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Diese Erfindung betrifft eine Servo - Lenkvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 und ist z. B. aus der US-A-4 788 877 bekannt.
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Servo - Lenkvorrichtungen vom Zahnstangen - Ritzel - Typ, die in Automobilen
verwendet werden, weisen eine Zahnstange und ein Ritzel auf, das direkt
Lenkradbetätigungen auf einen Lenkmechanismus überträgt, einen Arbeitszylinder auf, der den
Druck von einer Ölpumpe verwendet, um den Lenkmechanismus anzutreiben, und ein
Steuerventil auf, das diesen Öldruck zu dem Arbeitszylinder gemäß der
Lenkradbetätigungen zuführt.
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In diesen Typ einer Servo - Lenkvorrichtung ist ein Getriebegehäuse, das die
Zahnstange und das Ritzel aufnimmt, im wesentlichen in einem einstückigen Aufbau
mit dem Steuerventilgehäuse ausgebildet und der Arbeitszylinder ist unabhängig. Eine
derartige Vorrichtung ist z. B. in der US-P 4,809,806 offenbart, die von dem US-
Patentamt veröffentlicht ist. Gemäß dieser Servo - Lenkvorrichtung sind das
Getriebegehäuse und das Steuerventilgehäuse in einem einstückigen Aufbau durch Gießen
ausgebildet.
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In verschiedenen Automobilen für Fahrgäste besteht der Trend in Richtung kleinerer
Fahrzeuggröße und Frontantrieb, der zu einer kleinen Motorraumkapazität führt.
Demzufolge kann es auftreten, wenn versucht wird, eine Servo - Lenkvorrichtung an
verschiedene Typen von Fahrzeugen und Motorformen anzupassen, daß der
Steuerventilanschluß sich mit dem Motor oder anderen Mechanismen überschneidet, so daß
die Position des Steuerventilanschlusses und die Ausgestaltung der Leitungen, die zu
diesem Anschluß führen, geändert werden müssen.
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Jedoch, wenn das Steuerventilgehäuse und das Getriebegehäuse in einem
einstückigen Aufbau ausgebildet sind, fordert ein Verändern der Anschlußposition
Modifikatio
nen an Teilen des Gießprozesses, und dies führt zu einem Anstieg der
Herstellungskosten. Ebenso tritt eine thermische Verformung auf, wenn das Gehäuse des
Steuerventils an das Getriebegehäuse angegossen wird. Eine kostenintensive Bearbeitung
nach dem Gießen, wie z. B. Honen, ist an dem inneren Umfang des Ventilgehäuses
notwendig.
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Weiterhin müssen, da das Getriebegehäuse und das Gehäuse des Steuerventils in
einem einstückigen Aufbau ausgebildet sind, beide ausgesondert werden, wenn ein
Fehler in entweder dem Getriebegehäuse oder dem Gehäuse während des
Herstellungsprozesses auftritt, und dies führt zu einer Verringerung des produktiven Ertrags
in der Herstellung der Servo - Lenkvorrichtung.
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Von dem Dokument zum Stand der Technik US-A-4 788 877 ist eine Servo -
Lenkvorrichtung bekannt. Diese Servo - Lenkvorrichtung weist einen Drehventil-
Gehäuseabschnitt und einen Hauptkörper auf. Dieser Hauptkörper nimmt eine
Zahnstange und ein Ritzel auf, und der Drehventil-Gehäuseabschnitt nimmt eine
Ventilhülse auf, die mit der Eingangswelle über eine Torsionsstange verbunden ist. Der
Ventilgehäuseabschnitt ist drehbar in den Hauptkörper eingepreßt. Der Drehventil-
Gehäuseabschnitt und der Hauptkörper sind zusätzlich durch einen Befestigungsring
aneinander befestigt, der durch Einspritzen von Plastikmaterial in zugehörigen Nuten
gebildet ist, die jeweils an dem Hauptkörper und dem Ventilgehäuseabschnitt
ausgebildet sind, um eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden des
Ventilgehäuseabschnitts und dieses Hauptkörpers in einer vorgegebenen Position zu bilden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Servo - Lenkvorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Verbindung des Drehventil-Gehäuses und
des Getriebegehäuses in jeder gewünschten relativen Drehposition erlaubt, wobei
keine Behinderung des Stroms von Öl auftritt, wenn die relative Drehposition zwischen
diesem Drehventil-Gehäuse und diesem Getriebegehäuse angepaßt ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Servo -
Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Es ist ein Vorteil von dieser Erfindung, die Anpassungsfähigkeit einer Servo -
Lenkvorrichtung an verschiedene Typen von Fahrzeugen zu verbessern.
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Es ist ein weiterer Vorteil von dieser Erfindung, die Bearbeitung des
Steuerventilgehäuses zu vereinfachen.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im weiteren Detail durch bevorzugte
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher
dargestellt und erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht einer Servo - Lenkvorrichtung,
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Fig. 2 eine vergrößerte Vorderansicht einer Verbindung zwischen einem Ritzel
und einer Ventilhülse,
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Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das die Verlagerung eines Anschlusses
zeigt,
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Fig. 4 eine Zeichnung vergleichbar wie Fig. 1, die aber eine andere Anordnung
bezüglich der Lagerung der Ventilhülse zeigt,
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Fig. 5 eine Zeichnung vergleichbar Fig. 1, die aber eine weitere andere
Anordnung bezüglich der Lagerung der Ventilhülse zeigt,
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Fig. 6 eine vergrößerte Vorderansicht der Verbindung zwischen dem Ritzel
und der Ventilhülse von Fig. 5,
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Fig. 7 eine vertikale Schnittansicht der Servo - Lenkvorrichtung, welche die
Abmessungen des Ventilgehäuses zeigt,
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Fig. 8 eine Zeichnung vergleichbar mit Fig. 7, die aber ein anderes
Ventilgehäuse mit einem unterschiedlichen Durchmesser zeigt,
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Fig. 9 eine Zeichnung vergleichbar zu Fig. 8, die aber ein weiteres anderes
Ventilgehäuse mit unterschiedlicher Länge zeigt,
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Fig. 10 eine Zeichnung vergleichbar mit Fig. 3, die aber eine Variante bezüglich
einer Position zur Ausbildung des Anschlusses zeigt, und
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Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses, die eine Variante
bezüglich der Anschlußform zeigt.
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Mit Bezug auf Fig. 1 der Zeichnungen ist ein Getriebegehäuse 1, das eine Zahnstange
und ein Lenkgetriebe vom Ritzeltyp aufnimmt, und ein zylindrisches Ventilgehäuse 2,
das ein drehbares Ventil aufnimmt, miteinander verbunden.
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Ein Ritzel 12 und eine Zahnstange 11 sind in dem Getriebegehäuse 1 aufgenommen.
Das Ritzel 12 ist derart gelagert, daß dessen Basisende frei drehbar um ein Lager 17
ist. Die Zahnstange 11 ist durch das Getriebegehäuse 1 gelagert, so daß diese frei ist,
entlang einer Gleitachse zu gleiten, die im wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse
des Ritzels 12 ist.
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Die Zahnstange 11 ist mit einem Lenkmechanismus verbunden, der nicht gezeigt ist.
Der Betrieb dieser Zahnstange 11 ist ebenso durch einen Arbeitszylinder unterstützt,
der nicht gezeigt ist. Die Zahnstange 11 in dem Getriebegehäuse 1 ist in Gleitrichtung
durch eine Druckauflage 13 geführt. Diese Druckauflage 13 wird zu dem Ritzel 12
durch eine Feder 14 gedrückt. Die Feder 14 ist durch einen Einstelldeckel 15 gelagert,
der in das Getriebegehäuse 1 eingeschraubt ist.
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Die Verbindung zwischen dem Getriebegehäuse 1 und dem Ventilgehäuse 2 ist in
zylindrischer Form ausgebildet, und das Ende des Ventilgehäuses 2, das ebenso in
zylindrischer Form ausgebildet ist, ist in den inneren Umfang dieses zylindrischen Teils
1A eingeschraubt. Eine Aufnahmeschraube 10 mit vorgegebener Steigung ist an dem
inneren Umfang dieses zylindrischen Teils 1A ausgebildet, und eine Einsteckschraube
20 mit vorgegebener Steigung ist an dem äußeren Umfang des Endes des
Ventilgehäuses 2 ausgebildet. Eine Verriegelungsnuß 8 ist ebenso auf dem äußeren Umfang
des Ventilgehäuses 2 verschraubt, um die relative Drehung des Getriebegehäuses 1
und des Ventilgehäuses 2 zu begrenzen.
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Ein Dichtungselement 18 ist zwischen den zylindrischen Teil 1A und dem Ende des
Ventilgehäuses 2 angeordnet, um das Innere des Getriebegehäuses abzudichten.
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Das Ritzel 12 steht zu dem Ventilgehäuse 2 durch die Innenseite dieses zylindrischen
Teils 1A hervor.
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Das Ende des Ritzels 12, das in das Ventilgehäuse 2 hervorsteht, ist gelagert, so daß
es frei über ein Lager 21 drehbar ist. Eine Verzahnung 6A, die an einem Ende des
Torsionsstabes 6 ausgebildet ist, ist koaxial in das Innere des Ritzels 12 eingepreßt.
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Ein Steuerventil weist einen Wellenstumpf 5 und eine Ventilhülse 3 innerhalb des
Ventilgehäuses 2 auf.
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Der Wellenstumpf 5 ist mit einer Lenksäule, die nicht gezeigt ist, verbunden, und ist in
dem Ventilgehäuse 2 von der gegenüberliegenden Seite zu der Verbindung eingesetzt
zwischen dem Getriebegehäuse 1 und dem Ventilgehäuse 2.
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Der Torsionsstab 6 ist koaxial in dem Wellenstumpf 5 aufgenommen und dessen
Ende ist mit dem Wellenstumpf 5 durch einen Stift 50 verbunden.
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Der Wellenstumpf 5 ist frei gelagert, um in einer Hülse 22 zu drehen, die mit dem
Ende des Ventilgehäuses 2 über ein Lager 23 verbunden ist. Die Spitze des
Wellenstumpfes 5 gleitet an dem Ritzel 12 und der Wellenstumpf 5 dreht relativ zu dem
Ritzel 12 gemäß der Verdrehung des Torsionsstabs 6.
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Die Ventilhülse 3 ist zwischen dem inneren Umfang des Ventilgehäuses 2 und dem
äußeren Umfang des Wellenstumpfes 5 angeordnet. Die Ventilhülse 3 gleitet an dem
äußeren Umfang des Wellenstumpfes 5 über ein Dichtungselement 31 und ist derart
gelagert, um die Drehung relativ zu dem Wellenstumpf 5 zu gewährleisten. Die
Ventilhülse 3 ist gelagert, so daß diese frei, relativ zu dem Ventilgehäuse 2 dreht.
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Die Drehung des Ventilhülse 3 relativ zu dem Ritzel 12 ist aufgrund des Eingriffs einer
U-förmigen Nut 30, die an einer vorgegebenen Position ausgebildet ist, mit einem Stift
5, der in radialer Richtung von dem Ritzel 12 hervorspringt, begrenzt. Ein Schnappring
24 ist an dem äußeren Umfang des Wellenstumpfes 5 angebracht, wenn der Stift 9 in
Kontakt mit dem tiefsten Teil der Nute 30 ist. Dies begrenzt ebenso die relative
Verlagerung der Ventilhülse 3 und des Ritzels 12 in axialer Richtung.
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Anschlüsse 7P, 7T, 7L, 7R, die mit einer Öldruckquelle, die nicht gezeigt ist, und der
Servolenkung verbunden sind, sind an vorgegebenen Positionen an dem äußeren
Umfang des Ventilgehäuses 2 vorgesehen. Zum Beispiel sind die Anschlüsse 7P und
7T in einem vorgegebenen Intervall in axialer Richtung vorgesehen und die
Anschlüsse 7L und 7R in einem vorgegebenen Intervall in axialer Richtung an Positionen im
wesentlichen gegenüberliegend zu den Anschlüssen 7P und 7T vorgesehen.
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Ringförmige Nuten gegenüberliegend zu diesen Anschlüssen sind an dem äußeren
Umfang der Ventilhülse 3 ausgebildet. Diese Nuten sind abwechselnd durch
Dichtungsringe blockiert. Der Wellenstumpf 5 weist einen Öldurchgang auf, der so
angeordnet ist, daß der Anschluß 7P mit einem der Anschüsse 7L, 7R verbunden ist, und
der Anschluß 7T mit einem der anderen der Anschlüsse 7L und 7R über diese
ringförmigen Nuten gemäß der relativen Drehposition der Ventilhülse 3 verbunden. Der
Aufbau des Öldurchgangs in diesem Typ von Steuerventil ist aus dem Stand der
Technik bekannt.
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Der Wellenstumpf 5 dreht gegen den Torsionsstab 6, wenn das Steuerrad, das nicht
gezeigt ist, gedreht wird. Der Wellenstumpf 5 und die Ventilhülse 3 drehen daher
relativ zueinander, und der Öldruck des Pumpenanschlusses 7P wird zu dem Anschluß
7L oder 7L geliefert, so daß der Arbeitszylinder, der nicht gezeigt ist, angetrieben wird.
Zur selben Zeit wird eine Lenkkraft direkt zu der Zahnstange 11 über das Ritzel 12
aufgrund der Verdrehung des Torsionsstabs 6 übertragen. Daraufhin werden die
Räder durch die Antriebskraft des Arbeitszylinders und die Lenkkraft, die direkt auf die
Zahnstange 11 wirkt, gelenkt.
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Wenn die Zahnstange 11 versetzt wird und das Ritzel 12 sich dreht, dreht die Hülse 3
zusammen mit dem Ritzel 12 in eine Richtung, so daß der relative Drehwinkel der
Hülse 3 relativ zu dem Wellenstumpf 5 reduziert wird. Wenn die Ventilhülse 3 in eine
Position äquivalent zu dem Drehsteuerwinkel des Wellenstumpfes 5 dreht, ist die
Lenkung komplett.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Steigungen der Aufnahmeschraube 10
und der Einsteckschraube 20 so gesetzt, daß, auch wenn das Ventilgehäuse um
zumindest ein Steigungsintervall in axialer Richtung relativ zu der Ventilhülse 3 versetzt
ist, z. B. wenn eine relative Verlagerung um eine Umdrehung durchgeführt wird, wirkt
sich dies nicht auf die Verbindungen zwischen den Anschlüssen 7P, 7T, 7L und 7R
und dem Öldurchgang der Ventilhülse 3 aus. In anderen Worten, die Abmessungen
der Anschlüsse 7P, 7T, 7L und 7R und des Öldurchgangs in dem Steuerventil sind so
gewählt, daß Verlagerungen in axialer Richtung absorbiert werden.
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Daher ist es möglich, wenn die Drehposition durch die Verriegelungsnuß 8 in
irgendeinem Drehwinkel des Gehäuses 2 verriegelt ist, dieses in irgendeinem gewünschten
relativen Drehwinkel des Getriebegehäuses 1 und des Ventilgehäuses 2 anzupassen.
Dieses Ausführungsbeispiel kann daher an verschiedene Fahrzeugtypen und
Fahrzeuge mit unterschiedlichen Motorentypen angebracht werden.
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Die Ventilhülse 3 begrenzt axiales Versetzen relativ zu dem Ritzel 12 durch den Stift 9
und den Schnappring 24, und dessen Drehung relativ zu dem Ritzel 12 ist ebenso
durch den Stift 9 begrenzt. Daher, auch wenn das Ventilgehäuse 2 in axialer Richtung
oder Drehrichtung relativ zu dem Ritzel 12 versetzt ist, wird die relative Position der
Hülse 3 und des Ritzels 12 nicht verändert, weder in Dreh- noch in Axialrichtungen.
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Zum Beispiel, wie in Fig. 3 gezeigt ist, wenn das Ventilgehäuse 2 mit einer
vorgegebenen Phase relativ zu dem Getriebegehäuse 1 zusammengebaut ist, durch einen
Winkel θ&sub1; gedreht ist, bewegen sich die Anschlüsse 7P bis 7R in Positionen 7P', 7R',
die durch den Winkel θ&sub1; verdreht sind. Das Ventilgehäuse 2 ist in axialer Richtung
relativ zu der Ventilhülse 3, abhängig von diesem Winkel θ&sub1; und der Steigung, versetzt.
Jedoch, da ein vorgegebener Ölbetriebsdurchgang zwischen den Anschlüssen 7P' bis
7R' aufrechterhalten wird, zumindest wenn θ&sub1; < 360º ist, wird Öldruck weiterhin ohne
Unterbrechung zu dem Arbeitszylinder, der nicht gezeigt ist, geliefert.
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Da Modifikationen der Positionen der Anschlüsse 7P bis 7R einfach und schnell
ausgeführt werden, auch nachdem die Servo - Lenkvorrichtung zusammengebaut ist
durch Lösen der Verriegelungsnuß 8, Drehen des Gehäuses 2 relativ zu dem
Getriebegehäuse 1, und erneutem Festziehen der Verriegelungsnuß 8, kann eine einzige
Servo - Lenkvorrichtung bei verschiedenen Typen und Modellen von Fahrzeugen
verwendet werden.
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Das Getriebegehäuse 1 ist durch Gießen hergestellt und das Gehäuse 2 ist durch
Drücken oder Extrudieren einer Stahlröhre mit nachfolgender plastischer Bearbeitung
hergestellt. Daher tritt keine thermische Deformation des Gehäuses aufgrund des
Gießens wie im Stand der Technik auf, und Bearbeitung nach dem Gießen, wie z. B.
Honen, ist ebenso nicht notwendig.
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Wenn ein Defekt in dem Ventilgehäuse 2 oder dem Getriebegehäuse 1 während einer
abschließenden Überprüfung der Servo - Lenkvorrichtung aufgedeckt wird, kann die
Verriegelungsnuß 8 gelöst werden, und der unbeschädigte Teil wird entfernt, um
wiederverwendet zu werden.
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Wenn ein Paar von Schnappringen 24, 24 an dem Wellenstumpf 5, wie in Fig. 4
gezeigt, vorgesehen ist, kann die axiale Versetzung der Ventilhülse 3 definierter
begrenzt werden.
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Axiale und rotatorische Versetzungen können ebenso durch den Eingriff des Stifts 9
mit einem Durchgangsloch 30' begrenzt werden, das in dem Ende der Ventilhülse 3,
wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ausgebildet ist. In diesem Fall sind die vorgenannten
Schnappringe 24 nicht notwendig, und die Position der Ventilhülse 3 relativ zu dem
Ritzel 12 kann präzise vorbestimmt werden, während die Anzahl der Komponenten in
der Anordnung reduziert wird.
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Fig. 7 bis Fig. 9 zeigen ein Beispiel, in dem das gleiche Getriebegehäuse 1 an einer
Servo - Lenkvorrichtung mit unterschiedlicher Kapazität angebracht ist. Der innere
Durchmesser des Ventilgehäuses 2 ist D und dessen Länge über alles ist L, wie in
Fig. 7 gezeigt. In Fig. 8 ist das gleiche Getriebegehäuse 1 mit einem Ventilgehäuse 2'
zusammengebaut, das einen größeren inneren Durchmesser D&sub1; aufweist. In Fig. 9 ist
dasselbe Getriebegehäuse 1 mit einem Ventilgehäuse 2" zusammengebaut, das eine
größere Länge L&sub1; über alles aufweist.
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Da das Getriebegehäuse 1 und das Ventilgehäuse 2 unabhängig voneinander sind
und durch Schrauben und die Verriegelungsnuß verbunden sind, können die
Ventilgehäuse 2', 2" die größere Kapazitäten als das Gehäuse 2 des ersten
Ausführungsbeispiels aufweisen, jeweils mit dem Getriebegehäuse 1 verbunden werden, um eine
Servo - Lenkvorrichtung mit der gleichen Getriebeübersetzung zu schaffen.
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In Fig. 10 ist ein Ventilgehäuse 2A, wobei die Positionen der Anschlüsse 7P bis 7R
modifiziert sind, mit dem Getriebegehäuse 1 zusammengebaut. Das Ventilgehäuse 2A
weist Anschlüsse 7L', 7R' auf, wobei die Anschlüsse 7L und 7R gegen den
Uhrzeigersinn der Figur durch den Winkel θ&sub1;' gedreht worden sind. Ein Anschluß 7P' ist an einer
Position vorgesehen, die gegen den Uhrzeigersinn durch einen Winkel θ&sub2;', ausgehend
von dem Anschluß 7P, gedreht ist, und ein Anschluß 7T' ist an einer Position
vorgesehen, die im Uhrzeigersinn durch einen Winkel θ&sub3;', ausgehend von dem Anschluß
7T, gedreht ist. Das Ventilgehäuse 2A, wobei die Positionen der einzelnen Anschlüsse
modifiziert sind, so daß diese sich nicht mit der Fahrzeugkarosserie überschneiden,
kann daher mit dem Getriebegehäuse 1 zusammengebaut werden.
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Wenn dieser Typ des Aufbaus zu einer mehrfachen Überschneidung zwischen
benachbarten Anschlüssen führt, können die zwei Anschlüsse 7 zusammen in einem
Anschluß 7' durch Gießen ausgebildet werden, und dieser Anschluß 7' ist mit dem
Ventilgehäuse 2A durch Schweißen oder dergleichen verbunden, wie in Fig. 11
gezeigt.