DE69701899T2

DE69701899T2 - Hydraulische Servolenkung

Info

Publication number: DE69701899T2
Application number: DE69701899T
Authority: DE
Inventors: Fumiyoshi Ono
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1997-02-03
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH09207795A; US5899293A; JP3543043B2; EP0788963B1; DE69701899D1; EP0788963A2; EP0788963A3

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer hydraulischen Servolenkung, bei der eine einen Teil einer Lenkwelle bildende Eingangswelle mittels einer Lageranordnung in einem Gehäuse abgestützt ist, und die die Merkmale des einleitenden Teils des Patentanspruchs 1 aufweist.
Aus GB-A-2 119 728 ist eine Servolenkung gemäß dem einleitenden Teil des Anspruches 1 bekannt.
Die in Fig. 6 gezeigte übliche hydraulische Servolenkung 100 weist eine Eingangswelle 101, welche einen Teil einer Lenkwelle bildet, ein vollständig ausgeführtes Wälzlager 102, welches den Außenumfang einer Endseite der Eingangswelle 101 abstützt, eine Ausgangswelle 103, welche mit der anderen Endseite der Eingangswelle 101 derart verbunden ist, daß sie elastisch relativ zu der Eingangswelle 101 verdrehbar ist, ein Ritzel 104, welches an der Ausgangswelle 103 vorgesehen ist, eine Zahnstange 105, welche mit dem Ritzel 104 kämmt, ein hydraulisches (Öldruck) Steuerventil 106, ein Ritzelgehäuse 107, welches das Ritzel 104 abdeckt, und ein Ventilgehäuse 109 auf, welches das Öldrucksteuerventil 106 abdeckt. Der über die Zahnstange 105 und das Ritzel 104 übertragene Lenkwiderstand bewirkt eine relative Verdrehung zwischen beiden Wellen 101 und 103. Das hydraulische Steuerventil 106 steuert den Druck des Öls, welches von einer Pumpe 111 einer hydraulische Betätigungseinrichtung 110 zugeführt wird, um eine Lenkservokraft nach Maßgabe der relativen Verdrehung zu erzeugen.
Bei der Montage der vorstehend beschriebenen hydraulischen Servolenkung 100 wird der äußere Umfang des Lagers 102, welches die Eingangswelle 101 abstützt, in den inneren Umfang des Ventilgehäuses 109, in Fig. 6 von unten aus gesehen, eingedrückt. Dann wird die Anordnung aus Eingangswelle 101 und hydraulischem Steuerventil 106 in das Ventilgehäuse 109 ebenfalls in Fig. 6 von unten aus gesehen, eingesetzt, so daß die Eingangswelle 101 in den inneren Umfang des Lagers 102 eingesetzt ist. Nach der Verbindung der Eingangswelle 101 mit der Ausgangswelle 103 wird die Ausgangswelle 103 in das Ritzelgehäuse 107, in Fig. 6, von oben her eingesetzt. Das Ventilgehäuse 109 und das Ritzelgehäuse 107 werden dann mit Hilfe einer Schraube 115 verbunden.
Bei der vorstehend beschriebenen hydraulischen Servolenkung 100 sind das Ritzelgehäuse 107 und das Ventilgehäuse 109 gesondert ausgebildet, so daß man eine größere Anzahl von einzelnen Bauteilen und eine größere Anzahl von Montageschritten erhält. Daher vergrößern sich die Herstellungskosten. Im Hinblick auf diese Schwierigkeit wurde eine hydraulische Servolenkung 101' nach Fig. 5 vorgeschlagen. Diese Servolenkung 101' weist einen monolythisches (einteiliges) Gehäuse 121 auf, welches einen das Ritzel 104 abdeckenden Abschnitt, und einen weiteren, das hydraulische Steuerventil 106 abdeckenden Abschnitt als Ersatz für ein Ritzelgehäuse 107 und ein Ventilgehäuse 109 hat.
Bei der hydraulischen Servolenkung 101' nach Fig. 5 ist das Lager 102', welches eine Endseite der Eingangswelle 101 trägt, ein Kugellager. Die Eingangswelle 101 wird in den inneren Umfang des Lagers 102' eingedrückt. Bei diesem Montagevorgang der hydraulischen Servolenkung wird die Eingangswelle 101 in den Innenumfang des Lagers 102' eingedrückt, und das hydraulische Steuerventil 106 wird auch an der Eingangswelle 101 angebracht. Dann wird die Ausgangswelle 103 mit der Eingangswelle 101 verbunden. Die Anordnung aus Eingangswelle 101, Lager 102', Öldrucksteuerventil 106 und Ausgangswelle 103 wird dann in das Gehäuse 121 in Fig. 5 von oben her eingesetzt.
Beim Montagevorgang der vorstehend beschriebenen üblichen hydraulischen Servolenkungen 100, 101' ist ein Schritt zum Eindrücken des Lagers 102, 102', welches eine Endseite der Eingangswelle 101 trägt, in das Ventilgehäuse 109 oder die Eingangswelle 101 erforderlich. Hierdurch verkompliziert sich der Montagevorgang.
Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten kommt es in Betracht, eine Preßpassung durch Einsetzen des Lagers in das Ventilgehäuse und die Eingangswelle über radiale Zwischenräume zu vermeiden. Jedoch läßt sich das Lager nicht fest mit dem Gehäuse und auch nicht mit der Eingangswelle verbinden, wenn es nur unter Einhaltung von radialen Zwischenräumen eingesetzt wird, so daß das Lager gegenüber dem Gehäuse und der Eingangswelle instabil ist. Daher wird eine gleichmäßige Drehbewegung der Eingangswelle durch die zunehmende Neigung der Achse der Eingangswelle behindert.
Auch ist das Lager Beschränkungen hinsichtlich der Auslegungsfreiheit unterworfen, da im allgemeinen die Abmessungen die Normen nach JIS oder dergleichen erfüllen müssen. Wenn daher zwei oder mehrere unterschiedliche Arten von Lagern eingesetzt werden, beispielsweise das vorstehend beschriebene vollständige Ritzellager 102 und das Kugellager 102', können sie in manchen Fällen nicht ein und denselben Innendurchmesser haben, wenn die Normen erfüllt werden sollen. In diesem Fall wird eine anfängliche Kostenreduktion behindert, da die Eingangswelle 101 nicht als Normteil ausgelegt werden kann.
Zusätzlich sind die vollständig ausgebildeten Wälzlager 102 und Kugellager 102' relativ teuer.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine hydraulische Servolenkung bereitzustellen, welche frei von den vorstehend genannten Schwierigkeiten ist.
Nach der Erfindung wird hierzu eine hydraulische Servolenkung bereitgestellt, welche im Anspruch 1 angegeben ist.
Bei der erfindungsgemäßen Auslegung ist es nicht erforderlich, die Lageranordnung mittels eines Preßsitzes mit der Eingangswelle und dem Gehäuse zu verbinden, da die Lageranordnung zwischen dem äußeren Umfang der Eingangswelle und dem inneren Umfang des Gehäuses unter Einhaltung radialer Zwischenräume eingesetzt wird.
Insbesondere wird die Lageranordnung gegen den Aufnahmeabschnitt, welcher entweder von dem Gehäuse oder der Eingangswelle gebildet wird, über den Kontaktabschnitt dadurch angedrückt, daß dieser in einer axialen Richtung basierend auf dem Öldruck im Innenraum gedrückt wird, welcher einen Teil des Ölströmungsweges im Gehäuse bildet. Die Lageranordnung kann daher entweder an dem Gehäuse oder der Eingangswelle festgelegt werden, wodurch sich verhindern läßt, daß die Neigung der Achse der Eingangswelle, welche durch die Lageranordnung abgestützt wird, größer wird.
Auch hat die Lageranordnung das kreisförmige Distanzstück, und das Lager ist entweder mit den äußeren oder inneren Umfangsteilen des Distanzstücks verbunden. Die Abmessungen des Distanzstücks sind keinen Beschränkungen hinsichtlich der Normungen unterworfen, so daß man eine verbesserte Auslegungsfreiheit erhält und genormte Komponenten einsetzen kann. Da die Abmessungen des Distanzstücks frei gewählt werden können, läßt sich die Freiheit hinsichtlich der Auswahl der Abmessungen und der Bauart des Lagers, welches die Lageranordnung bildet, erweitern, so daß sich relativ billige Lager einsetzen lassen.
Zusammenfassend wird nach der Erfindung eine hydraulische Servolenkung bereitgestellt, bei der man bei der Lageranordnung eine hohe Gestaltungsfreiheit hat. Auch ist die Lageranordnung in einer Position durch den Öldruck fixiert, so daß sich ein Preßsitzschritt vermeiden läßt. Da die Eingangswelle durch die Lageranordnung abgestützt ist, wird eine gleichförmige Drehbewegung der Eingangswelle sichergestellt, der Montagevorgang wird vereinfacht und die Aufwandskosten lassen sich reduzieren.
Bei der hydraulischen Servolenkung nach der Erfindung ist in bevorzugter Weise die Auslegung derart getroffen, daß ein Ende der Eingangswelle über eine Öffnung an einem Ende des Gehäuses vorsteht; eine Ausgangswelle mit der anderen Endseite der Eingangswelle derart verkünden ist, daß sie ela stisch relativ zu der Eingangswelle drehbar ist; die Ausgangswelle mit einem Ritzel versehen ist, welches mit einer Zahnstange im Gehäuse zusammenarbeitet; ein Hydraulikventil zum Steuern des Drucks des Öls, welches der Betätigungseinrichtung zugeführt wird, nach Maßgabe einer relativen Verdrehung der beiden Wellen basierend auf dem Lenkwiderstand übertragen durch die Zahnstange und das Ritzel an beiden Wellen im Gehäuse vorgesehen ist.
Bei dieser Auslegungsform ist das Gehäuse monolythisch (einteilig) ausgebildet und hat einen das Ritzel abdeckenden Abschnitt und einen weiteren, das Öldrucksteuerventil abdeckenden Abschnitt. Diese Auslegung reduziert die Anzahl der Bauteile und der Montageschritte, und daher lassen sich die Herstellungskosten im Vergleich zu dem Fall reduzieren, bei dem das Gehäuse aus mehreren gesondert ausgebildeten Teilen zusammengesetzt ist. Auch läßt sich bei dieser Auslegung die Lageranordnung näher zu einem Ende der Eingangswelle als das hydraulische Steuerventil anordnen, und die Eingangswelle wird gegen den Aufnahmeabschnitt über den Kontaktabschnitt derart angedrückt, daß die Verschiebung bzw. Verlagerung der Eingangswelle in Richtung zu dem anderen Ende verhindert wird. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Lageranordnung zwischen der Eingangswelle und dem Gehäuse ausgehend von einer Öffnung an einem Ende des Gehäuses her eingesetzt werden kann, nachdem die Anordnung aus Eingangswelle, Ausgangswelle und hydraulischem Steuerventil in das Gehäuse über die Öffnung eingesetzt worden ist. Hierdurch läßt sich die Montage vereinfachen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird es bevorzugt, daß das Lager mit dem inneren Umfang des Distanzstücks verbunden wird, der Kontaktabschnitt auf dem äußeren Umfang des Distanzstücks ausgebildet ist, und der Aufnahmeabschnitt am Gehäuse ausgebildet ist. Durch diese Auslegung kann das Lager kompakt beschaffen sein.
Ferner ist es bevorzugt, daß die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung an dem einen axialen Ende in der Nähe des anderen Endes der Eingangswelle kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung am anderen axialen Ende in der Nähe des einen Endes der Eingangswelle ist, wodurch die Verschiebung der Lageranordnung durch den Flächenkontakt des Kontaktabschnitts mit dem Aufnahmeabschnitt verhindeirt wird. Alternativ wird es bevorzugt, daß die Verschiebung der Lageranondnung durch einen Linienkontakt des Kontaktabschnitts mit dem Aufnahmeabschnitt verhindert wird, und die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung an einem axialen Ende in der Nähe des anderen Endes der Eingangswelle kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung an dem anderen axialen Ende in der Nähe des einen Endes der Eingangswelle dadurch kleiner gemacht wird, daß der radiale Zwischenraum, welcher in kommunizierender Verbindung mit dem Linienkontaktteil steht, verkleinert wird, so daß ein Hydraulikölstrom im radialen Zwischenraum verhindert wird. Als Folge hiervon läßt sich eine Differenz zwischen den Druckaufnahmeflächen auf einfache Weise bereitstellen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer hydraulischen Servolenkung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Steuerventils einer hydraulischen Servolenkung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Hauptteils der hydraulischen Servolenkung gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Hauptteils der hydraulischen Servolenkung gemäß einer modifizierten bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht einer üblichen hydraulischen Servolenkung;
Fig. 6 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren üblichen hydraulischen Servolenkung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläutert.
Die Servolenkung 1 der Zahnstangenbauart, welche in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle 4 auf, welche jeweils einen Teil der Lenkwelle bilden, und es ist ein Gehäuse 10 vorgesehen, welches die beiden Wellen 2 und 4 umgibt bzw" abdeckt.
Ein Torsionsstab 3 ist in die Eingangswelle 2 eingesetzt. Eine Endseite des Torsionsstabs 3 ist an einer Endseite der Eingangswelle 2 über einen Stift 5 angebracht. Die andere Endseite der Eingangswelle 2 ist in eine Endseite der Ausgangswelle 4 eingesetzt. Die andere Endseite des Torsionsstabes 4 ist passend in eine Endseite der Ausgangswelle 4 über eine Zahnverbindung 6 eingesetzt. Somit ist die Ausgangswelle 4 mit der anderen Endseite der Eingangswelle 2 verbunden, so daß sie elastisch koaxial relativ zu der Eingangswelle 2 verdrehbar ist.
Ein Ritzel 7 ist auf der Ausgangswelle 4 zwischen den beiden Enden der Ausgangswelle 4 und dem Gehäuse 10 vorgesehen. Ein Fahrzeugrad (nicht gezeigt), welches zu lenken ist, ist mit dem jeweiligen Ende einer Zahnstange 8 verbunden, welche in Kämmeingriff mit dem Ritzel 7 ist. Eine Stützgabel 16, weiche die Zahnstange 8 trägt, ist in dem Gehäuse 10 vorgesehen. Die Stützgabel bzw. das Stützjoch 16 wird gegen die Zahnstange 8 durch eine elastische Kraft gedrückt, welche von einer Feder 17 aufgebracht wird.
Der äußere Umfang der Eingangswelle 2 zwischen den beiden Enden ist mittels einer Lageranordnung 9 am Gehäuse 10 abgestützt. Ein Ende der Eingangswelle 2 steht von einer Öffnung 10a an einem Ende des Gehäuses 10 vor und ist mit einem Lenkrad (nicht gezeugt) über eine entsprechende Verbindung und dergleichen verbunden. Der äußere Umfang der anderen Endseite der Eingangswelle 2 ist durch eine Buchse 11 abgestützt, welche passend in den inneren Umfang einer Endseite der Ausgangswelle 4 eingesetzt ist.
Der äußere Umfang der Ausgangswelle 4 zwischen den beiden Enden ist durch ein Nadelrollenlager 12 in dem Gehäuse 10 abgestützt. Der äußere Umfang der anderen Endseite der Ausgangswelle 4 ist durch ein Kugellager bzw. Wälzlager 13 im Gehäuse 10 abgestützt. Eine Sicherungsmutter 14 für das Wälzlager 13 ist auf die andere Endseite der Ausgangswelle 4 ausgehend von einer Öffnung 10b auf dem anderen Ende des Gehäuses 10 aufgeschraubt. Die Öffnung 10b wird mitttels einer Kappe 15 verschlossen, welche in die Öffnung eingeschraubt ist.
Die Drehbewegung der Eingangswelle 2 basierend auf einer Betätigung des Lenkrades wird auf das Ritzel 7 über den Torsionsstab 3 auf die Ausgangswelle 4 übertragen, so daß die Zahnstange in Längsrichtung durch die Drehbewegung des Ritzels 7 bewegt wird, wodurch sich die Fahrzeugräder lenken lassen. Als eine hydraulische Betätigungseinrichtung zum Erzeugen einer Servolenkkraft ist ein Hydraulikzylinder 18 vorgesehen. Der Hydraulikzylinder 18 hat ein zylindrisches Rohr 18a, welches mit dem Gehäuse 10 verbunden ist, so daß die Zahnstange 8 und ein Kolben 20, welcher mit der Zahnstange 8 verbunden ist, eine rechte Hydraulikfluidkammer 21 zum Erzeugen einer Rechtsservolenkkraft, und eine linke Hydraulikfluidkammer 22 zum Erzeugen einer Linksservolenkkraft abteilen, wobei beide Kammern 21 und 22 durch den Kolben 20 getrennt sind.
Jede der Hydraulikkammern 21 und 22 ist mit einem hydraulischen Steuerventil 23 der Drehbauart verbunden, welches an der Eingangswelle und der Ausgangswelle 2, 4 im Gehäuse 10 vorgesehen ist. Das Gehäuse 10 ist monolythisch (einteilig) ausgebildet und hat einen Abschnitt, welcher das Steuerventil 23 abdeckt, und einen Abschnitt, welcher das Ritzel 7 abdeckt. Der Außendurchmesser des Steuerventils 23 ist größer als der Außendurchmesser des Ritzels 7, und somit ist die Öffnung 110a an einem Ende des Gehäuses 10 größer als die Öffnung 10b am anderen Ende.
Das Steuerventil 23 weist ein zylindrisches erstes Ventilelement 24 und ein zweites Ventilelement 25 auf, welches in das erste Ventilelement 24 derart eingesetzt ist, daß es relativ zum ersten Ventilelement 24 drehbar ist. Das erste Ventilelement 24 ist an der Ausgangswelle 4 über einen Stift 26 derart angebracht, daß es zusammen mit der Ausgangswelle 4 drehbar ist. Das zweite Ventilelement 25 ist integral mit dem Außenumfang der Eingangswelle 2 verbunden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von axial ausgerichteten Schlitzen in einem vorbestimmten Intervall auf dem Innenumfang des ersten Ventilelements 24 und dem Außenumfang des zweiten Ventilelements 25 ausgebildet. Die Schlitze oder Kanäle um den inneren Umfang des ersten Ventilelements 24 weisen vier, in regelmäßigen Abständen angeordnete Rechtslenkschlitze 27, und vier in regelmäßigen Abständen angeordnete Linkslenkschlitze 28 auf. Die Schlitze um den äußeren Umfang des zweiten Ventilelements weisen vier, in regelmäßigen Abständen angeordnete Hydraulikfluid-Zufuhrschlitze 29 und vier, in regelmäßigen Abständen angeordnete Hydraulikfluid-Ableitschlitze 30 auf. Die Rechtslenkschlitze 27 und die Linkslenkschlitze 28 sind abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet. Die Hydraulikfluid-Zufuhrschlitze 29 und die Hydraulikfluid-Ableitschlitze 30 sind abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet.
Jeder der Rechtslenkschlitze 27 steht in kommunizierender Verbindung mit der rechten Hydraulikfluidkammer 21 des Hydraulikzylinders 18 über einen ersten Strömungskanal 31, welcher im ersten Ventilteil 24 ausgebildet ist, und einer ersten Öffnung 32, welche in dem Gehäuse 10 ausgebildet ist. Jeder der Linkslenkschlitze 28 steht in kommunizierender Verbindung mit der linken Hydraulikfluidkammer 22 des Hydraulikzylinders 18 über zweite Strömungskanäle 33, welche in dem ersten Ventilteil 24 ausgebildet sind, und einer zweiten Öffnung 34, welche in dem Gehäuse 10 ausgebildet ist. Die Hydraulikfluid-Zufuhrschlitze 29 stehen in kommunizierender Verbindung mit einer Pumpe 37 über dritte Strömungskanäle 35, welche in dem ersten Ventilteil 24 ausgebildet sind, und einer Einlaßöffnung 36, welche in dem Gehäuse 10 ausgebildet ist. Die Hydraulikfluid-Ableitschlitze 30 stehen in kommunizierender Verbindung mit einem Behälter 41 über erste Ablaufkanäle 38, welche in dem zweiten Ventilelement 25 ausgebildet sind, sowie über Kanäle 47, welche zwischen dem Innenumfang der Eingangswelle und dem Außenumfang des Torsionsstabes 3 ausgebildet sind, zweiten Ableitkanälen 39, welche in der Eingangswelle 2 nach Fig. 1 ausgebildet sind, einen Innenraum S oberhalb des ersten Ventilelements 24 in dem Gehäuse 10, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und einer Ableitöffnung 40, welche im Gehäuse 10 ausgebildet ist. Eine Öldichtung 48 ist zwischen der Eingangswelle 2 und dem Gehäuse 10 oberhalb des Innenraums S vorgesehen. Eine Öldichtung 49 ist zwischen der Ausgangswelle 4 und dem Gehäuse 10 unterhalb des ersten Ventilelements 24 vorgesehen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Pumpe 37, der Behälter 41 und die Hydraulikfluidkammer 21, 22 stehen miteinander über den inneren Strömungskanal 42 in kommunizierender Verbindung, welcher zwischen dem Innenumfang des ersten Ventilelements 24 und dem Außenumfang des zweiten Ventilelements 25 gebildet wird. Im inneren Strömungskanal 42 des Steuerventils 23 bilden die Spalte zwischen den Schlitzen des ersten Ventilelements und den Schlitzen des zweiten Ventilelements 24 Drosselabschnitte A, B, C und D. Die Spaltgröße ist derart gewählt, daß die Öffnung der Drosselabschnitte A, B, C und D sich dadurch verändern läßt, daß die ersten und die zweiten Ventilelemente 24, 25 relativ zueinander verdreht werden. Der Druck des auf den Hydraulikzylinder 18 wirkenden Öls läßt sich durch Verändern der Öffnung der Drosselabschnitte A, B, C und D verändern.
Fig. 2 zeigt die relativen Positionen der ersten und der zweiten Ventilelemente 24, 25, wenn das Fahrzeug geradeaus fährt und kein Lenkvorgang ausgeführt wird. In diesem Zustand sind die Hydraulikfluid-Zufuhrschlitze 29 und die Hydraulikfluid-Ableitschlitze 30 in kommunizierender Verbindung miteinander durch die vollständig geöffneten Drosselabschnitte A, B, C und D, so daß das von der Pumpe 37 zugeführte Öl direkt in den Behälter 41 zurückgeleitet wird. Es wird keine Servolenkkraft erzeugt.
Wenn der Fahrer das Fahrzeug ausgehend vom Geradeauslauf in Richtung nach rechts lenkt, wird der Torsionsstab 3 durch den Lenkwiderstand tordiert, welcher über die Zahnstange 8 und das Ritzel 7 übertragen wird. Die Torsionsbewegung bewirkt ihrerseits, daß die beiden Ventilelemente 24, 25 sich relativ zueinander verdrehen. Als Folge hiervon wird der am Hydraulikzylinder 8 anliegende Öldruck durch das Steuerventil 23 gesteuert. Genauer gesagt tritt eine Vergrößerung der Öffnung der Drosselabschnitte A zwischen den Rechtslenkschlitzen 27 und den Hydraulikfluid-Zufuhrschlitzen 29, und bei der Öffnung der Drosselabschnitte B zwischen den Linksllenkschlitzen 28 und den Hydraulikfluid-Ableitschlitzen 30 auf, und es tritt eine Abnahme der Öffnungen der Drosselabschnitte C zwischen den Linkslenkschlitzen 28 und den Hydraulikfluid-Zufuhrschlitzen 29 und bei der Öffnung der Drosselabschnitte D zwischen den Rechtslenkschlitzen 27 und den Hydraulikfluid-Ableitschlitzen 30 auf. Somit wird Hochdrucköl von der Pumpe 37 in eine hydraulische Fluidkammer 21 mit einem Druck eingeleitet, welcher der Stärke des Lenkwiderstands entspricht, und Niederdrucköl wird von der anderen Hydraulikfluidkammer 22 zum Behälter 41 abgeleitet. Als Folge hiervon erhält man eine Servo lenkkraft, um das Fahrzeug in Richtung nach rechts zu lenken, welche auf die Zahnstange 8 einwirkt.
Wenn der Fahrer das Fahrzeug ausgehend vom Geradeauslauf in Richtung nach links lenkt, ist die Veränderung der Öffnung der Drosselabschnitte A, B, C, und D umgekehrt zu dem vorstehend beschriebenen Fall, wenn das Fahrzeug in Richtung nach rechts gelenkt wird. Somit wirkt eine Servolenkkraft zur Lenkung des Fahrzeugs in Richtung nach links auf die Zahnstange 8 ein.
Bei der vorstehend beschriebenen Auslegungsform ist der Innenraum S näher an dem einen Ende der Eingangswelle 2 als das Steuerventil 23 im Gehäuse 10 angeordnet. Der Innenraum S bildet einen Teil des Ölströmungsweges zwischen dem Hydraulikzylinder 18 und der Pumpe 37. Die Lageranordnung 9 ist in dem Innenraum S angeordnet, welcher vollständig mit Niederdrucköl ausgefüllt ist, welches zum Behälter 11 zurückgeleitet wird.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die Lageranordnung 9 ein kreisförmiges Distanzstück 51 und ein Nadelwälzlager 52, welches mit dem inneren Umfang des Distanzstücks 51 dadurch verbunden ist, daß es in diesen eingepreßt ist. Das Distanzstück 51 kann man beispielsweise dadurch erhalten, daß man Metallpulver sintert, oder daß man Metall abgießt, oder es kann aus Kunstharz hergestellt sein. Das Nadellager 52 kann auch durch eine andere Bauart eines Lagers, wie ein Gleitlager, ersetzt werden, welches beispielsweise von einer mit Teflon beschichteten Buchse oder dergleichen gebildet werden kann.
Die Lageranordnung 9 wird zwischen dem Außenumfang der Eingangswelle 2 und dem inneren Umfang des Gehäuses 10 mittels eines Radialspiels eingesetzt.
Genauer gesagt ist der Außendurchmesser der Eingangswelle 2 kleiner als der Innendurchmesser des Nadelwälzlagers 52 an der Stelle bemessen, an der die Eingangswelle 2 dem Nadellager 52 zugewandt ist und an einer Endseite der Eingangswelle 2 über jene Stelle hinausgehend, die dieser Position zugewandt ist. Auf diese Weise wird ein erster radialer Zwischenraum oder Spielraum δ1 zwischen der Eingangswelle 2 und der Lageranordnung 9 gebildet.
Der Außendurchmesser des Distanzstücks 51 an einer Endseite ist kleiner als an der anderen Endseite in der Nähe der Öffnung 10A an dem einen Ende des Gehäuses 10. Der Innendurchmesser des Gehäuses 10 ist größer als der Außendurchmesser der anderen Endseite des Distanzstücks 51 an der Stelle, an der das Gehäuse 10 der anderen Endseite des Distanzstücks 51 zugewandt ist und an einer Endseite des Gehäuses 10, welche sich über diese Position hinaus erstreckt. Auf diese Weise wird ein zweiter radialer Zwischenraum oder Spielraum δ2 zwischen dem Gehäuse 10 und der anderen Endseite der Lageranordnung 9 gebildet.
Der Innendurchmesser des Gehäuses 10 ist größer als der Außendurchmesser der einen Endseite des Distanzstücks 51 an einer Stelle, an der das Gehäuse 10 der einen Endseite des Distanzstücks 51 zugewandt ist. Durch diese Auslegung wird ein dritter radialer Zwischenraum bzw. Spielraum δ3 zwischen dem Gehäuse 10 und einer Endseite der Lageranordnung 9 gebildet. Jeder Zwischenraum δ1, δ2 und δ3 kann beispielsweise auf einige um eingestellt sein. Auf diese Weise wird die Eingangswelle 2 durch die Lageranordnung 9 derart abgestützt, daß sie schwimmend gelagert ist, und die Lageranordnung 9 wird durch das Gehäuse 10 derart abgestützt, daß sie schwimmend gelagert ist.
Ein Kontaktabschnitt 53 ist an einem äußeren Umfang des Distanzstücks 51 entlang einer konischen Flächen ähnlich einer Abstufung zwischen den beiden Enden des Distanzstücks 51 ausgebildet. Ein Aufnahmeabschnitt 54 ist auf dem inneren Umfang des Gehäuses 10 längs einer konischen Fläche ähnlich einer Abstufung zwischen den beiden Enden des Gehäuses 10 ausgebildet, welches dem Distanzstück 51 zugewandt ist. Der Kontaktabschnitt 53 kann axial in Kontakt mit dem Aufnahmeabschnitt 54 wechselseitig über die Flächen kommen, so daß die Verschiebung der Lageranordnung 9 in eine axiale Richtung, d. h. in Richtung des anderen Endes der Eingangswelle 2, verhindert werden kann.
Die den Kontaktabschnitt 53 bildende Fläche und die den Aufnahmeabschnitt 54 bildende Fläche sind derart ausgebildet, daß sie parallel zueinander sind, so daß der Flächenkontakt des Kontaktabschnitts 53 mit dem Aufnahmeabschnitt 54 gegeben ist. Die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung 9 an dem einen axialen Ende in der Nähe des anderen Endes der Eingangswelle 2 ist kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung 9 an dem anderen axialen Ende in der Nähe des einen Endes der Eingangswelle 2 und man erhält dort einen Flächenkontakt. Durch diese Differenz zwischen den Druckaufnahmeflächen läßt sich die Lageranordnung 9 in eine axiale Richtung, d. h. in Richtung des anderen Endes der Eingangswelle 2, durch den Öldruck im Innenraum S drücken.
Wenn wie in Fig. 4 dargestellt ist, der dritte radiale Zwischenraum δ3 so ausreichend klein ist, daß ein Durchgang von Hydrauliköl verhindert wird, läßt sich die Verschiebung der Lageranordnung 9 durch den Linienkontakt des Kontaktabschnitts 53 mit dem Aufnahmeabschnitt 54 verhindern. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung 9 an dem einen axialen Ende in der Nähe des anderen Endes der Eingangswelle 2 kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung 9 an dem anderen axialen Ende in der Nähe des einen Endes der Eingangswelle 2 ist, so daß eine Strömung des Hydrauliköls in den dritten radialen Zwischenraum δ3 verhindert wird, welcher in kommunizierender Verbindung mit dem Linien kontaktabschnitt ist. In Fig. 4 sind gleiche oder ähnliche Teile wie in Fig. 3 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Da die vorstehend beschriebene Lageranordnung 9 zwischen dem Außenumfang der Eingangswelle 2 und dem Innenumfang des Gehäuses 10 über radiale Zwischenräume eingesetzt ist, ist es nicht erforderlich, die Lageranordnung 9 mittels Preßsitz mit der Eingangswelle 2 und dem Gehäuse 10 zu verbinden. Auch wird die Lageranordnung 9 gegen den Aufnahmeabschnitt 54 an dem Gehäuse 10 durch den Kontaktabschnitt 53 durch den Druck des Öls angedrückt, welcher zur Erzeugung der Lenkservokraft genutzt wird, so daß die Lageranordnung 9 in einer Position fixiert ist. Somit wird eine Neigung der Achse der Eingangswelle 2 an einem Größenwerden gehindert, so daß man eine gleichförmige Drehbewegung der Eingangswelle 2 sicherstellen kann. Da auch die Abmessungen des Distanzstücks 51, welches einen Teil der Lageranordnung 9 bildet, keinen Beschränkungen durch Normen unterworfen sind, läßt sich die Gestaltungsfreiheit verbessern. Somit läßt sich die Eingangswelle 2 unabhängig von ihrem Außendurchmesser abstützen, so daß man genormte Teile für die Eingangswelle 2 nehmen kann. Da auch die Abmessungen des Distanzstücks 51 frei gewählt werden können, läßt sich auch die Freiheit hinsichtlich der Auswahl der Abmessungen und der Bauart des Lagers 52, welches die Lageranordnung 9 bildet, erweitern, so daß ermöglicht wird, daß relativ billige Lager als Lager 52 gewählt werden können. Somit lassen sich die Anzahl der Bauteile und die Montageschritte reduzieren und es lassen sich auch die Herstellungskosten senken.
Da auch das Gehäuse 10 monolytisch ausgebildet ist und einen Abschnitt hat, welcher das Ritzel 7 abdeckt, und einen weiteren Abschnitt hat, welcher das Steuerventil 23 abdeckt, lassen sich die Anzahl der Bauteile und die Montageschritte reduzieren, so daß sich die Herstellungskosten im Vergleich zu dem Fall senken lassen, bei dem das Gehäuse aus mehreren gesondert ausgebildeten Teile zusammengesetzt ist. Auch ist es möglich, die Lager anordnung 9 zwischen der Eingangswelle 2 und dem Gehäuse 10 ausgehend von der Öffnung 10a an dem einen Ende des Gehäuses 10 her einzusetzen, nachdem die Anordnung aus Eingangswelle 2, Ausgangswelle 4 und Steuerventil in das Gehäuse 10 durch die Öffnung 10a eingesetzt worden ist, wodurch sich die Montage erleichtert.
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise läßt sich das die Lageranordnung bildende Lager in passender Weise an dem Außenumfang des Distanzstücks vorsehen und der Kontaktabschnitt kann an dem Innenumfang des Distanzstücks ausgebildet sein. Ferner kann der Aufnahmeabschnitt an dem Außenumfang der Eingangswelle ausgebildet sein.

Claims

1. Hydraulische Servolenkung, welche folgerndes aufweist:

ein Gehäuse (10), welches eine Eingangswelle (2) umgibt, welche ein Teil einer Lenkwelle bildet, wobei das Gehäuse (10) einen Innenraum (S) hat, welcher einen Teil eines Ölströmungsweges zwischen einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (18) zur Erzeugung einer Servolenkkraft und einer Pumpe (37) bildet, wobei eine die Eingangswelle (2) abstützende Lageranordnung (9) im Innenraum (S) des Gehäuses (10) angeordnet ist;

die Lageranordnung (9) ein kreisförmiges Distanzstück (51) hat, welches einen äußeren Umfang und einen inneren Umfang besitzt, und ein Lager (52) hat, welches mit einer der Umfangsflächen des Distanzstücks (51) verbunden ist; und

die Lageranordnung (9) zwischen dem Außenumfang der Eingangswelle (2) und dem Innenumfang des Gehäuses (10) eingesetzt ist, gekennzeichnet durch folgendes:

die Lageranordnung (9) ist mit radialem Zwischenraum eingesetzt, ein Kontaktabschnitt (53), welcher axial in Kontakt mit dem Aufnahmeabschnitt (54) kommen kann, welcher entweder an dem Gehäuse (10) oder der Eingangswelle (2) ausgebildet ist, ist auf dem anderen Umfang des Distanzstücks (51) ausgebildet, so daß die Verschiebung der Lageranordnung (9) in Richtung einer axialen Richtung verhindert werden kann; und

die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung (9) an einem axialen Ende ist kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung (9) am anderen axialen Ende, so daß die Lageranordnung (9) in Richtung einer axialen Richtung durch den Öldruck im Innenraum (S) andrückbar ist.

2. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1, bei der folgendes vorgesehen ist:

ein Ende der Eingangswelle (2) steht über eine Öffnung an einem Ende des Gehäuses (10) vor;

eine Ausgangswelle (4) ist mit der anderen Endseite der Eingangswelle (2) derart verbunden, daß sie elastisch relativ zu der Eingangswelle (2) drehbar ist;

die Ausgangswelle (4) ist mit einem Ritzel (7) versehen, welches mit einer Zahnstange (8) im Gehäuse (10) zusammenarbeitet;

ein hydraulisches Steuerventil (23) zum Steuern des Drucks des der Betätigungseinrichtung (18) zugeführten Öls nach Maßgabe einer relativen Verdrehung der beiden Wellen basierend auf dem Lenkwiderstand übertragen durch die Zahnstange (8) und das Ritzel (7) an beiden Wellen (2, 4) im Gehäuse (10);

das Gehäuse (10) monolythisch ausgelegt ist und einen das Ritzel (7) bedeckenden Abschnitt und einen weiteren, das hydraulische Steuerventil (23) abdeckenden Abschnitt hat; und

die Lageranordnung (9) dem einen Ende der Eingangswelle (2) näher als zu dem hydraulischen Steuerventil (23) angeordnet ist und die Verschiebung der Lageranordnung (9) in Richtung zu dem anderen Ende der Eingangswelle (2) dadurch behindert werden kann, daß die Lageranordnung (9) gegen den Aufnahmeabschnitt (54) über den Kontaktabschnitt (53) angedrückt wird.

3. Hydraulische Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, bei der folgendes vorgesehen ist:

das Lager (52) ist mit dem Innenumfang des Distanzstücke (51) verbunden, der Kontaktabschnitt (53) ist auf dem Außenumfang des Distanzstücks (51) ausgebildet, und der Aufnahmeabschnitt (54) ist am Gehäuse (10) ausgebildet.

4. Hydraulische Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der folgendes vorgesehen ist:

die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung (9) an dem einen axialen Ende, welches nahe zu dem anderen Ende der Eingangswelle (2) liegt, ist kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung (9) an dem anderen axialen Ende in der Nähe des einen Endes der Eingangswelle (2) ist, wobei die Verschiebung der Lageranordnung (9) über den Flächenkontakt des Kontaktabschnitts (53) mit dem Aufnahmeabschnitt (54) verhindert wird.

5. Hydraulische Servolenkung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der folgendes vorgesehen ist:

die Verschiebung der Lageranordnung (9) wird durch den Linienkontakt des Kontaktabschnitts (53) mit dem Aufnahmeabschnitt (54) verhindert, und die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung (9) an einem axialen Ende in der Nähe des anderen Endes der Eingangswelle (2) ist kleiner als die Druckaufnahmefläche der Lageranordnung (9) an dem anderen axialen Ende in der Nähe des einen Endes der Eingangswelle (2) dadurch, daß der mit dem Linienkontaktabschnitt in kommunizierender Verbindung stehende radiale Zwischenraum kleiner ist und eine Strömung des Hydrauliköls im radialen Zwischenraum verhindert wird.