WO2008068001A1 - Servoventilbaugruppe - Google Patents

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WO2008068001A1
WO2008068001A1 PCT/EP2007/010551 EP2007010551W WO2008068001A1 WO 2008068001 A1 WO2008068001 A1 WO 2008068001A1 EP 2007010551 W EP2007010551 W EP 2007010551W WO 2008068001 A1 WO2008068001 A1 WO 2008068001A1
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WO
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Prior art keywords
hydraulic module
valve shaft
valve
mating surface
pressure medium
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/010551
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Philippi
Original Assignee
Trw Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B62D5/0835—Rotary valves characterised by means for actively influencing the deflection angle of the valve, e.g. depending on driving parameters

Definitions

  • the invention relates to a servo valve assembly having a valve shaft having a pressure fluid channel and a first mating surface, and a hydraulic module having a second mating surface, wherein the first and second mating surface in an assembled state abut each other so that the valve shaft and the hydraulic module via a Press fit are firmly connected.
  • the invention relates to a method for mounting a sleeve-shaped hydraulic module on a valve shaft of a servo valve.
  • the hydraulic module allows servo valves to influence the manually applied steering torque as a function of the vehicle speed and / or other relevant parameters.
  • the hydraulic module is a hydraulic reaction module, in which additionally the mechanical centering of the servo valve can be varied.
  • the hydraulic module can be immovably attached to the valve shaft in such servo valves, so that a servo valve assembly of a servo valve and a hydraulic module is formed.
  • the hydraulic module usually comprises a piston which is rotatably held relative to the valve shaft but axially movable.
  • the hydraulic module can also be shrunk onto the valve shaft to establish the connection.
  • similar problems arise as with laser welding.
  • the hydraulic module rapidly cools (at the latest upon contact with the valve shaft), the period of time for precise alignment and adjustment of the components relative to one another is very short, so that higher tolerances may have to be accepted. After the formation of a shrink fit, a nondestructive release of the connection is hardly possible analogously to laser welding.
  • the object of the invention is to provide a servo valve assembly in which a hydraulic module is reliably connected to a valve shaft, wherein the
  • connection on the one hand allows exact positioning of the hydraulic module relative to the valve shaft and on the other hand can be made and solved with little effort.
  • this object is achieved by a servo valve assembly of the type mentioned above, wherein the valve shaft in the first mating surface has at least one bore which communicates with the pressure medium channel. About the pressure fluid channel and the bore pressure medium between the first and second mating surface can be pressed with little effort. During assembly of the hydraulic module to the valve shaft, the friction between the mating surfaces is thereby reduced, so that an exact positioning of the components relative to each other with little effort is possible. In a desired disassembly pressure medium can be pressed again between the two mating surfaces, the lower friction then allows removal of the hydraulic module of the valve shaft without the respective mating surfaces are damaged.
  • the first and second mating surface are conical.
  • the strength of the connection can be adjusted.
  • non-destructive disassembly of the servo valve assembly i. Disassembly without damaging the mating surfaces, particularly possible.
  • valve shaft in the first mating surface on a circumferential notch, in which the at least one bore is provided.
  • the pressure medium channel in the later operation of the servo valve assembly is a return channel for hydraulic fluid.
  • the supply of the pressure medium thus takes place via a pressure medium channel, which is present anyway, since it is needed in subsequent operation of the servo valve assembly as a return channel for hydraulic fluid.
  • the additional effort to improve the connection between the hydraulic module and valve shaft is thus limited to an additional bore in the valve shaft and an optional, circumferential notch on the valve shaft.
  • valve shaft is a valve sleeve, as under certain circumstances it may be advantageous to firmly connect the hydraulic module to the valve sleeve. Accordingly, in such
  • valve assembly the valve sleeve adapted to attach the hydraulic module.
  • the invention further comprises a method for mounting a sleeve-shaped hydraulic module on a valve shaft of a servo valve, comprising the following steps:
  • the pressing of the pressure medium is terminated after the hydraulic module has assumed the desired position relative to the valve shaft, so that between the hydraulic module and the input shaft can form a press fit, via which the hydraulic module is fixedly connected to the valve shaft.
  • the hydraulic module is firmly and reliably connected on the one hand via a press fit with the valve shaft;
  • the sleeve-shaped hydraulic module is so widened and / or the friction between the first and second mating surface reduced by the pressing of pressure medium, that with relatively little force exact positioning of the hydraulic module relative to the valve shaft in the axial direction and in the circumferential direction is possible.
  • the two mating surfaces may be conical or cylindrical, the method having advantages in non-destructive disassembly of the servo valve assembly in a conical design of the mating surfaces, i. disassembly without damaging the mating surfaces has.
  • the pressure medium in step b) via at least one
  • Return channel is used for hydraulic fluid.
  • step c) a desired preload is set in the axial direction between the hydraulic module and a valve sleeve.
  • the exact positioning of the hydraulic module relative to the valve shaft in the circumferential direction thus takes place in a particularly efficient manner simultaneously with the setting of the desired bias between the hydraulic module and the valve sleeve.
  • the assembly and alignment of the individual components with each other is thereby considerably simplified.
  • FIGS. 1a to 1c are side views of a servo valve assembly according to the invention during assembly of a hydraulic module
  • FIGS. 2a to 2d are partial longitudinal sections through the servo valve assembly according to FIG. 1 during assembly of the hydraulic module; and - Figure 3 is a complete longitudinal section through the servo valve assembly according to Figure 1 during the pressurization of the mating surfaces.
  • FIG. 1 a shows a servo valve assembly 10 having a hydraulic module 12 and a servo valve 14, wherein the servo valve 14 comprises a valve shaft 16, a valve sleeve 18 and a further valve shaft, which is designed as a pinion 20.
  • the servo valve 14 further comprises a torsion bar 22, which can be seen in the sectional figures 2a to 2d and 3.
  • the servo valve assembly 10 is a
  • Servo valve 14 with hydraulic module 12 is, which is usually formed as a separate component and must be immovably mounted on the valve shaft 16 of the servo valve 14.
  • the valve shaft 16 has a first mating surface 24 with a notch 26 running around in the circumferential direction of the valve shaft 16, in which (at least) a radial bore 28 is provided (see Figure 1a).
  • the hydraulic module 12 is sleeve-shaped and has on the inside a second mating surface 30 (see FIG. As can be seen in FIG. 1 a, in a first assembly step, the hydraulic module 12 is pushed over the valve shaft 16 in the axial direction.
  • the first mating surface 24 and the second mating surface 30 are slightly conical in the illustrated embodiment, so that the second mating surface 30 comes into contact with the first mating surface 24 before reaching the final mounting position of the hydraulic module 12 and the hydraulic module 12 at a further axial displacement on the valve shaft 16 prevents (Figure 1b).
  • the axial distance x between the hydraulic module 12 and the valve sleeve 18 in this position is greater than the desired axial distance x 'after completion of the assembly process.
  • the hydraulic module 12 can also be positioned very easily and accurately in the circumferential direction relative to the valve shaft 16. If, in the following, a positioning of the hydraulic module 12 relative to the valve shaft 16 is mentioned, this usually also implies positioning of the hydraulic module 12 relative to the valve sleeve 18 and vice versa. Namely, since the valve shaft 16 and the valve sleeve 18 are already aligned with their hydraulic center prior to assembly of the hydraulic module 12, the hydraulic module 12 moves relative to a fixed unit consisting of the valve shaft 16 and the valve sleeve 18 so as to have its hydraulic center position preserved. An exact positioning of the valve shaft 16, the valve sleeve 18 and the hydraulic module 12 relative to each other is later for a proper and tainted function of the servovalve assembly 10 of great importance.
  • Valve shaft 16 and the cut second mating surface 30 of the hydraulic module 12 whereas the slightly conical design of the two mating surfaces 24, 30 (with respect to Figure 2a each a taper from left to right) only to is to guess.
  • the valve shaft 16 has in the first mating surface 24, the circumferential notch 26, in which the radial bore 28 is provided.
  • the radial bore 28 communicates with a pressure medium channel 32 in the interior of the valve shaft 16 in connection. In the present embodiment extends through this pressure medium channel 32 and the torsion bar 22 of the servo valve 14th
  • Hydraulic module 12 is pushed in the axial direction over the valve shaft 16 until an axial intermediate position is reached, in which the hydraulic module 12 on the
  • Valve shaft 16 jams and the conical first mating surface 24 of the valve shaft 16 abuts the conical second mating surface 30 of the hydraulic module 12 ( Figure 2b).
  • the axial intermediate position of the first method step is achieved when the first mating surface 24 of the valve shaft 16 rests against the second mating surface 30 of the hydraulic module 12 and covers the bore 28 in the valve shaft 16 of the second mating surface 30 becomes.
  • all holes 28 must be covered by the second mating surface 30 in the axial intermediate position. If, alternatively or additionally, the circumferential notch 26 is provided, it must also be covered by the second mating surface 30 in the axial intermediate position.
  • the hydraulic module 12 can be in a third step relative to the valve shaft 16 in the axial direction and in peripheral simply position the direction.
  • the axial positioning is indicated by two arrows P on the hydraulic module 12. The axial positioning always involves a reduction in the axial distance between the hydraulic module 12 and the valve sleeve 18 from an amount x, in which the hydraulic module 12 is in its axial intermediate position, to an amount x ', in which the hydraulic module 12 in its axial final assembly position is (see Figure 1).
  • spherical coupling body 44 which establish a connection between the hydraulic module 12 and the valve sleeve 18, wherein the coupling body 44 in the axial end position of the hydraulic module 12, both an attack surface 39 on the hydraulic module 12 and an attack surface 46th touching the valve sleeve 18, and wherein the hydraulic module 12 and the valve sleeve 18 in the axial end position have the smallest possible distance, ie, are at most approximated ( Figures 1c and 2d).
  • the hydraulic module 12 in detail comprises a sleeve 36 with a flange
  • the hydraulic module 12 comprises a compression spring 42, which is supported on the one hand on the flange 38 and the other on the piston 40, wherein the axially movable piston 40 is supported in the mounted state of the hydraulic module 12 via spherical coupling body 44 on the valve sleeve 18. Consequently, in the embodiment shown, simultaneously with the axial positioning of the hydraulic module 12, a desired preload in the axial direction between the hydraulic module 12 and the valve sleeve 18 can also be set. In detail, while the compression spring 42 of the hydraulic module 12 in the axial positioning of the hydraulic module 12 is compressed so far that it urges the hydraulic module 12 and the valve sleeve 18 later with the desired force against each other.
  • FIG. 3 shows an overall longitudinal section of the servo valve assembly 10 in order to concretely illustrate the pressurization of the mating surfaces 24, 30 and the positioning of the hydraulic module 12.
  • the servo valve 14 is fixed with the hydraulic module 12 slid between two axially movable pressure plates 48. Further, the servo valve 14 is at least partially enclosed by a pressurizing device 50 having a plurality of seals 52 to prevent undesired leakage of pressure medium between the pressurizing device 50 and the servo valve 14.
  • the assembly problems known from the state of the art in establishing the connection between the hydraulic module 12 and the valve shaft 16 of a servo valve assembly 10 are eliminated with little effort.
  • the additional design effort on the servo valve 14 relates only to the formation of the circumferential notch 26 and the radial bore 28 in the valve shaft 16.
  • a pressurization device 50 is necessary, which surrounds the servovalve 14 tightly in sections and pressure medium between the mating surfaces 24, 30th can squeeze.
  • the pressure medium channel 32 in the valve shaft 16 is a return channel for hydraulic fluid during later operation of the servo valve assembly 10. Consequently, this pressure medium channel 32 is present anyway and represents no additional effort that is related to the assembly method according to the invention. Since the hydraulic fluid in the return passage during later operation of the servo valve assembly 10 is only at atmospheric pressure or a low back pressure, there is no danger that the interference fit between the hydraulic module 12 and the valve shaft 16 dissolves in later operation again.
  • a servo valve assembly 10 is exemplified, in which a hydraulic module 12 is provided for influencing the steering torque of the servo valve 14 (so-called servo valve with hydraulic reaction).
  • the servo valve assembly 10 is formed so that the servo valve assembly 10 allows a driver-independent steering operation.
  • module variants have neither influence on the assembly process of the hydraulic module 12 nor on the associated structural changes of the valve shaft 16 (radial bore, circumferential notch), so that the description of Figures 1 to 3 also applies to these hydraulic module variants.
  • valve sleeve 18 In addition to the servo valve assembly 10 shown in Figures 1 to 3, in which the hydraulic module 12 is fixedly connected to the valve shaft 16, embodiments are also conceivable in the invention in which the hydraulic module 12 is attached to the valve sleeve 18. Analogous to the design changes of the valve shaft described above, the valve sleeve 18 must be adapted accordingly in these embodiments. The assembly process described can also be carried out analogously, the process principle changes nothing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Servoventilbaugruppe (10) mit einer Ventilwelle (16), die einen Druckmittelkanal (32) und eine erste Paßfläche (24) aufweist, und einem Hydraulikmodul (12), das eine zweite Paßfläche (30) aufweist, wobei die erste und zweite Paßfläche (24, 30) in einem montierten Zustand so aneinander anliegen, daß die Ventilwelle (16) und das Hydraulikmodul (12) über eine Preßpassung fest miteinander verbunden sind. Die Ventilwelle (16) weist dabei in der ersten Paßfläche (24) wenigstens eine Bohrung (28) auf, die mit dem Druckmittelkanal (32) in Verbindung steht. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Montage eines hülsenförmigen Hydraulikmoduls (12) an einer Ventilwelle (16) eines Servoventils (14).

Description

Servoventilbauqruppe
Die Erfindung betrifft eine Servoventilbaugruppe mit einer Ventilwelle, die einen Druckmittelkanal und eine erste Paßfläche aufweist, und einem Hydraulikmodul, das eine zweite Paßfläche aufweist, wobei die erste und zweite Paßfläche in einem montierten Zustand so aneinander anliegen, daß die Ventilwelle und das Hydraulikmodul über eine Preßpassung fest miteinander verbunden sind.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines hülsen- förmigen Hydraulikmoduls an einer Ventilwelle eines Servoventils.
Das Hydraulikmodul ermöglicht in Servoventilen die Beeinflussung des manuell aufzubringenden Lenkmoments in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder weiteren relevanten Parametern. Bei sogenannten Servoventilen mit hydraulischer Reaktion ist das Hydraulikmodul ein hydraulisches Reaktionsmodul, bei dem zusätzlich die mechanische Mittenzentrierung des Servoventils variiert werden kann. Durch eine Weiterentwicklung der Hydraulikmodule für Servoventile ist es in modernen Lenksystemen mittlerweile sogar möglich, den Lenkvorgang des Fahrzeugs von außen zu beeinflussen, unabhängig von einem Handmoment, welches der Fahrer ausübt. Eine solche vom Fahrer unabhängige Lenkungsbetätigung ist beispielsweise bei automatischen Einparkvorgängen nötig. Das Hydraulikmodul kann bei derartigen Servoventilen unverschieblich an der Ventilwelle befestigt werden, so daß eine Servoventilbaugruppe aus einem Servoventil und einem Hydraulikmodul entsteht. In diesem Fall umfaßt das Hydraulikmodul üblicherweise einen Kolben, der relativ zur Ventilwelle drehfest aber axial beweglich gehalten ist.
Zur Zeit sind verschiedene Verfahren bekannt, um zwischen der Eingangswelle und dem Hydraulikmodul eine feste Verbindung herzustellen. Eine Möglichkeit besteht darin, die beiden Bauteile durch Laserschweißen zu verbinden. Nachteile dieses Verfahrens sind die hohen Investitionskosten für eine Laserschweißvorrichtung sowie die Hitzeentwicklung im Bereich der Schweißnaht. Durch diese Hitzeentwicklung kann sich die Ventilwelle leicht verformen bzw. verwinden, so daß die Ventilwelle bzw. das Hydraulikmodul nicht mehr in der gewünschten Weise mit einer Ventilhülse zusammenwirken. Im Detail bedeutet dies, daß die am Hydraulikmodul und an der Ventilhülse vorgesehenen Angriffsflächen für zwischen dem Hydraulikmodul und der Ventilhülse befindliche kugelförmige Kopplungskörper so zueinander versetzt sind, daß ein Rückstellmoment zur Mittenzentrierung nicht mehr symmetrisch bezüglich einer Ventilmittenstellung ist. Darüber hinaus können durch die Hitzeentwicklung auch Ventildichtungen im Bereich der Schweißnaht beschädigt werden. Ein weiterer Nachteil des Laserschweißens ist die unlösbare Schweißverbindung zwischen der Ventilwelle und dem Hydraulikmodul. Eine zerstörungsfreie Demontage und Weiterverwendung der Ventilwelle und des Hydraulikmoduls sind praktisch unmöglich. Des weiteren können in der Schweißnaht Risse entstehen, da der Stahl für die Eingangswelle einen relativ hohen Kohlenstoffgehalt aufweist, um eine in der Regel notwendige Induktionshärtung der Eingangswelle durchführen zu können.
Zum Herstellen der Verbindung kann das Hydraulikmodul alternativ auch auf die Ventilwelle aufgeschrumpft werden. Infolge der notwendigen Erhitzung des Hydraulikmoduls ergeben sich dabei ähnliche Probleme wie beim Laserschweißen. Da sich das Hydraulikmodul außerdem (spätestens beim Kontakt mit der Ventilwelle) rasch abkühlt, ist die Zeitspanne zur präzisen Ausrichtung und Justierung der Bauteile relativ zueinander sehr kurz, so daß unter Umständen höhere Toleranzen in Kauf genommen werden müssen. Nach Ausbildung eines Schrumpfsitzes ist analog zum Laserschweißen ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung kaum möglich.
Neben den genannten Verfahren ist es auch bekannt, die Ventilwelle und das Hydraulikmodul über eine Preßpassung zu verbinden. Problematisch ist dabei vor allem die präzise Ausrichtung der beiden Bauteile relativ zueinander, insbesondere in Umfangsrichtung der Ventilwelle. Dabei müssen zum Teil hohe Kräfte aufgebracht werden, was zu einer Verformung bzw. Verwindung des Hydraulikmoduls führen kann. Außerdem können sich die beiden Bauteile, welche vor dem Verpressen relativ zueinander ausgerichtet werden, beim Aufpressen des Hydraulikmoduls auf die Ventilwelle infolge von Fertigungstoleranzen in unvorhersehbarer Weise relativ zueinander verdrehen, so daß die anfangs präzise Ausrichtung nicht mehr gegeben ist. Des weiteren ist analog zu den vorgenannten Verfahren auch ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung schwierig, da die Paßflächen bei der Demontage beschädigt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Servoventilbaugruppe, bei der ein Hydraulikmodul zuverlässig mit einer Ventilwelle verbunden ist, wobei die
Verbindung zum einen eine exakte Positionierbarkeit des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle ermöglicht und zum anderen mit geringem Aufwand hergestellt und gelöst werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Servoventilbaugruppe der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Ventilwelle in der ersten Paßfläche wenigstens eine Bohrung aufweist, die mit dem Druckmittelkanal in Verbindung steht. Über den Druckmittelkanal und die Bohrung kann mit geringem Aufwand Druckmittel zwischen die erste und zweite Paßfläche gedrückt werden. Bei der Montage des Hydraulikmoduls an der Ventilwelle wird dadurch die Reibung zwischen den Paßflächen herabgesetzt, so daß eine exakte Positionierung der Bauteile relativ zueinander mit geringem Kraftaufwand möglich ist. Bei einer gewünschten Demontage läßt sich erneut Druckmittel zwischen die beiden Paßflächen pressen, wobei die geringere Reibung dann ein Entfernen des Hydraulikmoduls von der Ventilwelle zuläßt, ohne daß die jeweiligen Paßflächen beschädigt werden.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Paßfläche konisch ausgebildet. Somit kann durch eine axiale Verschiebung des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle die Festigkeit der Verbindung eingestellt werden. Darüber hinaus ist durch die konische Ausbildung der Paßflächen eine zerstörungsfreie Demontage der Servoventilbaugruppe, d.h. eine Demontage ohne Beschädigung der Paßflächen, besonders gut möglich.
In einer Ausführungsform weist die Ventilwelle in der ersten Paßfläche eine umlaufende Kerbe auf, in der die wenigstens eine Bohrung vorgesehen ist. In
Umfangsrichtung der Ventilwelle gesehen ergibt sich durch diese umlaufende
Kerbe beim Einpressen des Druckmittels eine bessere Druckmittelverteilung über die erste und zweite Paßfläche. - A -
In einer weiteren Ausführungsform ist der Druckmittelkanal im späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe ein Rücklaufkanal für Hydraulikfluid. Die Zuführung des Druckmittels erfolgt somit über einen Druckmittelkanal, der sowieso vorhanden ist, da er im späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe als Rücklaufkanal für Hydraulikfluid benötigt wird. Der Zusatzaufwand zur Verbesserung der Verbindung zwischen Hydraulikmodul und Ventilwelle beschränkt sich somit auf eine zusätzliche Bohrung in der Ventilwelle und eine optionale, umlaufende Kerbe an der Ventilwelle.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ventilwelle eine Ventilhülse, da es unter bestimmten Umständen vorteilhaft sein kann, das Hydraulikmodul fest mit der Ventilhülse zu verbinden. Entsprechend muß bei einer solchen
Servoventilbaugruppe die Ventilhülse zur Befestigung des Hydraulikmoduls angepaßt werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe umfaßt die Erfindung darüber hinaus ein Verfahren zur Montage eines hülsenförmigen Hydraulikmoduls an einer Ventilwelle eines Servoventils, das die folgenden Schritte aufweist:
a) Das hülsenförmige Hydraulikmodul wird in axialer Richtung über die Ventilwelle geschoben, bis eine axiale Zwischenposition erreicht ist, in der eine erste Paßfläche der Ventilwelle an einer zweiten Paßfläche des Hydraulikmoduls anliegt;
b) über einen Druckmittelkanal in der Ventilwelle wird zwischen die erste und zweite Paßfläche Druckmittel eingepreßt, so daß das hülsenförmige Hydraulikmodul aufgeweitet und/oder die Reibung zwischen der ersten und zweiten Paßfläche reduziert wird;
c) das Hydraulikmodul wird relativ zur Ventilwelle in axialer Richtung und in
Umfangsrichtung positioniert, und
d) das Einpressen des Druckmittels wird beendet, nachdem das Hydraulikmodul die gewünschte Position relativ zur Ventilwelle eingenommen hat, so daß sich zwischen dem Hydraulikmodul und der Eingangswelle eine Preßpassung ausbilden kann, über die das Hydraulikmodul fest mit der Ventilwelle verbunden ist. Durch dieses Verfahren wird das Hydraulikmodul einerseits über eine Preßpassung fest und zuverlässig mit der Ventilwelle verbunden; andererseits wird durch das Einpressen von Druckmittel das hülsenförmige Hydraulikmodul so aufgeweitet und/oder die Reibung zwischen der ersten und zweiten Paßfläche so reduziert, daß mit vergleichsweise geringer Kraft eine exakte Positionierung des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle in axialer Richtung und in Umfangsrichtung möglich ist.
Die beiden Paßflächen können konisch oder zylindrisch ausgebildet sein, wobei das Verfahren bei einer konischen Ausführung der Paßflächen Vorteile bei einer zerstörungsfreien Demontage der Servoventilbaugruppe, d.h. einer Demontage ohne Beschädigung der Paßflächen aufweist.
Vorzugsweise wird das Druckmittel im Schritt b) über wenigstens einen
Druckmittelkanal eingepreßt, der im späteren Betrieb des Servoventils als
Rücklaufkanal für Hydraulikfluid genutzt wird. Durch die Verwendung dieses sowieso vorhandenen Druckmittelkanals wird der Zusatzaufwand, der in
Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Montageverfahren entsteht, minimiert.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird im Schritt c) eine gewünschte Vorspannung in axialer Richtung zwischen dem Hydraulikmodul und einer Ventilhülse eingestellt. Die exakte Positionierung des Hydraulikmoduls relativ zur Ventilwelle in Umfangsrichtung erfolgt somit in besonders effizienter Weise gleichzeitig mit dem Einstellen der gewünschten Vorspannung zwischen dem Hydraulikmodul und der Ventilhülse. Die Montage und die Ausrichtung der einzelnen Bauteile untereinander wird dadurch erheblich vereinfacht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:
- Figuren 1a bis 1c Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Servoventilbaugruppe während der Montage eines Hydraulikmoduls;
- Figuren 2a bis 2d Teillängsschnitte durch die Servoventilbaugruppe gemäß Figur 1 während der Montage des Hydraulikmoduls; und - Figur 3 einen kompletten Längsschnitt durch die Servoventilbaugruppe gemäß Figur 1 während der Druckbeaufschlagung der Paßflächen.
Die Figur 1a zeigt eine Servoventilbaugruppe 10 mit einem Hydraulikmodul 12 und einem Servoventil 14, wobei das Servoventil 14 eine Ventilwelle 16, eine Ventilhülse 18 sowie eine weitere Ventilwelle, die als Ritzel 20 ausgebildet ist, umfaßt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 weist das Servoventil 14 ferner einen Torsionsstab 22 auf, der in den Schnittfiguren 2a bis 2d und 3 zu sehen ist.
Der prinzipielle Aufbau und das Funktionsprinzip eines Servoventils 14 sind aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. DE 42 01 311 C1 oder DE 102
03 384 A1), so daß darauf im folgenden nicht weiter eingegangen wird.
Erfindungswesentlich ist, daß es sich bei der Servoventilbaugruppe 10 um ein
Servoventil 14 mit Hydraulikmodul 12 handelt, welches üblicherweise als separates Bauteil ausgebildet ist und unverschieblich an der Ventilwelle 16 des Servoventils 14 montiert werden muß.
Um die Montage im Vergleich zu bestehenden Montageverfahren zu verbessern, weist die Ventilwelle 16 eine erste Paßfläche 24 mit einer in Umfangsrichtung der Ventilwelle 16 umlaufenden Kerbe 26 auf, in der (wenigstens) eine radiale Bohrung 28 vorgesehen ist (vgl. Figur 1a). Das Hydraulikmodul 12 ist hülsenförmig ausgebildet und weist innenseitig eine zweite Paßfläche 30 auf (vgl. Figur 2a). Wie in Figur 1a zu sehen, wird das Hydraulikmodul 12 in einem ersten Montageschritt in axialer Richtung über die Ventilwelle 16 geschoben. Die erste Paßfläche 24 und die zweite Paßfläche 30 sind in der dargestellten Ausführungsform leicht konisch ausgebildet, so daß die zweite Paßfläche 30 bereits vor Erreichen der endgültigen Montageposition des Hydraulikmoduls 12 in Anlage mit der ersten Paßfläche 24 kommt und das Hydraulikmodul 12 an einer weiteren axialen Verschiebung auf der Ventilwelle 16 hindert (Figur 1b). Der axiale Abstand x zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilhülse 18 ist in dieser Position größer als der gewünschte axiale Abstand x' nach Abschluß des Montageverfahrens. Durch Einpressen von Druckmittel zwischen die erste Paßfläche 24 und die zweite Paßfläche 30 weitet sich das Hydraulikmodul 12 etwas auf (wobei sich gleichzeitig auch der Durchmesser der Ventilwelle minimal reduzieren kann) und/oder die Reibung zwischen den beiden Paßflächen 24, 30 wird reduziert. Dementsprechend läßt sich mit relativ geringem Kraftaufwand der axiale Abstand zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilhülse 18 auf den gewünschten Wert x' verringern. Darüber hinaus läßt sich das Hydraulikmodul 12 auch in Umfangsrichtung relativ zur Ventilwelle 16 sehr einfach und genau positionieren. Wenn im folgenden von einer Positionierung des Hydraulikmoduls 12 relativ zur Ventilwelle 16 die Rede ist, impliziert dies in der Regel auch eine Positionierung des Hydraulikmoduls 12 relativ zur Ventilhülse 18 und umgekehrt. Da die Ventilwelle 16 und die Ventilhülse 18 nämlich bereits vor der Montage des Hydraulikmoduls 12 auf ihre hydraulische Mitte ausgerichtet sind, bewegt sich das Hydraulikmodul 12 bei seiner Positionierung relativ zu einer festen Einheit bestehend aus der Ventilwelle 16 und der Ventilhülse 18, damit deren hydraulische Mittenposition erhalten bleibt. Eine exakte Positionierung der Ventilwelle 16, der Ventilhülse 18 und des Hydraulikmoduls 12 relativ zueinander ist später für eine einwandfreie und mit geringen Toleranzen behaftete Funktion der Servoventilbaugruppe 10 von großer Bedeutung.
Nachdem das Hydraulikmodul 12 relativ zur Ventilwelle 16 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung positioniert ist, also seine axiale Endmontageposition eingenommen hat (Figur 1c), wird das Einpressen von Druckmittel zwischen die beiden Paßflächen 24, 30 beendet. Das Hydraulikmodul 12 zieht sich infolgedessen wieder zusammen und versucht, seinen ursprünglichen Durchmesser einzunehmen. Darüber hinaus nimmt durch das abströmende Druckmittel auch die Reibung zwischen den Paßflächen 24, 30 wieder zu, so daß sich zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilwelle 16 eine Preßpassung ausbildet, über die das Hydraulikmodul 12 fest mit der Ventilwelle 16 verbunden ist.
Die einzelnen Verfahrensschritte zur Montage des hülsenförmigen Hydraulikmoduls 12 an der Ventilwelle 16 eines Servoventils 14 werden im folgenden anhand der Schnittfiguren 2a bis 2d detailliert erläutert.
Gut zu erkennen sind in der Figur 2a die geschnittene erste Paßfläche 24 der
Ventilwelle 16 und die geschnittene zweite Paßfläche 30 des Hydraulikmoduls 12, wohingegen die leicht konische Ausbildung der beiden Paßflächen 24, 30 (bezüglich Figur 2a jeweils eine Verjüngung von links nach rechts) lediglich zu erahnen ist. Die Ventilwelle 16 weist in der ersten Paßfläche 24 die umlaufende Kerbe 26 auf, in der die radiale Bohrung 28 vorgesehen ist. Die radiale Bohrung 28 steht mit einem Druckmittelkanal 32 im Inneren der Ventilwelle 16 in Verbindung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich durch diesen Druckmittelkanal 32 auch der Torsionsstab 22 des Servoventils 14.
In einem ersten Verfahrensschritt (Figur 2a) wird das hülsenförmige
Hydraulikmodul 12 in axialer Richtung über die Ventilwelle 16 geschoben, bis eine axiale Zwischenposition erreicht ist, in der das Hydraulikmodul 12 auf der
Ventilwelle 16 klemmt und die konische erste Paßfläche 24 der Ventilwelle 16 an der konischen zweiten Paßfläche 30 des Hydraulikmoduls 12 anliegt (Figur 2b).
In einer Verfahrensvariante mit zylindrischen Paßflächen 24, 30 ist die axiale Zwischenposition des ersten Verfahrensschritts dann erreicht, wenn die erste Paßfläche 24 der Ventilwelle 16 an der zweiten Paßfläche 30 des Hydraulikmoduls 12 anliegt und die Bohrung 28 in der Ventilwelle 16 von der zweiten Paßfläche 30 überdeckt wird. Für den Fall, daß die Ventilwelle 16 mehrere Bohrungen 28 aufweist, müssen in der axialen Zwischenposition alle Bohrungen 28 von der zweiten Paßfläche 30 überdeckt sein. Falls alternativ oder zusätzlich die umlaufende Kerbe 26 vorgesehen ist, so muß auch diese in der axialen Zwischenposition von der zweiten Paßfläche 30 überdeckt sein.
In einem zweiten Verfahrensschritt (Figur 2c) wird über den Druckmittelkanal
32 zwischen die erste und zweite Paßfläche 24, 30 Druckmittel eingepreßt, so daß das hülsenförmige Hydraulikmodul 12 aufgeweitet und/oder die Reibung zwischen der ersten und zweiten Paßfläche 24, 30 reduziert wird. Außerdem wird sich auch der Durchmesser der Ventilwelle 16 minimal verringern. Die Beaufschlagung mit Druckmittel erfolgt dabei über einen Druckmittelanschluß 34 in der Ventilhülse 18, der mit dem Druckmittelkanal 32 in der Ventilwelle 16 in Verbindung steht. Über den Druckmittelkanal 32 und die radiale Bohrung 28 wird die umlaufende Kerbe 26 mit Druckmittel versorgt, welches sich ausgehend von der umlaufenden Kerbe 26 in axialer Richtung zwischen die erste Paßfläche 24 und die zweite Paßfläche 30 drückt (fett eingezeichnete Linie in Figur 2c).
Während das Druckmittel zwischen die erste Paßfläche 24 und die zweite Paßfläche 30 gepreßt wird, läßt sich das Hydraulikmodul 12 in einem dritten Verfahrensschritt relativ zur Ventilwelle 16 in axialer Richtung und in Umfangs- richtung einfach positionieren. In der Figur 2c ist die axiale Positionierung durch zwei Pfeile P am Hydraulikmodul 12 angedeutet. Die axiale Positionierung beinhaltet dabei immer eine Verringerung des axialen Abstands zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilhülse 18 von einem Betrag x, bei dem sich das Hydraulikmodul 12 in seiner axialen Zwischenposition befindet, auf einen Betrag x', bei dem sich das Hydraulikmodul 12 in seiner axialen Endmontageposition befindet (vgl. Figur 1). Zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilhülse 18 sind kugelförmige Kopplungskörper 44 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilhülse 18 herstellen, wobei die Kopplungskörper 44 in der axialen Endposition des Hydraulikmoduls 12 sowohl eine Angriffsfläche 39 am Hydraulikmodul 12 als auch eine Angriffsfläche 46 an der Ventilhülse 18 berühren, und wobei das Hydraulikmodul 12 und die Ventilhülse 18 in der axialen Endposition den kleinstmöglichen Abstand haben, d.h. maximal angenähert sind (Figuren 1c und 2d).
Das Hydraulikmodul 12 umfaßt im Einzelnen eine Hülse 36 mit einem Flansch
38, wobei die Hülse 36 die zweite Paßfläche 30 aufweist, sowie einen Kolben 40, der axial verschieblich aber drehfest mit der Hülse 36 verbunden ist. Ferner umfaßt das Hydraulikmodul 12 eine Druckfeder 42, die sich zum einen am Flansch 38 und zum anderen am Kolben 40 abstützt, wobei sich der axial bewegliche Kolben 40 im montierten Zustand des Hydraulikmoduls 12 über kugelförmige Kopplungskörper 44 an der Ventilhülse 18 abstützt. Folglich kann in der gezeigten Ausführungsform gleichzeitig mit der axialen Positionierung des Hydraulikmoduls 12 auch eine gewünschte Vorspannung in axialer Richtung zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilhülse 18 eingestellt werden. Im Detail wird dabei die Druckfeder 42 des Hydraulikmoduls 12 bei der axialen Positionierung des Hydraulikmoduls 12 so weit zusammengedrückt, daß sie das Hydraulikmodul 12 und die Ventilhülse 18 später mit der gewünschten Kraft gegeneinander beaufschlagt.
Noch wichtiger wie die axiale Ausrichtung des Hydraulikmoduls 12 ist die Positionierung des Hydraulikmoduls 12 relativ zur Ventilwelle 16 bzw. zur Ventilhülse 18 in Umfangsrichtung. Im vorliegenden Fall wird dadurch sichergestellt, daß die Angriffsflächen 39 und damit auch die kugelförmigen Kopplungskörper 44 des Hydraulikmoduls 12 exakt zu ihren zugeordneten Angriffsflächen 46 auf der Ventilhülse 18 ausgerichtet sind. Nachdem das Hydraulikmodul 12 die gewünschte Position relativ zur Ventilwelle 16 eingenommen hat, wird das Einpressen des Druckmittels beendet, so daß sich zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilwelle 16 eine Preßpassung ausbilden kann, über die das Hydraulikmodul 12 fest mit der Ventilwelle 16 verbunden ist (Figur 2d). Die Bereiche, in denen eine Preßpassung vorliegt, sind in Figur 2d durch fett eingezeichnete Linien gekennzeichnet.
Die Figur 3 zeigt einen gesamten Längsschnitt der Servoventilbaugruppe 10, um konkret die Druckbeaufschlagung der Paßflächen 24, 30 sowie die Positionierung des Hydraulikmoduls 12 zu veranschaulichen. Das Servoventil 14 ist bei aufgeschobenem Hydraulikmodul 12 zwischen zwei axial beweglichen Druckplatten 48 fixiert. Ferner ist das Servoventil 14 wenigstens abschnittsweise von einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung 50 umschlossen, die mehrere Dichtungen 52 aufweist, um ein unerwünschtes Austreten von Druckmittel zwischen der Druckbeaufschlagungsvorrichtung 50 und dem Servoventil 14 zu verhindern. Dementsprechend kann von der Druckbeaufschlagungsvorrichtung 50 über den Druckmittelanschluß 34 der Ventilhülse 18 im Servoventil 14 ein so hoher Druck aufgebaut werden (gepunkteter Bereich in Figur 3), daß das Druckmittel zwischen die Paßflächen 24, 30 gepreßt wird, wodurch sich das Hydraulikmodul 12 relativ zur Ventilwelle 16 einfach positionieren läßt. Zur Positionierung des Hydraulikmoduls 12 ist ein Stempel 54 vorgesehen, der das Hydraulikmodul 12 in Richtung zum Ritzel 20 bewegen kann. Auch wenn in der Figur 3 durch die zwei Pfeile P lediglich eine axiale Bewegung des Stempels 54 angedeutet ist, kann bei geeigneter Ausführung des Stempels 54 auch eine Positionierung des Hydraulik- moduls 12 in Umfangsrichtung vorgenommen werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die aus dem Stand der Technik bekannten Montageprobleme beim Herstellen der Verbindung zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilwelle 16 einer Servoventilbaugruppe 10 mit geringem Aufwand beseitigt. Der konstruktive Mehraufwand am Servoventil 14 betrifft lediglich das Ausbilden der umlaufenden Kerbe 26 und der radialen Bohrung 28 in der Ventilwelle 16. Darüber hinaus ist während des Montagevorgangs eine Druckbeaufschlagungsvorrichtung 50 notwendig, die das Servoventil 14 abschnittweise dicht umschließt und Druckmittel zwischen die Paßflächen 24, 30 pressen kann. Der Druckmittelkanal 32 in der Ventilwelle 16 ist im späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe 10 ein Rücklaufkanal für Hydraulikfluid. Folglich ist dieser Druckmittelkanal 32 sowieso vorhanden und stellt keinen Zusatzaufwand dar, der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Montageverfahren steht. Da das Hydraulikfluid im Rücklaufkanal beim späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe 10 lediglich unter Atmosphärendruck oder einem geringen Staudruck steht, besteht auch keine Gefahr, daß sich die Preßpassung zwischen dem Hydraulikmodul 12 und der Ventilwelle 16 im späteren Betrieb wieder löst.
In den Figuren 1 bis 3 ist beispielhaft eine Servoventilbaugruppe 10 dargestellt, bei der ein Hydraulikmodul 12 zur Beeinflussung des Lenkmoments des Servoventils 14 vorgesehen ist (sogenanntes Servoventil mit hydraulischer Reaktion). In anderen Ausführungsformen der Servoventilbaugruppe 10 ist das Hydraulikmodul 12 hingegen so ausgebildet, daß die Servoventilbaugruppe 10 eine fahrerunabhängige Lenkungsbetätigung ermöglicht. Derartige Modulvarianten haben allerdings weder Einfluß auf das Montageverfahren des Hydraulikmoduls 12 noch auf die damit verbundenen konstruktiven Veränderungen der Ventilwelle 16 (radiale Bohrung, umlaufende Kerbe), so daß die Beschreibung zu den Figuren 1 bis 3 auch für diese Hydraulikmodulvarianten gilt.
Neben der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Servoventilbaugruppe 10, bei der das Hydraulikmodul 12 fest mit Ventilwelle 16 verbunden wird, sind im Rahmen der Erfindung auch Ausführungsformen denkbar, bei denen das Hydraulikmodul 12 an der Ventilhülse 18 befestigt wird. Analog zu den oben beschriebenen, konstruktiven Veränderungen der Ventilwelle muß in diesen Ausführungsformen die Ventilhülse 18 entsprechend angepaßt werden. Das beschriebene Montageverfahrens läßt sich ebenfalls analog durchführen, am Verfahrensprinzip ändert sich dabei nichts.

Claims

Patentaπsprüche
1. Servoventilbaugruppe mit einer Ventilwelle (16), die einen Druckmittelkanal (32) und eine erste Paßfläche (24) aufweist, und einem Hydraulikmodul (12), das eine zweite Paßfläche (30) aufweist, wobei die erste und zweite Paßfläche (24, 30) in einem montierten Zustand so aneinander anliegen, daß die Ventilwelle (16) und das Hydraulikmodul (12) über eine Preßpassung fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilwelle (16) in der ersten Paßfläche (24) wenigstens eine Bohrung (28) aufweist, die mit dem Druckmittelkanal (32) in Verbindung steht.
2. Servoventilbaugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Paßflächen (24, 30) konisch ausgebildet sind.
3. Servoventilbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilwelle (16) in der ersten Paßfläche (24) eine umlaufende Kerbe (26) aufweist, in der die wenigstens eine Bohrung (28) vorgesehen ist.
4. Servoventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelkanal (32) im späteren Betrieb der Servoventilbaugruppe (10) ein Rücklaufkanal für Hydraulikfluid ist.
5. Servoventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilwelle (16) eine Ventilhülse (18) ist.
6. Verfahren zur Montage eines hülsenförmigen Hydraulikmoduls (12) an einer Ventilwelle (16) eines Servoventils (14), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Das hülsenförmige Hydraulikmodul (12) wird in axialer Richtung über die Ventilwelle (16) geschoben, bis eine axiale Zwischenposition erreicht ist, in der eine erste Paßfläche (24) der Ventilwelle (16) an einer zweiten Paßfläche (30) des Hydraulikmoduls (12) anliegt; b) über einen Druckmittelkanal (32) in der Ventilwelle (16) wird zwischen die erste und zweite Paßfläche (24, 30) Druckmittel eingepreßt, so daß das hülsenförmige Hydraulikmodul (12) aufgeweitet und/oder die Reibung zwischen der ersten und zweiten Paßfläche (24, 30) reduziert wird; c) das Hydraulikmodul (12) wird relativ zur Ventilwelle (16) in axialer Richtung und in Umfangsrichtung positioniert, und d) das Einpressen des Druckmittels wird beendet, nachdem das Hydraulikmodul (12) die gewünschte Position relativ zur Ventilwelle (16) eingenommen hat, so daß sich zwischen dem Hydraulikmodul (12) und der Ventilwelle (16) eine Preßpassung ausbilden kann, über die das Hydraulikmodul (12) fest mit der Ventilwelle (16) verbunden ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Paßflächen (24, 30) konisch ausgebildet sind und die axiale Zwischenposition im Schritt a) erreicht ist, wenn das Hydraulikmodul (12) auf der Ventilwelle (16) klemmt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Paßflächen (24, 30) zylindrisch ausgebildet sind und die erste Paßfläche (24) wenigstens eine Bohrung (28) aufweist, über die Druckmittel zwischen die beiden Paßflächen (24, 30) gepreßt werden kann, wobei die axiale Zwischenposition im Schritt a) erreicht ist, wenn die wenigstens eine Bohrung (28) von der zweiten Paßfläche (30) überdeckt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel im Schritt b) über wenigstens einen Druckmittelkanal (32) eingepreßt wird, der im späteren Betrieb des Servoventils (14) als Rücklaufkanal für Hydraulikfluid genutzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt c) eine gewünschte Vorspannung in axialer Richtung zwischen dem Hydraulikmodul (12) und einer Ventilhülse (18) eingestellt wird.
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