WO1996011341A1

WO1996011341A1 - Servomotor

Info

Publication number: WO1996011341A1
Application number: PCT/EP1995/003880
Authority: WO
Inventors: Klaus Bundschu; Manfred Jablonsky; Wolfgang Luksch
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-09-30
Publication date: 1996-04-18
Also published as: DE4435848A1

Abstract

Ein Servomotor (1) ist insbesondere für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen vorgesehen und enthält in einem Zylinder (2) zwei Arbeitsräume (3, 4). In dem Zylinder (2) ist ein Kolben (5) zusammen mit einer Kolbenstange (6) axial verschiebbar geführt. Der Servomotor (1) enthält eine Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an beiden Enden des Zylinders (2). Dazu weist der Zylinder (2) an beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand mehrere Längsnuten (14) auf. Durch diese Einrichtung sind in den mittleren Kolbenstellungen die Arbeitsräume (3, 4) voneinander getrennt, während an beiden Enden des Zylinders (2) kurz vor dem mechanischen Endanschlag des Kolbens (5) an den Endwänden des Zylinders (2) eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen (3, 4) hergestellt wird. Dadurch wird der Druck in dem druckbeaufschlagten Arbeitsraum (3 bzw. 4) in den mit dem Behälter verbundenen Arbeitsraum (4 bzw. 3) abgebaut.

Description

Servomotor

Die Erfindung betrifft einen Servomotor mit einem zwei 5 Arbeitsräume aufweisenden Zylinder, in dem ein Kolben dich¬ tend zusammen mit einer Kolbenstange axial verschiebbar geführt ist, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Servomotor ist insbesondere für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen vorgesehen. Der Servomotor enthält eine

LO Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an beiden Enden des Zylinders, wobei die Einrichtung zwei axi¬ al gegeneinander verschiebbare Teile aufweist, die in mitt¬ leren Kolbenstellungen die Arbeitsräume voneinander trennen und an beiden Enden des Zylinders eine Verbindung zwischen

L5 den beiden Arbeitsräumen herstellen.

Ein derartiger Servomotor ist aus der DE-Patentschrift 17 50 263 bekannt. Dieser Servomotor enthält in seinem Kol¬ ben einen sogenannten Ventilkanal, in dem ein Ventilstift

20 geführt ist. Der Ventilstift besitzt zwei Endabschnitte, deren Querschnitte kleiner als der Querschnitt seines mitt¬ leren Abschnitts sind. Der mittlere Abschnitt ist beim Ein¬ tauchen in den Ventilkanal druckfest gegen den Kolben abge¬ dichtet. Mit dieser Anordnung wird der druckbeaufschlagte

>5 Arbeitsraum kurz vor dem mechanischen Endanschlag des Kol¬ bens an einer der Zylinderendflächen mit dem anderen Ar¬ beitsraum verbunden, der an den Behälter angeschlossen ist. Damit wird ein mechanisches Anschlagen des Kolbens an den Endflächen des Zylinders und ein damit verbundener plötz-

.0 licher Druckanstieg vermieden. Ein derartiger Druckanstieg auf den maximalen Pumpendruck würde den Energiebedarf der Pumpe auf einen nicht zulässigen Wert erhöhen. Wegen der Anordnung des Ventilstiftes läßt sich diese Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes jedoch nur für

J5 begrenzte Kolbenhübe anwenden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Servo¬ motor mit einer Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an beiden Enden des Zylinders zu schaffen, der auch für größere Kolbenhübe geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekenn¬ zeichneten Servomotor dadurch gelöst, daß die beiden Teile der Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhu¬ bes durch den Zylinder und den Kolben gebildet werden, wo- bei der Zylinder an beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand wenigstens eine, sich in Längsrichtung erstrek- kende Ausnehmung aufweist, durch die eine Verbindung zwi¬ schen den beiden Arbeitsräumen herstellbar ist.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß zwischen den an den Enden des Zylinders liegenden Ausnehmungen ein beliebig langes, vom Servodruck beaufschlagbares Teilstück des Zylinders liegen kann. Außerdem werden keine zusätzli¬ chen Teile benötigt.

Zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er¬ findung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfin¬ dung ist jedoch nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zylinder an seinen beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand mehrere Längsnuten aufweist, die in den Endlagen die

Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen herstellen. Zwischen den Längsnuten bleibt eine genügend große zylin¬ drische Fläche stehen, auf der ein Dichtring des Kolbens geführt ist. Wegen dieser genauen Führung kann ein einfa- eher Dichtring mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt verwendet werden, der in dem Kolben nicht gegen radiale Bewegungen gesichert sein muß. Der Kolben kann deshalb ein¬ teilig ausgebildet sein. Um die Montage zu ermöglichen, wird der Dichtring geschlitzt ausgebildet. Um eine voll- ständige Dichtung über den ganzen Umfang des Dichtringes zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn sich die Enden des Dichtringes stufig überlappen.

Die Längsnuten können vorteilhafterweise in einem Ar- beitsgang durch ein elektro-chemisches Verfahren herge¬ stellt werden.

Wenn die Mittel zur Durchführung eines solchen elek- tro-chemischen Verfahrens nicht vorhanden sind, so ist es möglich, anstelle der Längsnuten an den beiden Enden des

Zylinders an seiner zylindrischen Innenwand je eine Ringnut vorzusehen. Eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräu¬ men wird dann hergestellt, wenn der Kolben in den Bereich der Ringnut gelangt. Da in diesem Fall der Dichtring des Kolbens nicht mehr geführt ist, muß der Dichtring in dem

Kolben gegen radiale Bewegungen gesichert werden. Dies ist besonders einfach dadurch möglich, daß der Dichtring einen T-förmigen Querschnitt aufweist und in einer entsprechend angepaßten Ausnehmung des in diesem Fall zweigeteilten Kol- bens gehalten wird. Der Dichtring kann in diesem Fall unge¬ schlitzt sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu- tert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemä¬ ßen Servomotor; Fig. 2 einen Ausschnitt der Einzelheit II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch den Servomotor entsprechend Fig. 2 in einer zweiten Varian¬ te in vergrößertem Maßstab.

Ein Servomotor 1 weist in seinem Zylinder 2 zwei Ar¬ beitsräume 3 und 4 auf, die durch einen Kolben 5 voneinan- der getrennt sind. Der Kolben 5 ist durch eine Kolben¬ stange 6 axial verschiebbar in dem Zylinder 2 geführt. Der Kolben 5 ist mit der Kolbenstange 6 durch Einwalzen - wie in der Zeichnung dargestellt - oder ein anderes geeignetes Verfahren, wie beispielsweise durch zwei Sprengringe, ver- bunden. Die beiden Arbeitsräume 3 und 4 sind an den beiden Enden des Zylinders durch Dichtungen 7 und 8 nach außen abgedichtet. Die Kolbenstange 6 ist über Lager 10 und 11 an den Enden des Zylinders 2 gelagert und geführt. Der Kol¬ ben 5 trägt einen Dichtring 12, der durch einen O-Ring 13 unterstützt ist. Der Dichtring 12 weist in dem Ausführungs¬ beispiel der Fig. 2 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist derart geschlitzt, daß sich seine Enden stufig überlappen. Durch diese Art der Teilung wird erreicht, daß der Dichtring auf seiner gesamten Umfangsflä- ehe gleichmäßig abdichtet. In diesem Fall kann der Kolben 5 einteilig ausgebildet sein. Der O-Ring 13 und der Dicht¬ ring 12 sind in einer Ringnut des Kolbens mit im wesentli¬ chen rechteckigem Querschnitt montiert.

Der Servomotor 1 ist Bestandteil einer Hilfskraftlen¬ kung für Kraftfahrzeuge. Von der Hilfskraftlenkung ist am Beispiel einer Zahnstangen-Hilfskraf lenkung nur eine Zahn¬ stange 14 angedeutet, die mit der Kolbenstange 6 verbunden ist. Bei Servomotoren im allgemeinen und bei Hilfskraftlen- kung im besonderen ist es nicht erwünscht, daß der Kolben am Ende seines Hubes an den Endflächen des Zylinders an¬ schlägt. Es wird deshalb eine Einrichtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an den beiden Enden des Zylin¬ ders 2 mit folgenden Merkmalen vorgesehen: An beiden Enden des Zylinders 2 sind an seiner zylindrischen Innenwand meh¬ rere Längsnuten 15 angeordnet, die eine solche Länge auf¬ weisen, daß eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräu¬ men 3 und 4 vor dem mechanischen Endanschlag des Kolbens 5 an einer der Endwände des Zylinders 1 hergestellt wird. Beim Eintauchen des Kolbens 5 in den Bereich der Längs¬ nuten 14 bleibt die Dichtung 12 auf der zwischen den Längs¬ nuten 15 liegenden zylindrischen Restfläche geführt. Beson¬ ders einfach lassen sich die Längsnuten 15 durch ein elek- tro-chemisches Verfahren in einem Arbeitsgang herstellen. Die Längsnuten 15 können jedoch auch durch beliebige andere spanabhebende oder spanlose Verfahren in die Innenwand des Zylinders 2 eingearbeitet werden.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist für die Ein¬ richtung zur hydraulischen Begrenzung des Kolbenhubes an den beiden Enden des Zylinders 2 anstelle der Längsnuten 15 eine Ringnut 16 vorgesehen. Die Ringnut 16 kann spanabhe¬ bend oder spanlos, beispielsweise durch Rundkneten oder Rundhämmern, hergestellt werden. Da der Dichtring 12A im Bereich der Ringnut 15 nicht mehr geführt ist, muß der Dichtring 12A in dem Kolben 5 in radialer Richtung gehalten sein. Dies geschieht dadurch, daß der Dichtring 12A einen T-förmigen Querschnitt aufweist. Der Kolben 5 muß dann quer zu seiner Längsachse geteilt sein, so daß der ungeteilte Dichtring in einer an seinen Querschnitt angepaßten Ausneh¬ mung des Kolbens 5 montiert und gehalten sein kann. _Bezugs zseichen

1 Servomotor

2 Zylinder

3 Arbeitsraum

4 Arbeitsraum

5 Kolben

6 Kolbenstange

7 Dichtung

8 Dichtung

9 -

10 Lager

11 Lager

12 Dichtring

12A Dichtring

13 O-Ring

14 Zahnstange

15 Längsnut

16 Ringnut

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Servomotor (1) mit einem zwei Arbeisräume (3, 4) aufweisenden Zylinder (2), in dem ein Kolben (5) dichtend zusammen mit einer Kolbenstange (6) axial verschiebbar ge¬ führt ist, insbesondere für Hilfskraftlenkungen von Kraft¬ fahrzeugen, mit einer Einrichtung zur hydraulischen Begren¬ zung des Kolbenhubes an beiden Enden des Zylinders (2) , wobei die Einrichtung zwei axial gegeneinander verschieb¬ bare Teile aufweist, die in mittleren Kolbenstellungen die Arbeitsräume (3, 4) voneinander trennen und an beiden Enden des Zylinders (2) eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen (3, 4) herstellen, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß die beiden Teile der Einrichtung durch den Zylinder (2) und den Kolben (5) gebildet werden und daß der Zylinder (2) an beiden Enden an seiner zylin¬ drischen Innenwand wenigsten eine sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmung aufweist, durch die eine Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen (3, 4) herstellbar ist.

2. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Zylinder (2) an beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand mehrere Längsnuten (14) auf- weist.

3. Servomotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Längsnuten (14) eine solche Länge aufweisen, daß die Verbindung zwischen den beiden Arbeitsräumen (3, 4) vor dem mechanischen Endanschlag des Kolbens (5) an den Endwänden des Zylinders (2) erreicht wird.

4. Servomotor nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Längs¬ nuten (14) durch ein elektro-chemisches Verfahren herge¬ stellt sind.

5. Servomotor nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Kolben (5) einteilig ausgebil¬ det ist.

6. Servomotor nach einem der Ansprüche 2 oder 5, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kolben (5) einen Dichtring (12) mit im wesentlichen rechteckigem Quer¬ schnitt trägt, der derart geschlitzt ist, daß sich seine Enden stufig überlappen.

7. Servomotor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Zylinder (2) an beiden Enden an seiner zylindrischen Innenwand je eine Ringnut (15) auf¬ weist.

8. Servomotor nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Kolben (5) quer zu seiner Längsachse geteilt ist und in einer Ausnehmung einen Dicht¬ ring (12A) mit T-förmigem Querschnitt trägt.

9. Servomotor nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß der Dichtring (12A) ungeschlitzt ist.