und zeigt ein sechstes
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 9 ist eine Explosionsdarstellung eines vertikalen Schnittes durch
den Plunger gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel;
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Fig. 10 ist ein vertikaler Schnitt, der den Gesamtaufbau einer
herkömmlichen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden
hydraulischen Servolenkeinrichtung zeigt;
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Fig. 11 ist ein vergrößerter Teil aus Figur 10;
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Fig. 12 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie XII-XII in Figur 11;
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Fig. 13 ist ein vergrößerter Teil aus Figur 12 ohne Schraffur; und
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Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
Lenkdrehmoment und dem Lenkdruck während des Lenkvorgangs zeigt.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In der folgenden Beschreibung werden gleiche Teile wie diejenigen, die in
Figuren 10 bis 13 gezeigt sind, jeweils mit demselben entsprechenden
Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal beschrieben.
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Gemäß Figur 1 besitzt eine auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende
hydraulische Servolenkeinrichtung Plunger 1, die jeweils die Form eines
massiven, insgesamt aus einem Kunststoff wie etwa Phenolharz hergestellten
Zylinders. Jeder der Plunger 1 ist an seinem der Eingangswelle 33
zugewandten Ende in einem Stück mit einem sphärischen Vorsprung 1a
ausgebildet, der als der Teil dient, der mit der die Furche 53 begrenzenden
Bodenfläche 53a und den Seitenflächen 53b der Eingangswelle 33 in
Druckberührung kommt. Abgesehen von diesem Merkmal hat diese Vorrichtung
denselben Aufbau wie die bereits beschriebene herkömmliche Lenkeinrichtung.
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Bei der Servolenkeinrichtung vermindert der für den Plunger 1 verwendete
Kunststoff die Gleitreibung zwischen dem Vorsprung 1a des Plungers und der
Bodenfläche 53a und den Seitenflächen 53b der Furche sowie die
Gleitreibung zwischen der Umfangsfläche des Plungers 1 und der inneren
Umfangsfläche, die die in der Ausgangswelle 31 gebildete Öffnung 32 begrenzt. Dies
verringert die Hysterese in der Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment
und dem Lenkdruck während des Lenkvorgangs, d.h. die Lenkungskennlinie,
wie durch gestrichelte Linien in Figur 14 angedeutet wird, und ermöglicht
es, daß die Drehung der Ausgangswelle 31 der Drehung des Lenkrades besser
folgen kann und sich ein verbessertes Lenkgefühl ergibt.
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In einem Gleichgewichtszustand, in dem kein Öldruck auf den Plunger 1
ausgeübt wird, etwa wenn das Fahrzeug hält oder mit niedriger Geschwindigkeit
fährt, ist außerdem zu erwarten, daß sich der Plunger 1 radial bewegt und an
der Eingangswelle 33 oder an dem Sprengring 43 anschlägt. Das dabei
erzeugte Geräusch ist klein, weil die anschlagenden Teile des Plungers 1 weich
sind und auch weil der Plunger ein verringertes Gewicht hat.
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Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in Figur 2
gezeigte, auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische
Servolenkeinrichtung besitzt Plunger 3, die jeweils einen Kunststoffkörper 4 mit
einer äußeren Umfangsfläche, die mit der die Öffnung 32 bildenden inneren
Umfangsfläche der Ausgangswelle 31 in Gleitberührung steht, und eine in
dem Kunststoffkörper 4 befestigte Metallkugel 5 aufweisen, die mit der
Eingangswelle 33 in Berührung kommen kann. Mit Ausnahme dieses Merkmals
hat das erste Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie die beschriebene
herkömmliche Servolenkeinrichtung.
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Bei der vorliegenden Servolenkeinrichtung liegt die Metallkugel 5 des
Plungers 3 an der gefurchten Oberfläche der Eingangswelle 33 an, so daß der Teil
des Plungers gegen Abrieb geschützt ist und somit eine längere Lebensdauer
hat. Abgesehen von diesem Vorteil hat das zweite Ausführungsbeispiel
dieselben Vorteile wie die in Figur 1 gezeigte Einrichtung.
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Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Servolenkeinrichtung gemäß Figur 3
besitzt Plunger 4, die jeweils einen Kunststoffkörper 8 mit einer äußeren
Umfangsfläche, die mit der die Öffnung 32 bildenden inneren Umfangsfläche
der Ausgangswelle 31 in Gleitberührung steht, und eine Metallkugel 9
aufweisen, die mit der Eingangswelle 33 in Berührung kommt und drehbar in eine
Sackbohrung 8a eingesetzt ist, die in dem näher an der Eingangswelle 33
gelegenen Ende des Kunststoffkörpers 8 ausgebildet ist. Abgesehen von diesem
Merkmal hat das zweite Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie die
beschriebene herkömmliche Servolenkeinrichtung.
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Bei der vorliegenden Servolenkeinrichtung kann die Metallkugel 9 relativ zu
dem Kunststoffkörper 8 rollen, so daß sie, wenn sie mit der die Furche 53
bildenden inneren Oberfläche der Eingangswelle 33 in Berührung kommt,
mit verminderter Reibung zwischen der Kugel 9 und der gefurchten
Oberfläche der Eingangswelle 33 abrollen kann. Abgesehen von diesem Vorteil hat
das zweite Ausführungsbeispiel dieselben Vorteile wie das beschriebene erste
Ausführungsbeispiel.
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Figur 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische Servolenkeinrichtung
gemäß Figur 4 besitzt Plunger 11, die jeweils einen Kunststoffkörper 12 in der
Form eines massiven Zylinders und einen ringförmigen Metallkörper 13
aufweisen, der am Umfang des Kunststoffkörpers 12 befestigt ist und eine
äußere Umfangsfläche besitzt, die mit der die Öffnung 32 bildenden inneren
Umfangsfläche der Ausgangswelle 31 in Gleitberührung steht. Das näher an der
Eingangswelle 33 gelegene Ende des Kunststoffkörpers 12 ist über das
entsprechende Ende des Metallkörpers 13 hinaus verlängert und bildet einen
sphärischen Vorsprung 12a. Der Vorsprung 12a dient als der Teil, der mit
der die Furche 53 bildenden inneren Oberfläche der Eingangswelle 33 in
Berührung kommt. Mit Ausnahme dieses Merkmals hat das dritte
Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie die beschriebene herkömmliche
Servolenkeinrichtung.
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Figur 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische Servolenkeinrichtung
gemäß Figur 5 besitzt Plunger 15, die jeweils einen Kunststoffkörper 16 in der
Form eines Hohlzylinders, der an seinem näher an der Eingangswelle 33
gelegenen Ende geschlossen ist, und einen ringförmigen Metallkörper 17
aufweisen, der am Umfang des Kunststoffkörpers 16 befestigt ist und eine
äußere Umfangsfläche besitzt, die mit der die Öffnung 32 bildenden inneren
Umfangsfläche der Ausgangswelle 31 in Gleitberührung steht. Das geschlossene
Ende des Kunststoffkörpers 16 ist über das entsprechende Ende des
ringförmigen Metallkörpers 17 hinaus verlängert und bildet einen sphärischen
Vorsprung 16a, der als der Teil dient, der mit der die Furche 53 bildenden
Oberfläche der Eingangswelle 33 in Berührung kommt. Das andere Ende des
Kunststoffkörpers 16 ist ebenfalls über den Metallkörper 17 hinaus
verlängert, und das vorspringende Ende ist um seinen Umfang herum mit einem
Abdeckteil 16b versehen, der das andere Ende des Metallkörpers 17
abdeckt. Das andere Ende des Kunststoffkörpers 16, das diesem Vorsprung 16a
entgegengesetzt ist, ist mit einem Hohlraum 16c zur Gewichtsverringerung
des Kunststoffkörpers versehen. Mit Ausnahme des oben beschriebenen
Merkmals hat das vierte Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie die
beschriebene herkömmliche Servolenkeinrichtung.
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Bei der oben beschriebenen Servolenkeinrichtung dient der Abdeckteil 16b
zur Verringerung des Kiopfgeräusches, das entsteht, wenn sich der Plunger
15 von der Eingangswelle 33 weg bewegt und mit dem Ring 43 in Berührung
kommt. Abgesehen von diesem Vorteil hat das vorliegende
Ausführungsbeispiel dieselben Vorteile wie das dritte Ausführungsbeispiel.
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Die Plunger nach den dritten und vierten Ausführungsbeispielen werden
beispielsweise hergestellt, indem in Kunststoff in das Innere des ringförmigen
Metallkörpers eingeformt wird, so daß er durch Spritzgießen mit dem
Metallkörper verbunden wird, und indem das Formteil etwa durch Polieren
nachbearbeitet wird.
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Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische Servolenkeinrichtung
gemäß Figur 6 besitzt Plunger 19, die jeweils einen massiven zylindrischen
Körper 20 aus einem Kunststoff, etwa mit Glasfasern gefülltem
faserverstärkten Nylon 66, und einen ringförmigen Metallkörper 21 aufweisen, der am
Umfang des Kunststoffkörpers 20 befestigt ist und beispielsweise aus
gehärtetem JIS SUJ2 oder einer gesinterten Legierung besteht. Die äußere
Umfangsfläche des ringförmigen Metallkörpers 21 steht in Gleitberührung mit
der die Öffnung 32 bildenden inneren Umfangsfläche der Ausgangswelle 31.
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Das Ende des Kunststoffkörpers 20, das näher an der Eingangswelle 33 liegt,
ist insgesamt über den ringförmigen Metallkörper 21 hinaus verlängert und
bildet einen sphärischen Vorsprung 20a, der als der Teil dient, der mit der
die Furche 53 bildenden Bodenfläche 53a und den Seitenflächen 53b in der
Eingangswelle 33 in Berührung kommt. Das andere Ende des
Kunststoffkörpers 20 ist von dem entsprechenden Ende des ringförmigen Metallkörpers
21 an ausgehöhlt, so daß es eine Ausnehmung 20b bildet, die größer ist als
der sphärische Vorsprung 20a und eine solche Größe besitzt, daß der
Vorsprung 20a in die Ausnehmung eingesetzt werden kann. Das ausgenommene
Ende des Kunststoffkörpers 20 hat eine konkave Oberfläche. Ein Hohlraum
20c zur Verringerung des Gewichts des Plungers erstreckt sich von zentralen
Teil der konkaven Oberfläche zu dem Vorsprung 20a. Ein ringförmiger
Vorsprung 21a ist am inneren Umfangsrand des Metallkörpers 21 ausgebildet,
um das Abrutschen des Kunststoffkörpers 20 zu verhindern. Mit Ausnahme
des obigen Merkmals hat das fünfte Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie
die beschriebene herkömmliche Servolenkeinrichtung.
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Wie die Plunger nach den dritten und vierten Ausführungsbeispielen wird der
Plunger 19 beispielsweise dadurch hergestellt, daß der Kunststoffkörper 20
in das Innere des ringförmigen Metallkörpers 21 eingeformt wird, so daß er
damit verbunden ist. Wie in Figur 7 gezeigt ist, werden mehrere solcher
Plunger 19 zusammengesetzt, indem jeweils der Vorsprung 20a des
Kunststoffkörpers 20 eines Plungers 19 in die Ausnehmung 20b des
Kunststoffkörpers 20 des anderen Plungers 19 eingesteckt wird, und die äußeren
Umfangsflächen der Metallkörper 21 sämtlicher Plunger 19 werden zum Zweck
der Oberflächennachbearbeitung in einem Zug poliert, beispielsweise mit
einer mittelpunktsfreien Poliereinrichtung. Die Plunger 19 können deshalb
einfach hergestellt werden. Abgesehen von diesem Vorteil hat das
vorliegende Ausführungsbeispiel dieselben Vorteile wie das dritte Ausführungsbeispiel.
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Figur 8 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende hydraulische Servolenkeinrichtung
gemäß Figur 8 besitzt Plunger 23, die jeweils einen massiven zylindrischen
Körper 24 aus einem Kunststoff, etwa mit Glasfasern gefülltem
faserverstärkten Nylon 66, und einen ringförmigen Metallkörper 25 aufweisen, der fest auf
den Kunststoffkörper 24 aufgesteckt ist und beispielsweise aus gehärtetem
JlS SUJ2 oder einer gesinterten Legierung besteht. Ein Ende des
Kunststoffkörpers 24, das der Eingangswelle 33 näher liegt, ist über das
entsprechende Ende des Metallkörpers 25 hinaus verlängert und bildet einen
sphärischen Vorsprung 24a, der als der Teil dient, der mit der Bodenfläche 53a
und den Seitenflächen 53b in Berührung kommt, die die Furche in der
Eingangswelle 33 bilden. Der Umfangsrand des sphärischen Vorsprungs 24a
erstreckt sich radial nach außen und bildet einen Flansch 24b. Das andere Ende
des Kunststoffkörpers 24 liegt gegenüber dem Metallkörper 25 zurück. Ein
ringförmiger Vorsprung 25a, der eine vorgegebene Breite von Basisende des
Vorsprungs 24a aus hat, ist am inneren Umfang des Metallkörpers 25
ausgebildet. Der innere Umfang des Metallkörpers 25 oberhalb des ringförmigen
Vorsprungs 25a zum anderen Ende hin bildet ein Ausgleichsvolumen 25b für
den Kunststoffkörper 25, wenn der Körper 24 sich thermisch ausdehnt. Mit
Ausnahme des obigen Merkmals hat das vorliegende Ausführungsbeispiel
denselben Aufbau wie die beschriebene herkömmliche Servolenkvorrichtung.
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Wenn sich der Kunststoffkörper 24 der Servolenkeinrichtung thermisch in
das Ausgleichsvolumen 25b hinein ausdehnt, so kommt der sich ausdehnende
Teil des Kunststoffkörpers 24 mit dem ringförmigen Vorsprung 25a in
Eingriff. Außerdem vermittelt das Drucköl, wenn es in die Druckölkammer 48
eingeführt wird, dem Plunger 23 einen Druck, der die Tendenz hat, den
Plunger radial nach innen zu bewegen. Der Kunststoffkörper 24 unterliegt
dann einer Kraft, die die Tendenz hat, den Körper 24 aus dem ringförmigen
Metallkörper 25 herauszudrücken, während der Metallkörper 25 ebenfalls
einer Kraft unterliegt, die zu dieser Zeit in derselben Richtung wirkt,
während der sich in das Ausgleichsvolumen 25b ausdehnende Teil mit dem
ringförmigen Vorsprung 25a in Eingriff kommt. Folglich wird der
Kunststoffkörper 24 am Abrutschen gehindert. Abgesehen von diesem Vorteil hat das
vorliegende Ausführungsbeispiel dieselben Vorteile wie das dritte
Ausführungsbeispiel.
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Der Plunger 23 wird hergestellt, indem der ringförmige Metallkörper 25
gebildet wird, der Kunststoffkörper 24 durch Spritzgießen getrennt von dem
Metallkörper hergestellt wird und das andere Ende des Kunststoffkörpers
24, das dem Vorsprung 24a entgegengesetzt ist, in den Metallkörper 25
eingedrückt wird, um den Flansch 24b an dem Metallkörper 25 zur Anlage zu
bringen.
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Als ein Verfahren zur Herstellung des Plungers 23 mit dem Kunststoffkörper
24 und dem umgebenden ringförmigen Körper 25 erscheint es als möglich,
den Kunststoffkörper 24 durch Spitzgießen im Inneren des Metallkörpers 25
zu gießen, so daß er damit verbunden ist. Dieses Verfahren erfordert es
jedoch, den äußeren Umfang des ringförmigen Körpers 25 als
Referenzoberfläche zu benutzen, um die Fehlausrichtung des Kunststoffkörpers 24 in bezug
auf dem Metallkörper 25 zu verhindern, und macht es deshalb notwendig,
den äußeren Umfang des Metallkörpers 25 in enge Berührung mit dem
Spritzgießwerzeug zu bringen. Sofern ringförmige Metallkörper 25 mit
unterschiedlichen Außendurchmessern notwendig sind, weil bei verschiedenen
Arten von Fahrzeugen unterschiedliche Gegendrücke notwendig sind, so
müssen viele Arten von Werkzeugen entsprechend den variierenden
Außendurchmessern der Metallkörper 25 hergestellt werden, was zu erhöhten
Kosten führt. Wenn jedoch der Plunger 23 hergestellt wird, indem der
ringförmige Metallkörper 25 auf den Kunststoffkörper 24 aufgepreßt wird, so
kann der Außendurchmesser des Plungers 23 einfach durch Ändern der
Wanddicke des Metallkörpers 25 geändert werden, ohne daß die Größe des
Kunststoffkörpers 24 geändert werden muß. Obgleich
Kunststoff-Spritzgießwerkzeuge teuer sind, braucht hierfür nur eine Art solcher Werkzeuge
hergestellt zu werden, so daß sich eine Kostenersparnis ergibt.
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Obgleich die oben beschriebene Servolenkeinrichtung vom
Zahnstangen/Ritzel-Typ ist, ist die vorliegende Erfindung auch auf Servolenkeinrichtungen
mit Kugelmuttern anwendbar.
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Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Plunger axial
verschiebbar in eine Öffnung eingesetzt, die in einem rohrförmigen Teil der
Ausgangswelle ausgebildet ist und sich in dessen Radialrichtung erstreckt,
doch ist die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt, sondern
auch auf eine Einrichtung anwendbar, die, wie in der ungeprüften
japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung SHO 63-75471 beschrieben wird,
eine einstückig mit radialen Vorsprüngen versehene Eingangswelle, eine
Ausgangswelle mit Bohrungen, die sich senkrecht zu ihrer Achse erstrecken und
auf den axial gegenüberliegenden Seiten der Vorsprünge positioniert sind,
und Plunger aufweist, die gleitend in die entsprechenden Bohrungen
eingesetzt sind, um die Vorsprünge zwischen den entgegengesetzten
Plungerenden zu halten und eine hydraulische Gegenkraft zu erzeugen.