DE69710709T2

DE69710709T2 - Servoventil für eine Servolenkung

Info

Publication number: DE69710709T2
Application number: DE69710709T
Authority: DE
Inventors: Masahide Nakamura; Takatoshi Sakata; Osamu Sano
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: KR100470318B1; EP0884234A1; DE69710709D1; KR19990006247A; EP0884234B1; US6021864A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Servoventil für ein Servolenkgetriebe, wobei eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle durch einen Torsionsstab miteinander verbunden sind.

Beschreibung des Stands der Technik

Bei einem Servoventil für diesen Typ eines Servolenkgetriebes sind eine Eingangswelle, die mit einem von einem Fahrer betätigten Lenkrad verbunden ist, und eine Ausgangswelle, die mit einem Rad beispielsweise durch eine Zahnstangeneinrichtung verbunden ist, miteinander durch einen Torsionsstab verbunden.
Beim Lenkvorgang wird in Abhängigkeit von der relativen Verlagerung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle, die erzeugt wird, wenn der Torsionsstab verdreht wird, ein Drucköldurchflußweg umgeschaltet, und das Drucköl wird einem Servozylinder zugeführt bzw. davon abgeführt, um eine Hilfslenkkraft zu erhalten.
Andererseits wird während des Nichtlenkens (d. h. bei einer Geradeausfahrt in einem Fall, in dem sich das Servoventil im Neutralzustand befindet) der Torsionsstab kaum durch eine Betätigungskraft von der Eingangswelle verdreht. Eine geringe Kraft von einem Rad, beispielsweise eine Kraft aufgrund von Schwingungen oder dergleichen, die durch Unebenheiten einer Fahrbahnoberfläche verursacht werden, oder eine Unwucht oder dergleichen zwischen den Reifen kann jedoch manchmal von der Ausgangswelle übertragen werden, so daß der Torsionsstab leicht verdreht wird. Eine derart erzeugte Verdrehung kann die Fahrtrichtung instabil machen, weil das Servoventil dadurch geringfügig betätigt wird.
Herkömmlicherweise ist ein Servoventil für ein Servolenkgetriebe so ausgebildet, daß zur Erhöhung der Lenkstabilität in seinem Neutralzustand ein Kolben vorgesehen ist, der in eine Eingangswelle in der Radialrichtung eintritt, und daß der Kolben in Abhängigkeit vom Fahrzustand gegen einen Zwischenteil in der Axialrichtung des Torsionsstabs durch Öldruck von außen gepreßt wird (siehe beispielsweise die JP- Patentveröffentlichung 41851/1978 und die JP-Patentveröffentlichung 41787/1986).
Eine Hydraulikeinrichtung zum Beaufschlagen des Kolbens mit Hydrauliköldruck, eine Einrichtung zur Steuerung der von der Hydraulikeinrichtung in Abhängigkeit vom Fahrzustand ausgeführten Vorgänge und dergleichen werden jedoch benötigt. Daher ist die Konstruktion recht kompliziert, und es wird viel Platz benötigt, so daß das Servoventil größer wird.
Ferner wird herkömmlich auch (siehe WO 97/00189) ein Servoventil für ein Servolenkgetriebe angegeben, das folgendes aufweist:
ein Eingangselement;
ein Ausgangselement;
einen Torsionsstab, der ein erstes und ein zweites Ende hat, die einander gegenüberliegen und mit dem Eingangselement bzw. dem Ausgangselement verbunden sind;
ein Hülsenelement, das den Torsionsstab umgibt und ein erstes und ein zweites Ende hat; und
eine Einrichtung, um zu verhindern, daß das erste Ende des Hülsenelements in bezug auf das erste gegenüberliegende Ende des Torsionsstabs gedreht wird, wobei das zweite Ende des Hülsenelements mit Einrichtungen versehen ist, um die zweiten gegenüberliegenden Enden des Torsionsstabs so zu halten, daß die effektive Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs in einem vorbestimmten Torsionswinkelbereich des Torsionsstabs erhöht wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines Servoventils für ein Servolenkgetriebe, das bei einfacher Konstruktion in seinem Neutralzustand die Lenkstabilität gewährleisten kann, ohne in seinen Abmessungen größer zu werden.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird bei einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Servoventil angegeben, das folgendes aufweist: ein Eingangselement; ein Ausgangselement; einen Torsionsstab, der gegenüberliegende Enden hat, die mit dem Eingangselement bzw. dem Ausgangselement verbunden sind; ein Hülsenelement, das den Torsionsstab umgibt und ein erstes und ein zweites Ende hat; und eine Einrichtung, um zu verhindern, daß das erste Ende des Hülsenelements in bezug auf den Torsionsstab gedreht wird; wobei das zweite Ende des Hülsenelements mit Einrichtungen versehen ist, um einen Zwischenteil zwischen den gegenüberliegenden Enden des Torsionsstabs zu halten, um dadurch die effektive Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs in einem vorbestimmten Torsionswinkelbereich des Torsionsstabs zu erhöhen.
Bei dieser Ausführungsform wird der Zwischenteil des Torsionsstabs von den Halteeinrichtungen gehalten, so daß die Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs erhöht werden kann, indem die effektive Länge in bezug auf die Verdrehung des Torsionsstabs verringert wird. Infolgedessen ist die Lenkstabilität beim Nichtlenken, wenn sich der Torsionsstab innerhalb eines vorbestimmten Torsionswinkelbereichs befindet, wenn also das Ventil in der Neutralposition ist, gewährleistet.
Ferner sind die Halteeinrichtungen zum Erhöhen der Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs in dem Hülsenelement, das den Torsionsstab umgibt, vorgesehen, so daß ein gewünschtes Lenkverhalten erzielt werden kann, ohne daß ein Servolenkgetriebe größer gebaut werden muß. Weiterhin ist das Hülsenelement an dem Torsionsstab befestigt, so daß der Torsionsstab und das Hülsenelement ohne weiteres als Einheit ausgebildet sein können.
Die vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht, die die innere Konstruktion eines Servoventils für ein Servolenkgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Torsionswinkel und dem Torsionsdrehmoment eines Torsionsstabs zeigt;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Servoventils für ein Servolenkgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Servoventils für ein Servolenkgetriebe gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine schematische Schnittansicht, die die innere Konstruktion eines Servoventils für ein Servolenkgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung eines Verbindungsbereichs zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle;
Fig. 9 ist teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Torsionsstabs und einer Hülse zur Erläuterung eines Zustands, in dem der Torsionsstab von Kugeln gehalten wird;
Fig. 10A und 10B sind Querschnittsansichten entlang einer Linie B-B in Fig. 9;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kennlinien einer Hilfskraft zeigt, die in dem Servolenkgetriebe erhalten wird, das das Servoventil gemäß der vierten Ausführungsform aufweist; und
Fig. 12A und 12B sind Querschnittsansichten eines Hauptteils eines Servoventils gemäß einer fünften Ausführungsform.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 wird ein Servoventil für ein Servolenkgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gemäß Fig. 1 wird das Servoventil 1 bei einem Servolenkgetriebe vom Zahnstangentyp verwendet, das eine von einem Ritzel 2 angetriebene Zahnstange 3 aufweist, und ein Handgriff ist mit einer zylindrischen Eingangswelle 4 über eine Lenksäule (nicht gezeigt) verbunden.
Die Zahnstange 3 dient auch als Kolbenstange eines Servozylinders, der als hydraulisches Betätigungselement zum Erzeugen einer Hilfslenkkraft dient. Mit beiden Enden der Kolbenstange sind Spurstangen (nicht gezeigt) verbunden. Eine Betätigungskraft von einem Lenkrad (nicht gezeigt), die auf die Eingangswelle 4 aufgebracht wird, wird auf das Ritzel 2 übertragen, und die Spurstangen ändern die Richtung des Lenkrads (nicht gezeigt) mittels der Zahnstange 3 durch ein Drehen des Ritzels 2.
Die Eingangswelle 4 und eine Ausgangswelle 6, in der das Ritzel 2 ausgebildet ist, sind über Lager (nicht gezeigt) drehbar in einem Gehäuse 5 gelagert. Die Eingangswelle 4 und die Ausgangswelle 6 sind mittels eines Torsionsstabs 7 relativ zueinander drehbar miteinander verbunden. In bezug auf das Gehäuse 5 ist nur ein oberes Gehäuse, das die Eingangswelle 4 enthält, gezeigt, und die Darstellung eines das Ritzel 2 enthaltenden unteren Gehäuses entfällt.
Fig. 2, die eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von fig. 1 ist, zeigt eine bekannte Drehschiebereinrichtung 9, wobei die zylindrische Eingangswelle 4 von einer Ventilhülse 8 umgeben ist, die mit der Ausgangswelle 6 integral drehbar verbunden ist, und die Eingangswelle 4 und die Ventilhülse 8 sind mit Nuten und Ölbahnen versehen, um bei der Zuführung und Ableitung von Drucköl von einer Druckquelle, wie etwa einer Pumpe zu bzw. von einem Paar von Ölkammern des Servozylinders, eine Hilfslenkkraft zu erzeugen.
In der Ventileinrichtung 9 werden die Eingangswelle 4 und die Ventilhülse 8 während des Lenkens relativ gedreht, so daß eine Durchflußbahn gesteuert wird, um das Drucköl dem Servozylinder zuzuführen bzw. es davon abzuführen, während bei Abwesenheit eines Lenkvorgangs das Drucköl zu einem Vorratsbehälter zurückgeleitet wird.
Gegenüberliegende Enden 7a und 7b des Torsionsstabs 7 sind jeweils integral drehbar mit der Eingangswelle 4 bzw. der Ausgangswelle 6 über einen Bolzen 10 bzw. einen Bolzen 11 verbunden. Ferner ist der Torsionsstab 7 mit einem durchmessergroßen Bereich 12 entlang seiner Achse versehen, der als Zwischenteil dient.
Ein Kolben enthaltendes Loch 13, das ein Paar von vorwärts und rückwärts bewegbaren Kolben 14 enthält, ist durch das Durchdringen des durchmessergroßen Bereichs 12 in der Radialrichtung gebildet. Die Kolben 14 sind in entgegengesetzten Richtungen angeordnet, und zwischen ihnen ist eine zylindrische Schraubendruckfeder 15 angeordnet.
Beide Kolben 14 dienen der Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs 7, wenn der durchmessergroße Bereich 12, der als Zwischenteil in der Axialrichtung des Torsionsstabs 7 dient, mit der Eingangswelle 4 durch ein Torsionsstabgehäuse 16 verbunden ist, das als Hülsenelement dient, wie noch beschrieben wird.
Einerseits ist ein Bereich von dem an der Eingangswelle 4 befestigten Ende 7a, das eines der gegenüberliegenden Enden 7a und 7b des Torsionsstabs 7 ist, bis zu dem als Zwischenteil dienenden durchmessergroßen Bereich 12 von dem Torsionsstabgehäuse 16, das als Hülsenelement dient, bedeckt. Das Torsionsstabgehäuse 16 hat einen festgelegten Bereich 20, der als erstes Ende dient, das an dem festgelegten Ende 7a des Torsionsstabs 7 durch einen Bolzen 17 festgelegt ist.
Infolgedessen wird das Torsionsstabgehäuse 16 im wesentlichen integral mit der Eingangswelle 4 gedreht. In dem festgelegten Bereich 20 kann die Verbindungsfestigkeit auch dadurch verbessert werden, daß der Außenumfang des Torsionsstabs 7 beispielsweise einem Hartlöten unterzogen wird.
Gemäß den Fig. 2 und 3 hat das Torsionsstabgehäuse 16 einen Bereich 18 mit vergrößertem Durchmesser, der als zweites Ende entlang dem Umfang des durchmessergroßen Bereichs 12 dient, und das Paar von Kolben 14 und ein Paar von damit in Eingriff befindlichen Öffnungen 19 ist durch Durchdringen des Bereichs 18 mit vergrößertem Durchmesser gebildet.
Die Öffnungen 19 sind in Positionen ausgebildet, in denen die Kolben 14 dann, wenn kein Lenken stattfindet, wenn also das Ventil in seinem Neutralzustand ist, damit in Eingriff sein können. Ferner hat jede Öffnung 19 solche Dimensionen, daß verhindert wird, daß der Kolben 14 aus dem den Kolben enthaltenden Loch 13 entnommen wird. Das heißt, der Durchmesser der Öffnung 19 ist kleiner als der Durchmesser des den Kolben enthaltenden Lochs 13 gemacht.
Als Torsionsstabgehäuse 16 kann ein kostengünstiges Erzeugnis verwendet werden, das beispielsweise durch Pressen eines für Leitungen verwendeten, im allgemeinen aus Kohlenstoffstahl bestehenden Rohrs erhalten ist.
Der Kolben 14 besteht aus einem zylindrischen Element, in das zumindest ein Teil der zylindrischen Schraubendruckfeder 15 eingesetzt ist und dessen Scheitel 21 mit einem Rand 22 in Eingriff ist, der als Eingriffsbereich der Öffnung 19 dient. Der Scheitel 21 des Kolbens 14 weist einen konischen Oberflächenbereich 23, der mit dem Rand 22 der Öffnung 19 in Eingriff ist, und einen sphärischen Oberflächenbereich 24 auf, der mit der Spitze des konischen Oberflächenbereichs 23 in Verbindung ist.
Der schräge konische Oberflächenbereich 23 des von der zylindrischen Schraubendruckfeder 15 beaufschlagten Kolbens 14 ist mit dem Rand 22 der Öffnung 19 in Eingriff, so daß ein solcher Nockeneffekt erzielt wird, daß der Kolben 14 in der Mitte der Öffnung 19 gehalten wird. Ein Winkel im Bereich von beispielsweise 35º bis 55º, insbesondere ein Winkel von 45º wird als Neigungswinkel des konischen Oberflächenbereichs 23 bevorzugt.
Die Konstruktion zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs 7 wird nachstehend mit anderen Worten erläutert. Die Ränder 22 der Öffnungen 19 in dem Torsionsstabgehäuse 16 halten den als Zwischenteil des Torsionsstabs 7 dienenden durchmessergroßen Bereich 12 durch die Kolben 14, so daß die Ränder 22 der Öffnungen 19 Halteeinrichtungen bilden.
Der Scheitel 21 des Kolbens 14 vermeidet eine Berührung mit einer Innenumfangsoberfläche der Eingangswelle 4 dann, wenn er mit dem Rand 22 der Öffnung 19 in Eingriff ist. Der Grund hierfür ist das Beseitigen einer Abweichung zwischen dem Drehmoment zum Eingangszeitpunkt und dem Drehmoment zum Reaktionszeitpunkt, d. h. einer Hysterese. Ferner wird es im Hinblick auf die Verbesserung der Robustheit bevorzugt, daß der Scheitel 21 des Kolbens 14 einem Härtungsvorgang unterzogen wird.
Da die Härte des Scheitels des Kolbens 14 derjenigen des Torsionsstabgehäuses 16 überlegen ist, bleiben ferner die Berührungswinkel zwischen dem Scheitel 21 und dem Torsionsstabgehäuse 16 auch dann erhalten, wenn das Torsionsstabgehäuse 16 aufgrund von langem Gebrauch abgenutzt ist, so daß es möglich ist, einen im wesentlichen konstanten Verlagerungspunkt eines Torsionsdrehmoments aufrechtzuerhalten (wie noch beschrieben wird).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden erheblichen Vorteile erzielt.
Der von der zylindrischen Schraubendruckfeder 15 beim Nichtvorhandensein eines Lenkens (bei Geradeausfahrt) beaufschlagte Kolben 14 ist mit dem Rand 22 der Öffnung 19 in Eingriff, um den Zwischenteil in der Axialrichtung des Torsionsstabs 7 und die Eingangswelle 4 miteinander zu verbinden. Infolgedessen kann die Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs 7 durch Verringern der effektiven Länge relativ zu der Verdrehung des Torsionsstabs 7 erhöht werden. Infolgedessen ist es möglich, die Lenkstabilität im Fall des Nichtlenkens, wenn also das Ventil in Neutralposition ist, zu erhöhen.
Ferner kann eine Einrichtung zum Erhöhen der Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs 7 in den Torsionsstab 7 durch eine so einfache Konstruktion, wie z. B. den eine Feder enthaltenden Kolben 14 eingebaut sein. Somit kann ein gewünschtes Lenkverhalten ohne Vergrößern des Servoventils 1 erreicht werden.
Da ein Eingriffsbereich zum Eingriff mit dem Kolben 14 durch die in dem Torsionsstabgehäuse 16 gebildete Öffnung 19 vorhanden ist, wird die Bearbeitung deutlich vereinfacht. Der Grund hierfür ist, daß das Torsionsstabgehäuse 16 vor dem Einbau in die Eingangswelle 4 einer Perforationsverarbeitung in der Radialrichtung unterzogen werden kann, um die Öffnung 19 in diesem Gehäuse zu bilden, so daß die Bearbeitung gegenüber dem Fall, bei dem die Innenumfangsfläche der Eingangswelle 4 direkt einer Bearbeitung unterzogen wird, viel einfacher ist.
Außerdem ist der Torsionsstab 7, der die zylindrische Schraubendruckfeder 15 und die Kolben 14 enthält, mit dem Torsionsstabgehäuse 16 bedeckt, um eine Einheit zu bilden, so daß das Servoventil 1 leicht zusammengebaut werden kann. Dadurch können seine Fertigungskosten gesenkt werden.
Da die zylindrische Schraubendruckfeder 15 in den zylindrischen Kolben 14 eingesetzt ist, kann eine ausreichende Länge als Einstellänge der zylindrischen Schraubendruckfeder 15 auch dann gewährleistet werden, wenn der Durchmesser des den Kolben enthaltenden Lochs 13 annähernd bis zur Grenze der Torsionsbeanspruchung des Torsionsstabs 7 vergrößert wird.
Somit kann die vorgegebene Belastung bei Sicherstellung eines großen Leitungsdurchmessers und einer großen Auslenkung als dem Leitungsdurchmesser und der Größe der Auslenkung der zylindrischen Schraubendruckfeder 15 erhöht werden. Daher können die Verlagerungspunkte B und C des Torsionsdrehmoments T des Torsionsstabs 7 in einem Bereich vorgegeben sein, in dem der Torsionswinkel θ des Torsionsstabs 7 größer ist, wie Fig. 4 zeigt.
Ferner wird das Paar von Kolben 14 von der einzigen zylindrischen Schraubendruckfeder 15 in entgegengesetzten Richtungen betätigt, so daß der Torsionsstab 7 nicht in unnötiger Weise gebogen wird.
Fig. 5 zeigt einen hauptsächlichen Teil einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß Fig. 5 ist bei der vorliegenden Erfindung ein Paar von Kolben enthaltenden Löchern 25 und 26, die in der Radialrichtung verlaufen, nebeneinander entlang der Achse eines Torsionsstabs 7 vorgesehen, und in jedem der Kolben enthaltenden Löcher 25 und 26 sind ein einzelner Kolben 27 und eine einzelne zylindrische Schraubendruckfeder 28 enthalten.
Das Paar von Kolben enthaltenden Löchern 25 und 26 ist so ausgebildet, daß sie eine vorbestimmte Tiefe in gegenüberliegenden Richtungen haben, und beide Kolben 27 werden von den entsprechenden zylindrischen Schraubendruckfedern 28 in entgegengesetzte Richtungen gedrängt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine vorgegebene Belastung erhalten, die doppelt so groß wie in einem Fall ist, in dem eine einzige zylindrische Schraubendruckfeder verwendet wird, weil zwei zylindrische Schraubendruckfedern 28 parallel verwendet werden; außerdem werden die gleiche Funktionsweise und Wirkung wie bei der Ausführungsform in Fig. 1 erhalten. Somit ist es möglich, die Lenkstabilität dann, wenn sich das Ventil in seinem Neutralzustand befindet, weiter zu verbessern.
Bei der oben angegebenen ersten und zweiten Ausführungsform ist es auch möglich, einen Kugelkolben zu verwenden.
Bei den beiden oben beschriebenen Ausführungsformen werden zwar die Kolben 14 und 27 nicht jeweils mit den Innenumfangsflächen der Eingangswellen 4 in Berührung gebracht, sie können aber damit in Berührung gebracht werden. Ferner kann eine mit dem Kolben in Eingriff gelangende Ausnehmung direkt an der Innenumfangsfläche der Eingangswelle 4 ausgebildet sein.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß ein Kolben selbst Elastizität besitzt. Ein Kolben 29 umfaßt einen Hauptkörperbereich 30, der in einer den Kolben enthaltenden Öffnung 13 gehalten wird, und eine vorspringende flächenhaft geformte Blattfeder 31, die an einer Endoberfläche des Hauptkörperbereichs 30 befestigt ist. In dem Kolben 29 ist dessen Scheitel durch die Blattfeder 31 gebildet, und die Blattfeder 31 ist in elastischem Eingriff mit einer Öffnung 19 in einem als Hülsenelement dienenden Torsionsstabgehäuse 16.
Es folgt nun die Beschreibung eines Servoventils für ein Servolenkgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Fig. 7 sind in dem Servoventil eine hohle Eingangswelle 40, die mit einem Lenkrad verbunden ist, und eine Ausgangswelle 41, die mit einer Lenkeinrichtung verbunden ist, koaxial miteinander durch einen Torsionsstab 42 verbunden, der in die Eingangswelle 40 eingesetzt ist. Beide Wellen 40 und 41 sind im Inneren eines Gehäuses 43 drehbar gelagert.
Ein im Inneren des Gehäuses 43 gehaltener zylindrischer Ventilkörper 44 ist mit einem Verbindungsende der Ausgangswelle 41 in Eingriff, und ein Ventilschieber 45 ist relativ drehbar an der Innenseite des Ventilkörpers 44 angebracht. Der Ventilschieber 45 ist integral mit dem Außenumfang der Eingangsweile 41 ausgebildet.
Ein oberes Ende der Eingangswelle 40 springt um eine vorbestimmte Strecke aus dem Gehäuse 43 nach oben vor, und das vorspringende obere Ende ist mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden.
Ein Zahnstangengehäuse 46 ist mit einem unteren Teil des Gehäuses 43 so verbunden, daß beide einander kreuzen, und eine Zahnstange 47 ist in Axialrichtung gleitbar im Inneren des Zahnstangengehäuses 46 abgestützt. Die Zahnstange 47 ist mit einem Ritzel 48 in Eingriff, das an einem unteren Ende der Eingangswelle 41 ausgebildet ist.
Wenn das Lenkrad gedreht wird, wird die Drehbewegung durch die Eingangswelle 41 und den Torsionsstab 42 auf die Ausgangswelle 41 übertragen und in eine Gleitbewegung entlang der axialen Länge der Zahnstange 47 umgewandelt, die mit dem Ritzel 48 in der Ausgangswelle 41 in Eingriff ist, so daß der Lenkvorgang stattfindet.
Dabei tritt eine relative Winkelverlagerung, die dem auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoment entspricht, mit dem Verdrehen des Torsionsstabs 42 zwischen der Eingangswelle 40 und der Ausgangswelle 41 auf.
Der die Eingangswelle 40 und die Ausgangswelle 41 verbindende Torsionsstab 42 hat einen Hauptkörperbereich 49, dessen Außendurchmesser und Länge vorbestimmt sind, um gewünschte Torsionseigenschaften zu erzielen. Ferner hat der Torsionsstab 42 Verbindungsbereiche 50 und 51, die einen geringfügig größeren Durchmesser als der Hauptkörperbereich 49 haben, an beiden Seiten des Hauptkörperbereichs 49. Die Verbindungsbereiche 50 bilden gegenüberliegende Enden des Torsionsstabs 42.
Der eine Verbindungsbereich 50 ist in eine Verbindungsöffnung 52 eingesetzt, die an einem oberen Ende der Ausgangswelle 41 vorspringt, und Verzahnungen, die jeweils an eingepaßten Oberflächen des Verbindungsbereichs 50 und der Verbindungsöffnung 52 ausgebildet sind, sind miteinander in Eingriff, so daß die Rotation des Verbindungsbereichs 50 um die Achse der Ausgangswelle 41 herum begrenzt ist.
Der andere Verbindungsbereich 51 ist an ein Ende der hohlen Eingangswelle 40, das von dem Gehäuse 43 nach außen vorspringt, angepaßt. Die Rotation des Verbindungsbereichs 51 um die Achse der Eingangswelle 40 herum und die Axialbewegung des Verbindungsbereichs 51 werden durch einen Steckstift 53 begrenzt, der das Ende der Eingangswelle 40 und den anderen Verbindungsbereich 51 in der Axialrichtung durchsetzt.
Ein unteres Ende der Eingangswelle 40 ist an der Innenseite eines zylindrischen Bereichs 54 abgestützt, der an einem oberen Ende der Ausgangswelle 41 vorgesehen ist. Ein Paßstift 56, der in den zylindrischen Bereich 54 eingesetzt ist, ist in Eingriff mit einer Kerbnut 55, die an einer unteren Endoberfläche des Ventilkörpers 44 gebildet ist, so daß der Ventilkörper 44 in der Umfangsrichtung zurückgehalten wird.
Ferner befindet sich eine obere Endoberfläche des Ventilkörpers 44 in Anlage an einem Sprengring 57, der in eine Außenumfangsnut der Eingangswelle 40 eingepaßt ist, so daß der Ventilkörper 44 in der Axialrichtung zurückgehalten wird. Infolgedessen wird der Ventilkörper 44 integral mit der Ausgangswelle 41 gedreht, während er gleichzeitig seine axiale Lage in bezug auf den Ventilschieber 45 behält.
Eine Vielzahl von Ölnuten, die in der Axialrichtung verlaufen, ist jeweils in ungefähr gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an einer Innenumfangsoberfläche des Ventilkörpers 44 und einer Außenumfangsoberfläche des Ventilschiebers 45 vorgesehen. Die Ölnuten in dem Ventilkörper 44 und die Ölnuten in dem Ventilschieber 45 sind in der Umfangsrichtung alternierend angeordnet, und eine Vielzahl von Begrenzungen, deren Flächen in Abhängigkeit von der relativen Winkelverlagerung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle variieren, ist zwischen den benachbarten Ölnuten ausgebildet.
Eine Hydraulikpumpe 58, die als Ölzuführquelle dient, ist mit jeder der vorgenannten Ölnuten (Ölzuführnuten) durch eine Pumpenöffnung 59, die das Gehäuse 43 durchdringt, und eine Ölzuführöffnung, die den Ventilkörper 44 durchdringt, in Verbindung. Ölnuten (Verteilernuten), die beiden Seiten der Ölnuten benachbart vorgesehen sind, kommunizieren jeweils mit beiden Zylinderkammern 62 und 63 eines Servozylinders, der als der Bestimmungsort der Ölzuführung dient, durch verschiedene Ölzuführöffnungen, die den Ventilkörper 44 durchsetzen, und verschiedene Zylinderöffnungen 60 und 61, die das Gehäuse 43 durchsetzen.
Ölnuten (Ölauslaßnuten), die den anderen Seiten der Verteilernuten benachbart sind, kommunizieren ferner mit einer Ölaustrittskammer 64, die an einer Seite des Ventilkörpers 44 ausgebildet ist, durch ein hohles Teil der Eingangswelle 40 und mit einem Ölbehälter 66, der als Bestimmungsort des Auslaßöls dient, durch eine Behälteröffnung 65, die in der entsprechenden Position der Ölaustrittskammer 64 in das Gehäuse 43 eintritt.
Eine Vielzahl von Begrenzungen, die an dem Umfang einer Paßfläche zwischen dem Ventilkörper 44 und dem Ventilschieber 45 angeordnet sind, unterliegt einer Anfangseinstellung (einem Zentrieren), so daß sie in einem Neutralzustand, in dem der Torsionsstab 42 nicht verdreht wird, gleiche Flächen haben.
Drucköl, das den Ölzuführnuten durch die Pumpenöffnung 59 von der Hydraulikpumpe 58 im Neutralzustand zugeführt wird, wird gleichermaßen in die Verteilernuten beiden Seiten der Ölzuführnuten benachbart eingeleitet, ferner in die Ölaustrittsnuten den anderen Seiten der Verteilernuten benachbart eingeleitet und durch das hohle Teil der Eingangswelle 40, die Ölaustrittskammer 64 und die Behälteröffnung 65 in den Ölbehälter 66 abgeführt. Dabei tritt zwischen den Zylinderkammer n 62 und 63, die jeweils mit den Verteilernuten kommunizieren, keine Druckdifferenz auf, und der Servozylinder erzeugt keine Kraft.
Wenn dagegen ein Drehmoment zum Lenken (Lenkdrehmoment) auf das Lenkrad aufgebracht wird, erfolgt eine relative Winkelverlagerung in Richtung des Lenkdrehrnoments mit dem Verdrehen des Torsionsstabs 42 zwischen der Eingangswelle 40 und der Ausgangswelle 41, also zwischen dem Ventilschieber 45 und dem Ventilkörper 44, so daß die Flächen der an dem Umfang der an der dazwischen befindlichen Paßfläche angeordneten Begrenzungen sich ändern.
Dabei wird in die Ölzuführnut zugeführtes Drucköl hauptsächlich in eine der Verteilernuten durch die Begrenzung, deren Fläche vergrößert ist, eingeleitet, so daß zwischen der einen Zylinderkammer 62 (oder 63), die mit jeder der Verteilernuten durch die Zylinderöffnung 60 (oder 61) kommuniziert, und der anderen Zylinderkammer 63 (oder 62), die mit der anderen Verteilernut durch die Zylinderöffnung 61 (oder 60) kommuniziert, eine Druckdifferenz auftritt und der Servozylinder einen der Druckdifferenz entsprechenden Öldruck erzeugt.
Hydrauliköl wird aus der anderen Zylinderkammer 63 (oder 62) gepreßt, zu der anderen Verteilernut durch die entsprechende Zylinderöffnung 61 (oder 60) rückgeleitet, in die Ölaustrittsnut durch die Begrenzung, deren Fläche an einer Seite der Verteilernut vergrößert ist, eingeleitet und durch das hohle Teil der Eingangswelle 40, die Ölaustrittskammer 64 und die Behälteröffnung 65 in den Ölbehälter 66 abgegeben.
Der vorgenannte Servozylinder ist in einem mittleren Teil der Zahnstange 47 ausgebildet, und der wie oben beschrieben von dem Servozylinder erzeugte Öldruck wird als axiale Gleitkraft auf die Zahnstange 47, die mit dem Ritzel 48 in Eingriff ist, aufgebracht, so daß der Lenkvorgang unterstützt wird.
Die Richtung der dabei erhaltenen Hilfskraft entspricht der Richtung der relativen Winkelverlagerung zwischen dem Ventilkörper 44 und dem Ventilschieber 45, die mit dem Verdrehen des Torsionsstabs 42 erzeugt wird, und die Größe der Hilfskraft entspricht der Größe der relativen Winkelverlagerung.
Das Servoventil gemäß dieser Ausführungsform ist durch die Konstruktion des Torsionsstabs 42 gekennzeichnet, wie auch in Fig. 7 zu sehen ist. Gemäß Fig. 8, die eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des Verbindungsbereichs zwischen der Eingangswelle 40 und der Ausgangswelle 41 ist, erstreckt sich der Verbindungsbereich 51, der das eine Ende des Torsionsstabs 42 ist, über eine geeignete Länge von einem an die Eingangswelle 40 angesetzten Teil nach unten (zu der Ausgangswelle 41 hin).
Ein Eingriffsbereich 67, der als Zwischenteil mit einem geringfügig kleineren Durchmesser als dem des Verbindungsbereichs 51 dient, ist in einem ungefähr mittigen Teil zwischen dem Verbindungsbereich 51 und dem anderen Verbindungsbereich 50 vorgesehen. Ein als Hülsenelement dienender äußerer Zylinder 68 ist auf die Außenseite des Torsionsstabs 42 auf solche Weise aufgesetzt, daß er sich zwischen dem Verbindungsbereich 51 und dem Eingriffsbereich 67 erstreckt.
Der äußere Zylinder 68 ist ein Zylinder, der über seine Gesamtlänge ungefähr gleichen Durchmesser hat. Ein erstes Ende 80 des äußeren Zylinders 68 (ein oberes Ende in Fig. 8) ist in eine untere Hälfte des Verbindungsbereichs 51 ausschließlich des an die Eingangswelle 40 angesetzten Teils gepreßt und durch den Steckstift 69, der in diese Position eingetrieben ist, in der Umfangsrichtung und der Axialrichtung festgehalten.
Andererseits liegt ein zweites Ende 81 (ein unteres Ende in Fig. 8) des äußeren Zylinders 68 einer Außenumfangsfläche des Eingriffsbereichs 67, der einen kleineren Durchmesser als der Verbindungsbereich 51 hat, mit einem vorbestimmten Zwischenraum gegenüber. Kugeln 70, die als ein Paar von Halteeinrichtungen dienen, sind in einander gegenüberliegenden Positionen in der Radialrichtung in einem Bereich im Inneren des zweiten Endes 81 des äußeren Zylinders 68 gehalten.
Die Kugeln 70 sind jeweils mit Ausnehmungen 71 (siehe die Fig. 9, 10A und 10B) in Eingriff, die in einer ihnen gegenüberliegenden Position vorgesehen sind und als unterschiedliche Eingriffsbereiche dienen, die an der Außenumfangsfläche des Eingriffsbereichs 67 gebildet sind.
Gemäß den Fig. 9, 10A und 10B sind jeweilige Teile der Kugeln 70 in Halteöffnungen 72 mit Kreisquerschnitt eingepaßt, die die Umfangswand des äußeren Zylinders 68 in der Axialrichtung, wie gezeigt, durchdringen, so daß die Kugeln 70 in dem äußeren Zylinder 69 in einem Zustand gehalten sind, in dem die Bewegungen der Kugeln 70 entlang dem Umfang und der Achse des äußeren Zylinders 68 und ein Herausziehen der Kugeln 70 nach außen verhindert und die Rotation der Kugeln 70 selbst zugelassen wird.
Ferner ist über den Gesamtumfang in einer Position gegenüber den Kugeln 70 an der Außenumfangsfläche des Eingriffsbereichs 67 eine flache Umfangsnut 73 mit Kreisbogenquerschnitt ausgebildet. Die Ausnehmungen 71 sind als Ausnehmungen mit konischer Gestalt tiefer als die Umfangsnut 73 in einander gegenüberliegenden Positionen entlang dem Radius der Umfangsnut 73 ausgebildet und weisen jeweils Nockenflächen 71a auf, die aus konischen Oberflächen bestehen.
Ein Paar von Schlitzen 74 (von denen in Fig. 9 nur einer gezeigt ist), die sich in der Axialrichtung von einer Endoberfläche des zweiten Endes 81 des äußeren Zylinders 68 und einander gegenüberliegend in der Radialrichtung erstrecken, ist durch zueinander entgegengesetztes Einkerben entlang dem Radius des äußeren Zylinders 68 gebildet.
Die Richtung, in der das Paar von Schlitzen 74 einander gegenüberliegt, und die Richtung, in der das Paar von Halteöffnungen 72 einander gegenüberliegt, sind zueinander senkrecht. Die Schlitze 74 verlaufen nach oben entlang der Achse des äußeren Zylinders 68 über die Positionen hinaus, in denen die Halteöffnungen 72 gebildet sind.
Ein Federbereich 75, der entlang dem Radius des äußeren Zylinders 68 Elastizität hat, ist durch Zonen gebildet, an denen die Kerbnuten 74 gebildet sind. Der Durchmesser des Federbereichs 75 kann vergrößert werden, indem die Öffnungsweite der Kerbnuten 74 vergrößert wird, wenn eine Kraft aufgebracht wird, um die Kugeln 70 nach außen zu pressen.
Der Federbereich 75 ist in dem äußeren Zylinder 68 ausgebildet, der selbst als Hülsenelement dient, so daß die Konstruktion im Vergleich mit einem Fall, in dem ein Federbereich separat von einem äußeren Zylinder vorgesehen ist, vereinfacht werden kann. Ferner können die Federeigenschaften des Federbereichs 75 durch die Länge der Schlitze 74 eingestellt werden.
Das Festlegen des oberen Endes des äußeren Zylinders 68 durch den Steckstift 69 erfolgt durch Ausfluchten der Positionen, in denen die Kugeln 70 gehalten sind, und der Positionen, in denen die Ausnehmungen 71 an dem Außenumfang des Eingriffsbereichs 67 in der Umfangsrichtung gebildet sind, wie Fig. 10A zeigt, in einem Neutralzustand, in dem der Torsionsstab 42 nicht verdreht ist.
Infolgedessen gelangen vorstehende Teile der Kugeln 70 in Richtung zur Innenseite des äußeren Zylinders 68 jeweils mit den Ausnehmungen 71 in Eingriff und werden durch die Elastizität des Federbereichs 75 mit Druck beaufschlagt, um den Eingriffsbereich 67, der als ein Zwischenteil dient, in der Axialrichtung des Torsionsstabs 42 von der Außenseite zu halten.
Der äußere Zylinder 68 hat die Funktion, das Verdrehen eines Teils der oberen Hälfte des Torsionsstabs 42 (zwischen dem Verbindungsbereich 51 am oberen Ende und dem Eingriffsbereich 67) zu begrenzen. Das Verdrehen des Torsionsstabs 42 in diesem Zustand wird erzeugt, wobei die Länge seines Teils der unteren Hälfte (zwischen dem Eingriffsbereich 67 und dem Verbindungsbereich 51 am unteren Ende) als eine effektive Länge (= L1, siehe Fig. 8) angenommen wird.
Da der äußere Zylinder 68 in bezug auf eine Torsionskraft nicht starr ist, wird die eigentliche Verdrehung ebenfalls geringfügig in dem Teil der oberen Hälfte des Torsionsstabs 42 erzeugt, der durch den äußeren Zylinder 68 zurückgehalten wird.
Die derart auf den Torsionsstab 42 aufgebrachte Torsionskraft wird auf die Steuerflächen 71a der Ausnehmungen 71 als eine dazu senkrechte Kraft von den Kugeln 70 aufgebracht. Die Kugeln 70 werden durch eine Komponente F der aufgebrachten Kraft in der Radialrichtung nach außen gepreßt. Die Komponente F der Kraft nimmt mit zunehmender Torsionskraft zu. Andererseits werden die mit den Ausnehmungen 71 in Eingriff befindlichen Kugeln 70 durch die Elastizität des Federbereichs 75 nach innen gedrängt. Dessen Drängkraft ist jedoch konstant.
Wenn die auf den Torsionsstab 42 aufgebrachte Torsionskraft zunimmt und die Komponente F der Kraft die nach innengerichtete Preßkraft übersteigt, bewegen sich daher die Kugeln 70 mit der Vergrößerung des Durchmessers des Federbereichs 75, der durch die Zunahme der Weiten der Kerbnuten 74 bewirkt ist, in der Radialrichtung nach außen und werden aus den Ausnehmungen 71 hinausbewegt, wie Fig. 10B zeigt, so daß sie auf der damit in Verbindung stehenden Umfangsnut 73 laufen, wonach die Kugeln 70 in der Umfangsrichtung entlang der Umfangsnut 73 bewegbar sind.
Die Kugeln 70 sind in den verschiedenen, in dem äußeren Zylinder 68 ausgebildeten Halteöffnungen 72 drehbar gehalten. Die aus den Ausnehmungen 71 hinausbewegten Kugeln 70 laufen, ohne auf irgendeinen Widerstand zu treffen, durch die Rotation auf der Umfangsnut 73. Das Verdrehen des Torsionsstabs 42 in diesem Zustand wird mit der Länge eines Bereichs zwischen dem oberen und dem unteren Verbindungsbereich 50 und 51, also mit ungefähr der Gesamtlänge des Torsionsstabs 42 als einer effektiven Länge (= L0, siehe Fig. 8) erzeugt.
Das Verdrehen des Torsionsstabs 42 wird daher mit seiner ungefähren halben Länge (= L1) als einer effektiven Länge erzeugt, während das darauf aufgebrachte Torsionsdrehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht, speziell während die Komponente F der wie oben beschrieben auf die Kugeln 70 aufgebrachten Kraft unter der Drängkraft des Federbereichs 75 liegt, während es mit seiner Gesamtlänge (= L0) als einer effektiven Länge erzeugt wird, wenn das den vorbestimmten Wert überschreitende Torsionsdrehmoment aufgebracht wird.
Infolgedessen wird die relative Winkelverlagerung zwischen der Eingangswelle 40 und der Ausgangswelle 41, die durch den Torsionsstab 42 (oder zwischen dem Ventilschieber 45 und dem Ventilkörper 44) miteinander verbunden sind, allmählich größer, während das auf die Eingangswelle 40 aufgebrachte Lenkdrehmoment ansteigt, während das Lenkdrehmoment den vorbestimmten Wert erreicht, und wird sehr rasch größer, wenn es den vorbestimmten Wert erreicht.
Somit wird die von dem Servozylinder in Abhängigkeit von der relativen Winkelverlagerung erzeugte Hilfslenkkraft in einer Zone, in der das Lenkdrehmoment niedrig ist, allmählich größer, während sie in einer Zone, in der das Lenkdrehmoment hoch ist, sehr rasch größer wird.
Fig. 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kennlinie einer Hilfskraft zeigt, die in dem Servolenkgetriebe erhalten wird, das ein hydraulisches Drucksteuerventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist. Eine gestrichelte Linie und eine Strichpunktlinie in Fig. 11 zeigen jeweils die Kennlinie, die in einem Fall erhalten wird, in dem die effektive Länge des Torsionsstabs 42 L1 ist, bzw. die Kennlinie in einem Fall, in dem die effektive Länge des Torsionsstabs 42 den Wert L0 hat.
Wenn in dem Servolenkgetriebe, das das hydraulische Drucksteuerventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist, der Absolutbetrag des auf das Lenkrad aufgebrachten Lenkdrehmoments klein ist, steigt die von dem Servozylinder erzeugte Hilfslenkkraft allmählich entlang der gestrichelten Linie an, während sie mit der gleichen Änderungsrate wie in der Kennlinie entsprechend der Strichpunktlinie sehr rasch ansteigt, wenn das Lenkdrehmoment einen vorbestimmten Wert, also das Lenkdrehmoment T1, das ausreicht, um das Halten eines Zwischenteils in der Axialrichtung des Torsionsstabs 42 durch die Kugeln 70 aufzuheben, überschreitet.
Wenn also nur ein geringfügiges Lenken erfolgt, wenn das auf das Lenkrad aufgebrachte Lenkdrehmoment insgesamt gering ist, unterstützt der Servozylinder den Lenkvorgang kaum, so daß das Lenkrad eine geeignete Stabilität hat. Insbesondere ist es möglich, beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit die Stabilität bei Geradeausfahrt zu verbessern.
Bei einer großen Lenkbewegung dagegen erhält das Lenkrad ein T1 überschreitendes Lenkdrehmoment, so daß der Servozylinder eine große Hilfslenkkraft erzeugt, so daß die Belastung des Fahrers wirkungsvoll verringert werden kann. Diese Charakteristiken der Hilfskraft werden dadurch realisiert, daß der äußere Zylinder 68 auf dem Torsionsstab 42 angebracht ist, so daß an anderen Komponenten wie etwa der Eingangswelle 40, der Ausgangswelle 41 und dem Gehäuse 43 keine Zusatzkonstruktion erforderlich ist, und die Charakteristiken der an den Fahrzustand angepaßten Hilfskraft werden durch eine einfache Konstruktion erreicht.
Da die Kugeln 70 als Halteeinrichtungen dienen, laufen die Kugeln 70, nachdem sie aus den Ausnehmungen 71 herausbewegt worden sind, in der Umfangsrichtung auf dem Außenumfang des Torsionsstabs 42, ohne auf irgendeinen Widerstand zu treffen, indem sie auf der Umfangsnut 73 gedreht werden. Infolgedessen wird die relative Winkelverlagerung zwischen der Eingangswelle 40 und der Ausgangswelle 41 nicht beeinflußt.
Bei der vierten Ausführungsform werden zwar die Kugeln als Halteeinrichtungen verwendet, aber anstelle der Kugeln kann auch ein Vorsprung, der integral mit der Innenseite des äußeren Zylinders 68 vorgesehen ist, als Halteeinrichtung dienen.
Die Fig. 12A und 12B zeigen eine fünfte Ausführungsform, die ein modifiziertes Beispiel der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die Fig. 12A bzw. 12B entsprechen jeweils den Fig. 10A bzw. 10B.
Bei der vorstehenden vierten Ausführungsform werden die Kugeln 70 in den Halteöffnungen 72 in dem äußeren Zylinder 68 gehalten, um die Halteeinrichtungen zu bilden. Im Gegensatz dazu werden bei der fünften Ausführungsform die Kugeln 70 nach dem Einpassen in jeweilige Ausnehmungen 77 an dem Außenumfang eines Torsionsstabs 42 gehalten und an einer Entnahme aus den Ausnehmungen 77 gehindert.
Andererseits ist ein Paar von Eingriffsöffnungen 78 in der Radialrichtung einander gegenüberliegend beim Durchdringen des äußeren Zylinders 68 gebildet, so daß die in dem Torsionsstab 42 gehaltenen Kugeln 70 von jeweiligen Rändern 79, die als Eingriffsbereiche der Öffnungen 78 dienen, gehalten werden, so daß sie aus ihren jeweiligen Öffnungen 78 entnommen werden können. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind daher die Halteeinrichtungen durch die Ränder 70 der Öffnungen 78 in dem äußeren Zylinder 68 gebildet.
Auch bei der vorliegenden Ausführungsform werden die gleiche Funktionsweise und Wirkung wie bei der vierten Ausführungsform erhalten. Die Kugel 70 kann in der Ausnehmung 77 in einem drehbaren Zustand gehalten werden, oder sie kann in der Ausnehmung 77 durch Regulieren der Rotation gehalten werden. Ferner kann an dem Rand 79 der Öffnung 78 eine konische Nockenfläche ausgebildet sein, um die Kugel 70 zur Mitte der Öffnung 78 zu drängen.
Bei der fünften Ausführungsform kann die Kugel 70 auch durch einen Vorsprung ersetzt werden, der integral mit dem Außenumfang des Torsionsstabs 42 vorgesehen ist.
Bei der vierten und der fünften Ausführungsform ist zwar der äußere Zylinder 68 so angebracht, daß er sich zwischen dem Verbindungsbereich 51 an der Seite der Eingangswelle 40 des Torsionsstabs 42 und dem Eingriffsbereich 67 in einem ungefähr zentralen Teil in der Axialrichtung des Torsionsstabs 42 erstreckt, wobei ein Ende an der Seite des Verbindungsbereichs 51 als ein festgelegtes Ende dient. Der äußere Zylinder 68 kann auch mit einem Ende an der Seite des Eingriffsbereichs 67 als dem festgelegten Ende angebracht sein. Ferner kann der äußere Zylinder 68 beispielsweise an dem anderen Bereich an dem Außenumfang des Torsionsstabs 42 angebracht sein, wobei er sich zwischen dem Verbindungsbereich 50 an der Seite der Ausgangswelle 41 und dem Eingriffsbereich 67 erstreckt.
Bei der vierten und der fünften Ausführungsform ist der Federbereich 75 des äußeren Zylinders 68 integral mit dem äußeren Zylinder 68 durch Ausbildung der Schlitze 74 gebildet, der Federbereich kann aber auch anderweitig gebildet sein. Beispielsweise kann ein ringförmiges Federelement um den äußeren Zylinder 68 herumgewickelt sein, so daß die Halteeinrichtung (beispielsweise eine Kugel) nach innen gedrängt wird, so daß ein Federbereich gebildet ist.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen wurde zwar ein Beispiel beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung mit dem Servolenkgetriebe vom Zahnstangentyp verwendet wird; die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auch bei einem Servolenkgetriebe einer anderen Bauart, beispielsweise vom Kugelspindeltyp, anwendbar, so daß selbstverständlich die gleiche Wirkung erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar im einzelnen gezeigt und beschrieben, es versteht sich jedoch, daß dies nur beispielhaft und nicht als Einschränkung zu verstehen ist.

Claims

1. Servoventil für ein Servolenkgetriebe, wobei das Servoventil folgendes aufweist:

- ein Eingangselement (4, 40);

- ein Ausgangselement (6, 41);

- einen Torsionsstab (7, 42), der gegenüberliegende Enden (7a, 7b; 50, 51) hat, die mit dem Eingangselement (4, 40) bzw. dem Ausgangselement (6, 41) verbunden sind;

- ein Hülsenelement (16, 68), das den Torsionsstab (7, 42) umgibt und ein erstes und ein zweites Ende (20, 18; 80, 81) hat; und

- eine Einrichtung (17, 69), um zu verhindern, daß das erste Ende (20, 80) des Hülsenelements (16, 68) in bezug auf den Torsionsstab (7, 42) gedreht wird,

- wobei das zweite Ende (18, 81) des Hülsenelements (16, 68) mit Einrichtungen (22, 70, 79) versehen ist, um einen axialen Zwischenbereich (12, 67) eines Torsionsbereichs des Torsionsstabs (7, 42) zwischen den gegenüberliegenden Enden (7a, 7b; 50, 51) des Torsionsstabs (7, 42) zu halten, um dadurch die effektive Torsionssteifigkeit des Torsionsstabs (7, 42) in einem vorbestimmten Torsionswinkelbereich des Torsionsstabs (7, 42) zu erhöhen.

2. Ventil nach Anspruch 1, wobei das zweite Ende (81) des Hülsenelements (68) mit einem Federbereich (75) versehen ist, der in einer Radialrichtung des Hülsenelements (68) elastisch verformbar ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Schlitz (74) zur Bildung eines Federbereichs (75) in dem zweiten Ende (81) des Hülsenelements (68) ausgebildet ist.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Halteeinrichtungen einen Vorsprung (70) aufweisen, der im Inneren des Federbereichs (75) ausgebildet ist, wobei der Vorsprung (70) mit einer Ausnehmung (71), die an einem Außenumfang des Torsionsstabs (42) vorgesehen ist, in Eingriff steht.

5. Ventil nach Anspruch 4, wobei der Vorsprung eine Kugel (70) aufweist, die an dem Federbereich (75) angebracht ist und integral mit dem Hülsenelement (68) entlang einem Umfang des Hülsenelements (68) verlagert wird.

6. Ventil nach Anspruch 5, wobei die Kugel (70) in einem Haltebereich (72) drehbar gehalten wird, der in dem Federbereich (75) vorgesehen ist.

7. Ventil nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Ausnehmung (71) mit einer Nockenoberfläche (71a) versehen ist, um den Vorsprung (70) im Zusammenwirken mit dem Federbereich (75) zu einem Zentrum der Ausnehmung (71) hin zu drängen.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Halteeinrichtungen einen Rand (79) einer Öffnung (78) aufweisen, die in dem Federbereich (75) ausgebildet ist, wobei der Rand (79) der Öffnung (78) mit einem Vorsprung (70) in Eingriff steht, der an einem Außenumfang des Torsionsstabs (42) vorgesehen ist.

9. Ventil nach Anspruch 8, wobei der Vorsprung eine Kugel (70) aufweist, die an einem Außenumfang des Drehstabs (42) angebracht ist und integral mit dem Torsionsstab (42) entlang einem Umfang des Torsionsstabs (42) verlagert wird.

10. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ferner folgendes aufweist:

- eine Öffnung (19; 32, 33), die durch das Durchdringen des zweiten Endes (18) des Hülsenelementes (16) in einer Radialrichtung des Hülsenelementes (16) gebildet ist,

- ein einen Kolben enthaltendes Loch (13, 25, 26), das in einer Radialrichtung des Torsionsstabs (7) in dem Zwischenteil (12) zwischen den gegenüberliegenden Enden (7a, 7b) des Torsionsstabs (7) ausgebildet ist, und

- einen Kolben (14, 27, 29), der in einer Radialrichtung des Torsionsstabs (7) bewegbar in dem den Kolben enthaltenden Loch (13, 25, 26) enthalten und mit einem Rand (22, 34) der Öffnung (19; 32, 33) elastisch in Eingriff steht,

- wobei die Halteeinrichtungen von dem Rand (22, 34) der Öffnung (19; 32, 33) gebildet sind.

11. Ventil nach Anspruch 10, das ferner ein Federelement (15, 28) aufweist, um den Kolben (14, 27) in eine radial nach außen gerichtete Richtung des Torsionsstabs (7) zu drängen.

12. Ventil nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Kolben (14, 27) die Gestalt eines Zylinders hat, der einen Scheitel (21) besitzt, der mit dem Rand (22, 34) der Öffnung (19; 32, 33) in Eingriff steht, wobei zumindest ein Teil des Federelements (15, 28) in den Zylinder eingesetzt ist.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Kolben (29) eine vorbestimmte Elastizität hat.

14. Ventil nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Öffnung (19; 32, 33) solche Dimensionen hat, daß sie verhindert, daß der Kolben (14, 27) aus dem den Kolben enthaltenden Loch (13, 25, 26) herausgezogen wird.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das ferner folgendes aufweist:

- ein Paar von Öffnungen (19), die einander gegenüberliegend in einer Radialrichtung des Hülsenelements (16) in dem zweiten Ende (18) des Hülsenelements (16) ausgebildet sind,

- ein Kolben enthaltendes Loch (13), das durch das Durchdringen des Zwischenteiles (12) zwischen den gegenüberliegenden Enden (7a, 7b) des Torsionsstabes (16) in einer Radialrichtung des Torsionsstabes (16) gebildet ist, und

- ein Paar von Kolben (14), die in der Radialrichtung des Torsionsstabs (7) bewegbar in dem Kolben enthaltenden Loch (13) enthalten und jeweils mit Rändern (22) des Paars von Öffnungen (19) elastisch in Eingriff stehen,

- wobei die Halteeinrichtungen die Ränder (22) des Paars von Öffnungen (19) aufweisen.

16. Ventil nach Anspruch 15, das ferner ein Federelement (15) aufweist, das zwischen dem Paar von Kolben (14) angeordnet ist, um die Kolben (14) in entgegengesetzte Richtungen zu drängen.

17. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, das ferner folgendes aufweist:

- ein Paar von Öffnungen (32, 33), die durch das Durchdringen des zweiten Endes (18) des Hülsenelementes (16) in einer Radialrichtung des Hülsenelementes (16) gebildet sind und entlang einer Achse des Hülsenelements (16) voneinander beabstandet sind,

- ein Paar von Kolben enthaltenden Löchern (25, 26), die entlang dem Radius des Torsionsstabs (7) in dem Zwischenteil (12) zwischen den gegenüberliegenden Enden (7a, 7b) des Torsionsstabs (7) ausgebildet und entlang einer Achse des Torsionsstabs (7) voneinander beabstandet sind,

- ein Paar von Kolben (27), die jeweils in einer Radialrichtung des Torsionsstabs (7) bewegbar in den Kolben enthaltenden Löchern (25, 26) enthalten und mit Rändern (34) des Paars von Öffnungen (32, 33) elastisch in Eingriff stehen, und

- ein Paar von Federelementen (28), die jeweils die Kolben (27) in entgegengesetzte Richtungen drängen,

- wobei die Halteeinrichtungen Ränder (34) des Paares von Öffnungen (32, 33) aufweisen.