WO2000068062A1 - Drehschieberventil für hilfskraftlenkungen von kraftfahrzeugen - Google Patents

Drehschieberventil für hilfskraftlenkungen von kraftfahrzeugen Download PDF

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WO2000068062A1
WO2000068062A1 PCT/EP2000/004073 EP0004073W WO0068062A1 WO 2000068062 A1 WO2000068062 A1 WO 2000068062A1 EP 0004073 W EP0004073 W EP 0004073W WO 0068062 A1 WO0068062 A1 WO 0068062A1
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valve
rotary slide
rotary disk
control
output member
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PCT/EP2000/004073
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Inventor
Jürgen BIEBER
Hans-Werner Majer
Rainer SCHÄNZEL
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/08—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of steering valve used
    • B62D5/083—Rotary valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
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    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D2001/062—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end characterised by adaptors where hub bores being larger than the shaft

Definitions

  • the invention relates to a rotary slide valve for
  • Rotary slide valves for power steering systems normally contain two valve elements which are arranged such that they can move coaxially within one another and are arranged such that they can be rotated to a limited extent in order to achieve a control path.
  • a first valve element which is connected to a valve input member, is designed as an internal rotary valve.
  • a second valve element is non-rotatably connected to a valve output member designed as a drive pinion and is designed as a radially external control bushing.
  • the rotary valve is also connected to the drive pinion via a lost motion clutch that delimits a control path.
  • Both valve elements have longitudinal control grooves which are at least partially limited in their axial extent and are used to control a pressure medium from or to the work spaces of a servo motor.
  • a torsion bar spring is used to reset the two valve elements from a deflected position to their neutral position.
  • Such a rotary slide valve is shown in DE 196 44 511 AI.
  • the suspension connection is arranged in the area of the greatest eccentricity of the valve output member which is of eccentric diameter.
  • the hook-in connection is high-strength and also easier to assemble.
  • the valve output member can be designed as a drive pinion or as a ball screw, depending on the use in rack or ball nut power steering systems.
  • the present invention has for its object to provide a rotary slide valve in which the play between the valve input member and the valve output member is eliminated and still an angular mobility between a valve element designed as Steuerbuch.se and a valve output member designed as a drive pinion is maintained by one enable lateral error compensation. Another task is to facilitate simplified, automated assembly of rotary slide valves.
  • connection points each engage in the drive pinion and the control bushing.
  • the drive pinion and the control bush are axially coupled to one another by further connection points. This ensures that the control bush is carried without play.
  • the connecting element enables an angularly movable connection of the control bushing.
  • the drive pinion A steel connector is preferably used, but it is also the use of connectors made of light metal such as aluminum, magnesium or their alloys as well as suitable plastics.
  • Another advantage of the rotary slide valve according to the invention is that the assembly of the rotary slide valve is greatly simplified and can thus be automated.
  • the control bush no longer has to be hooked in, but can also be connected to the drive pinion when the rotary valve is already installed.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a rotary slide valve according to the invention for power steering systems of motor vehicles.
  • Fig. 2 shows a section along the line II-II of the rotary slide valve described in Fig. 1 and
  • FIG. 3 shows an embodiment of a valve used in a rotary slide valve according to the invention
  • a rotary slide valve 1 contains a first valve element in the form of a rotary slide valve 2 and a second valve element which is designed as a control bushing 3.
  • the rotary valve 2 is rotatably connected to a valve input member 4, which can be designed as a steering spindle connection.
  • the steering spindle connection is connected, for example, to a steering spindle, not shown, which carries a steering handwheel, via a universal joint, also not shown.
  • the rotary valve 2 is also connected to a valve output element 5 via a lost motion clutch, not shown.
  • the valve output member 5 can be designed as a drive pinion or as a ball screw, depending on the use in rack or ball nut power steering systems.
  • Longitudinal control grooves 6 are arranged on the outer lateral surface of the rotary slide valve 2, which cooperate with longitudinal control grooves 7 of the control bush 3.
  • the rotary slide valve 1 represents, depending on the direction of rotation, a pressure medium connection via the longitudinal control grooves 6 and 7 and via annular grooves 8 in the control bush 3 to a servo motor, not shown.
  • valve input element 4 is also connected to the valve output element 5 via a torsion bar spring 9.
  • the valve output member 5, in turn, is connected in a rotationally fixed manner to the control socket 3 via a connecting element 10.
  • a limited, relative rotation of the rotary valve 2 relative to the control bushing 3 is possible due to these different connections with one another.
  • the pressure medium delivered by a servo pump (not shown) is conducted via a pressure medium tank (also not shown) from the unloaded into the loaded working space of the servo motor (not shown).
  • the coupling of the valve output element 5 and the control bush 3 is realized by a connecting element 10 which is plugged onto the valve output element 5 and the connection points 11 of which are located on the circumference in a connection point on the valve output engaging gear link 5 - circumferential groove 12 and thus represent an axial lock.
  • connection points 13 of the connecting element 10 lie against an end face 14 of the valve output element 5 and thus enable play-free transport.
  • the control socket 3 is axially fixedly connected to the valve output member 5 via further connection points 15 of the connection element 10. Through additional connection points 16 on the connecting element 10, play-free driving of the control bushing 3 is achieved.

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Abstract

Ein Drehschieberventil (1) für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen enthält einen Drehschieber (2), der mit einem Ventil-Eingangsglied (4) drehfest verbunden ist. Die Steuerbuchse (3) ist mit einem Ventil-Ausgangsglied (5) drehfest verbunden. Die beiden Ventilelemente sind koaxial ineinander beweglich angeordnet und sind maximal um den Verdrehweg einer Totgangkupplung relativ zueinander verdrehbar. Der Drehschieber (2) weist aussen- und die Steuerbuchse innenliegende Steuerlängsnuten (6, 7) auf, die miteinander zur Steuerung eines Druckmittels zu und von zwei Arbeitsräumen eines Servomotors zusammenwirken. Der Drehschieber (2) ist über eine Drehstabfeder (9) mit dem Ventil-Ausgangsglied (5) verbunden. Durch ein einteiliges Verbindungselement (10) werden fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen, die zu unerwünschten Effekten beim Fahrverhalten führen können.

Description

Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für
Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Drehschieberventile für Hilfskraftlenkungen enthalten normalerweise zwei Ventilelemente, die koaxial ineinander beweglich angeordnet und zum Erzielen eines Steuerweges begrenzt zueinander verdrehbar angeordnet sind. Dabei ist ein erstes Ventilelement, das mit einem Ventil- Eingangsglied verbunden ist, als innenliegender Drehschie- ber ausgebildet. Ein zweites Ventilelement ist mit einem als Antriebsritzel ausgebildeten Ventil-Ausgangsglied drehfest verbunden und als radial außenliegende Steuerbuchse ausgebildet. Der Drehschieber ist zusätzlich über einen einen Steuerweg begrenzende Totgangkupplung mit dem An- triebsritzel verbunden. Beide Ventilelemente weisen Steuerlängsnuten auf, die wenigstens zu einem Teil in ihrer axialen Erstreckung begrenzt sind und zur Steuerung eines Druckmittels von oder zu Arbeitsräumen eines Servomotors dienen.
Zur Rückstellung der beiden Ventilelemente aus einer ausgelenkten Stellung in ihre Neutralstellung dient eine Drehstabfeder .
Ein solches Drehschieberventil ist in der DE 196 44 511 AI dargestellt. Im Bereich der größten Exzentrizität des im Durchmesser exzentrisch ausgebildeten Ventil-Ausgangsgliedes wird die Einhängeverbindung angeordnet. Dadurch ist Einhängeverbindung hochfest und zudem leichter montierbar.
Bei den bekannten Drehschieberventilen wird die Steuerbuchse in einen, in das Antriebsritzel eingepressten, Einhängestift eingehängt. Für diesen Montageschritt ist ein Spiel in der Einhängeverbindung zwischen Einhängestift und Steuerbuchse erforderlich. Durch das vorhandene Spiel kann es nun aber zu einer Relativbewegung zwischen dem Drehschieber und der Steuerbuchse kommen, ohne daß von einem Lenkhandrad ein Lenkmoment eingeleitet worden ist. Dies hat unerwünschte Ölströme zu den Arbeitsräumen des Servomotors zur Folge. Diese unerwünschten Ölströme machen sich zusätzlich durch LenkmomentSprünge am Lenkhandrad bemerkbar, die Selbstlenkeffekte zur Folge haben und somit beim Fahrer zu einem Unsicherheitsgefühl führen können. In den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Drehschieber fest mit dem Ventil-Eingangsglied und die Steuerbuchse mit dem Ventil-Ausgangsglied verbunden.
Es gibt aber auch Drehschieberventile, die mit umgekehrt zugeordneten Ventilelementen arbeiten. Für diese Drehschieberventile kann die Erfindung ebenfalls, mit den gleichen Vorteilen, verwendet werden.
Das Ventil-Ausgangsglied kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewindespindel ausgebildet sein, abhängig von der Verwendung bei Zahnstangen- oder Kugelmutter-Hilfskraftlenkungen . Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Drehschieberventil darzustellen, bei dem das Spiel zwischen Ventil-Eingangsglied und Ventil-Ausgangsglied eliminiert wird und trotzdem eine Winkelbeweglichkeit zwischen einem als Steuerbuch.se ausgebildeten Ventilelement und einem als Antriebsritzel ausgebildeten Ventil-Ausgangsgliedes erhalten bleibt, um einen lateralen Fehlerausgleich zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe ist es eine erleichterte, automatisierte Montage von Drehschieberventilen zu ermögli- chen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Drehschieberventil gelöst.
Durch die Verwendung von einem Verbindungselement, das das Antriebsritzel und die Steuerbuchse über Verbindungsstellen miteinander verbindet, können auftretende Querkräfte, die auf den Drehschieber wirken, gleichmäßig verteilt werden. Dabei greifen jeweils mindestens zwei Verbindungsstellen in das Antriebsritzel und die Steuerbuchse ein. Zusätzlich werden das Antriebsritzel und die Steuerbuchse axial durch weitere Verbindungsstellen aneinander gekoppelt. Dadurch wird eine spielfreie Mitnahme der Steuerbuch- se erreicht.
Durch die Verwendung eines elastischen Materials ermöglicht das Verbindungselement aber dennoch eine winkelbewegliche Anbindung der Steuerbuchse an. das Antriebsritzel. Vorzugsweise wird ein Verbindungselement aus Stahl verwendet, doch es ist auch der Einsatz von Verbindungsmitteln aus Leichtmetall wie Aliiminium, Magnesium oder deren Legierungen sowie aus geeigneten Kunststoffen möglich.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Drehschieberventils liegt darin, daß die Montage des Drehschieberventils stark vereinfacht wird und so automatisierbar ist. Die Steuerbuchse muß nicht mehr aufwendig eingehängt werden, sondern kann auch bei bereits montiertem Drehschieber mit dem Antriebsritzel verbunden werden.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.
Nachfolgend ist anhand der Figuren ein Ausführungsbei- spiel der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II des in Fig. 1 beschriebenen Drehschieberventils und
Fig. 3 eine Ausführungsform eines in einem erfin- dungsgemäßen Drehschieberventil verwendeten
Verbindungselementes . Ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil 1 enthält ein erstes Ventilelement in Form eines Drehschiebers 2 und ein zweites Ventilelement, das als Steuerbuchse 3 ausgebildet ist .
Der Drehschieber 2 ist mit einem Ventil-Eingangsglied 4 drehfest verbunden, welches als Lenkspindelanschluß ausgestaltet sein kann. Der Lenkspindelanschluß ist beispielsweise mit einer nicht dargestellten Lenkspindel, die ein Lenkhandrad trägt, über ein ebenfalls nicht dargestelltes Kreuzgelenk verbunden. Der Drehschieber 2 ist zudem über eine nicht dargestellte Totgangkupplung mit einem Ventil-Ausgangsglied 5 verbunden. Das Ventil-Ausgangsglied 5 kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewindespindel ausgebildet sein, abhängig von der Verwendung bei Zahnstangen- oder Kugelmutter-Hilfskraftlenkungen.
An der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 2 sind Steuerlängsnuten 6 angeordnet, die mit Steuerlängsnuten 7 der Steuerbuchse 3 zusammenwirken.
Das Drehschieberventil 1 stellt, je nach Drehrichtung, eine Druckmittelverbindung über die Steuerlängsnuten 6 und 7 sowie über Ringnuten 8 in der Steuerbuchse 3 zu einem nicht dargestellten Servomotor dar.
Das Ventil-Eingangsglied 4 ist zudem über eine Dreh- stabfeder 9 mit dem Ventil-Ausgangsglied 5 verbunden. Das Ventil-Ausgangsglied 5 seinerseits ist über ein Verbindungselement 10 drehfest mit der Steuerbuchse 3 verbunden. Durch diese verschiedenen Verbindungen untereinander ist eine begrenzte, relative Verdrehung des Drehschiebers 2 zur Steuerbuchse 3 möglich. Durch diese relative Verdrehung der Ventilelemente zueinander wird das von einer nicht darge- stellten Servopumpe geförderte Druckmittel über einen gleichfalls nicht dargestellten Druckmittelbehälter von dem entlasteten in den belasteten Arbeitsraum des nicht dargestellten Servomotors geleitet.
Die Kopplung von Ventil-Ausgangsglied 5 und Steuerbuchse 3 wird, wie in Fig. 1 dargestellt, durch ein Verbindungselement 10 realisiert, das auf das Ventil-Ausgangsglied 5 aufgesteckt wird und dessen sich am Umfang befindlichen Verbindungsstellen 11 in eine auf dem Ventil-Aus- gangsglied 5 -umlaufende Nut 12 eingreifen und somit eine Axialsicherung darstellen.
Stirnseitige Verbindungsstellen 13 des Verbindungselementes 10 legen sich an einer Stirnfläche 14 des Ventil-Ausgangsgliedes 5 an und ermöglichen somit eine spielfreie Mitnahme. Die Steuerbuchse 3 ist über weitere Verbindungsstellen 15 des Verbindungselementes 10 mit dem Ventil- Ausgangsglied 5 axial fest verbunden. Durch zusätzliche Verbindungsstellen 16 am Verbindungselement 10 wird eine spielfreie Mitnahme der Steuerbuchse 3 erreicht. Bezugszeichen
1 Drehschieberventil
2 Drehschieber
3 Steuerbuchse
4 Ventil-Eingangsglied
5 Ventil-Ausgangsglied
6 Steuerlängsnuten (Drehschieber)
7 Steuerlängsnuten (Steuerbuchse)
8 Ringnuten (Steuerbuchse)
9 Drehstabfeder
10 Verbindungselernent
11 Verbindungsstelle
12 Nut
13 Verbindungsstelle
14 Stirnfläche
15 Verbindungsstelle
16 Verbindungsstelle
17 Ventilgehäuse
18 Mittelachse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Drehschieberventil (1) für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen, mit einem ersten Ventilelement, das mit einem Ventil-Eingangsglied (4) drehfest verbunden ist, mit einem zweiten Ventilelement, das mit einem Ventil-Ausgangsglied (5) drehfest verbunden ist, wobei das erste Ventilelement mit dem Ventil-Ausgangsglied (5) über eine Dreh- stabfeder (9) und über eine Totgangkupplung verbunden ist, die beiden Ventilelemente in einem Ventilgehäuse (17) koaxial ineinander beweglich angeordnet sind und maximal um den Verdrehweg der Totgangkupplung relativ zueinander verdrehbar sind und das radial außenliegende Ventilelement innenliegende und das radial innenliegende Ventilelement außenliegende, wenigstens teilweise in ihrer axialen Länge begrenzte Steuerlängsnuten (6, 7) aufweisen, die miteinander zur Steuerung eines Druckmittels zu und von zwei Arbeitsräumen eines Servomotors zusammenwirken, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ventil-Ausgangsglied (5) und das mit dem Ventil-Ausgangsglied (5) verbundene Ventilelement über wenigstens ein einteiliges Verbindungselement (10) miteinander verbunden sind, welches wenigstens zwei Verbindungsstellen aufweist.
2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verbindungselement (10) wenigstens eine zur Mittelachse (18) hin und wenigstens eine von der Mittelachse (18) des Drehschieberven- tils (1) weg gerichtete Verbindungsstelle aufweist.
3. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verbindungselement (10) wenigstens eine Verbindungsstelle aufweist, die das Ventil-Ausgangsglied (5) und das mit dem Ventil- Ausgangsglied (5) verbundene Ventilelement axial miteinander verbindet .
4. Drehschieberventil nach Anspruch 1,. dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verbindungselement aus einem elastische Material besteht.
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