DE10017876A1 - Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

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. DOLLAR A 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. DOLLAR A Der Drehschieber (2) ist über eine Drehstabfeder (9) mit dem Ventil-Ausgangsglied (5) verbunden. Durch eine spielfreie Mitnahmeverbindung (10) werden fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen, die zu unerwünschten Effekten beim Fahrverhalten führen können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Ein Drehschieberventil enthält 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 radial innenliegender Drehschieber ausgebildet. Ein zweites Ventilelement ist mit einem Ventil-Ausgangsglied drehfest verbunden und als radial außenlie­ gende Steuerbuchse ausgebildet. Der Drehschieber ist zusätzlich über eine einen Steuerweg begrenzende Totgangkupplung mit einem Antriebsritzel verbunden. Ein in dem Antriebsritzel spielfrei eingepresster Stift greift zur Drehmitnahme in die Steuerbuchse ein.

Beide Ventilelemente weisen Steuerlängsnuten auf, die wenigstens zu einem Teil in ihrer axialen Erstreckung begrenzt sind und zur Steuerung eines Druckmittels von oder zu einem der zwei Arbeitsräume eines Servomotors dienen. Zur Rück­ stellung der beiden Ventilelemente aus einer ausgelenkten Stellung in ihre Neutral­ stellung dient eine Drehstabfeder.

Die Steuerbuchse wird in den bekannten Drehschieberventilen bei der Mon­ tage mit einem in das Antriebsritzel eingepressten Stift verbunden. Um diesen Montageschritt zu ermöglichen, muß die Verbindung von Steuerbuchse und Stift ein Spiel aufweisen.

Durch das vorhandene Spiel zwischen Steuerbuchse und Stift kann es zu einer Relativbewegung zwischen dem Drehschieber und der Steuerbuchse ohne ein vom Lenkhandrad eingeleitetes, spürbares Lenkmoment kommen. Dies hat unerwünschte Ölströme zum Arbeitszylinder zur Folge. Zusätzlich macht sich das Spiel am Lenkhandrad durch Drehmomentsprünge negativ bemerkbar. Diese auf­ tretenden Drehmomentsprünge werden als Selbstlenkeffekte am Lenkhandrad wahrgenommen und führen zu einem Unsicherheitsgefühl des Fahrers.

In der bisher beschriebenen Ausführungsform ist der Drehschieber fest mit dem Ventil-Eingangsglied und die Steuerbuchse mit dem Ventil-Ausgangsglied verbunden. Es gibt aber auch Drehschieberventile, die mit umgekehrt zugeordne­ ten Ventilelementen arbeiten. Für diese Drehschieberventile kann die Erfindung ebenfalls, mit den gleichen Vorteilen, verwendet werden.

Das Ventil-Ausgangsglied kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewinde­ spindel ausgebildet sein, abhängig von der Verwendung bei Zahnstangen- oder Kugelmutter-Hilfskraftlen-kungen.

Ein solches Drehschieberventil ist beispielsweise bekannt aus der DE 198 08 796 A1. Die Mitnahmeverbindung zwischen Steuerbuchse und Antriebsritzel wird durch federnde Elemente spielfrei ausgebildet. Durch das Einbringen von Schlitzen in die zur Mitnahmeverbindung gehörenden Bauteile wird ein Spielausgleich der montagebedingten Toleranzen ermöglicht.

Nachteilig wirkt sich an dem Stand der Technik, wie er in der DE 198 08 796 A1 beschrieben ist, die Tatsache aus, daß durch das Einbringen von Schlitzen Schwachstellen in den Bauteilen erzeugt werden, was zu einer geringeren Dauer­ festigkeit im Bereich der Schlitze der Bauteile führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein spielfreies Drehschieberventil mit einer Mitnahmeverbindung darzustellen, das die negativen Auswirkungen der montagebedingten Toleranzen auf das Lenkverhalten ausglei­ chen kann, ohne daß die Dauerfestigkeit der Bauteile beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Drehschieberventil für Hilfs­ kraftlenkungen gelöst.

Durch die Verwendung eines federnden Elementes als zusätzliches Element in der Mitnahmeverbindung können auftretende Form- und Lagetoleranzen in einfacher Art und Weise ausgeglichen werden. Dies bietet auch den Vorteil, daß die Bohrungen der Mitnahmeverbindung nicht so aufwendig, d. h. sehr präzise bearbeitet sein müssen, um Bauteiltoleranzen, Rundlauffehler und Achsversätze ausgleichen zu können. Die Mitnahmeverbindung wird erfindungsgemäß so aus­ geführt, daß zwischen dem Stift und einem der beiden Ventilteile zumindest ein federndes Element integriert wird, das die beiden Ventilteile so miteinander ver­ bindet daß kein Spiel mehr in dieser Mitnahmeverbindung auftreten kann. Durch die Verwendung beispielhaft eines Nicht-Elastomers als federndes Element treten in der Mitnahmeverbindung auch keine Setz- oder Versprödungserscheinungen über die Lebensdauer auf, so daß eine dauerhafte, spielfreie Mitnahme gewährlei­ stet ist.

Das federnde Element kann beispielsweise als Polygonring oder -hülse ausgeführt sein. Die Polygonhülse wird zwischen dem Stift und einem Ventilteil integriert, während der Polygonring in einer radial verlaufenden Nut in dem Stift geführt wird. Eine andere Variante der Erfindung sieht eine oder mehrere in Längsrichtung verlaufende Nuten in dem Bereich der Mitnahmeverbindung vor, in denen die federnden Elemente integriert sind. Diese Nuten können vollständig oder nur partiell durchgängig sein.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung ist aber nicht auf die Merkmalskom­ binationen der Ansprüche beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnungen verschiedenen Ausführungsbei­ spiele der vorliegenden Erfindung prinzipgemäß beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein Drehschieberventil einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs der Mitnahmever­ bindung eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils,

Fig. 3 eine Darstellung des Stiftes der Mitnahmeverbindung mit in­ tegrierten, in Längsrichtung montierten Drahtringen,

Fig. 4 ein federndes Element in Form eines polygonförmigen Drah­ tringes und

Fig. 5 eine Darstellung der Mitnahmeverbindung mit einem, in einer im Stift verlaufenden Radialnut montierten Drahtring.

Die Erfindung wird anhand des Beispieles eines Drehschieberventiles für Zahnstangen-Hilfskraftlenkungen beschrieben. Mit gleicher Wirkung kann die Erfindung jedoch auch bei anderen Hilfskraftlenkungen, wie beispielsweise Ku­ gelmutter-Hilfskraftlenkungen, verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßes Drehschieberventil 1 enthält ein erstes Ventilele­ ment in Form eines Drehschiebers 2 und ein zweites Ventilelement, das als Steuer­ buchse 3 ausgebildet ist.

Der Drehschieber 2 ist mit einem Ventil-Eingangsglied 4 drehfest verbunden, wel­ ches als Lenkspindelanschluß ausgebildet ist. Der Lenkspindelanschluß ist bei­ spielsweise mit einer nicht dargestellten Lenkspindel, die ein Lenkhandrad trägt, über ein ebenfalls nicht dargestelltes Kreuzgelenk verbunden. Der Drehschieber 2 ist außerdem über eine nicht dargestellte Totgangkupplung mit dem Ventil- Ausgangsglied 5 verbunden.

Das Ventil-Ausgangsglied 5 kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewindespindel ausgebildet sein, abhängig von der Verwendung bei Zahnstangen- oder Kugelmut­ ter-Hilfskraftlenkungen.

An der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 2. sind Steuerlängsnuten 6 angeordnet, die mit den Steuerlängsnuten 7 der Steuerbuchse 3 zusammenwir­ ken. Das Drehschieberventil 1 stellt, je nach Drehrichtung, eine Druckmittelverbin­ dung über die Steuerlängsnuten 6 und 7 sowie über Ringnuten 8 in der Steuer­ buchse 3 zu einem nicht dargestellten Servomotor dar.

Das Ventil-Eingangsglied 4 ist zudem über eine Drehstabfeder 9 mit dem Ventil- Ausgangsglied 5 verbunden. Das Ventil-Ausgangsglied 5 seinerseits ist über eine Mitnahmeverbindung 10 drehfest mit der Steuerbuchse 3 verbunden.

Durch diese verschiedenen Verbindungen ist eine begrenzte, relative Verdrehung des Drehschiebers 2 zur Steuerbuchse 3 möglich. Durch die Verdrehung der bei­ den Ventilelemente relativ zueinander wird das von einer nicht dargestellten Ser­ vopumpe geförderte Druckmittel über einen ebenfalls nicht dargestellten Druck­ mittelbehälter von dem entlasteten in den belasteten Arbeitsraum des Servomotors geleitet.

Eine Ausführungsform der Mitnahmeverbindung 10 ist in Fig. 2 dargestellt. Zwischen dem Drehschieber 2 und dem Stift 11 ist ein federndes Element 12 inte­ griert, das auftretende Toleranzfehler kompensiert.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung des Stiftes 11 der Mitnahmeverbindung 10 mit integrierten, in Längsrichtung montierten federnden Elementen 12, die in Längs­ nuten 13 verspannt sind.

In Fig. 4 ist ein federndes Element 12 in Form eines polygonförmigen Drah­ tringes dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Mitnahmeverbindung 10 mit einem, in einer im Stift 11 verlaufenden Radialnut 14 montierten Drahtring.

Bezugszeichen

1

Drehschieberventil

2

Drehschieber

3

Steuerbuchse

4

Ventil-Eingangsglied

5

Ventil-Ausgangsglied

6

Steuerlängsnuten

7

Steuerlängsnuten

8

Ringnuten

9

Drehstabfeder

10

Mitnahmeverbindung

11

Stift

12

Federndes Element

13

Längsnuten

14

Radialnut

Claims (5)

1. Drehschieberventil (1) für Hilfskraftlenkungen für Kraftfahrzeuge, mit einem ersten Ventilelement, das mit einem Ventil-Eingangsglied (4) drehfest verbunden ist und einem zweiten Ventilelement, das mit ei­ nem Ventil-Ausgangsglied (5) über eine Mitnahmeverbindung (10) drehfest verbunden ist mit folgenden Merkmalen:

• - das erste Ventilelement ist mit dem Ventil-Ausgangsglied (5) über eine Drehstabfeder (9) und eine Totgangkupplung verbunden;
• - die beiden Ventilelemente sind in einem Ventilgehäuse koaxial ineinan­ der beweglich angeordnet und können sich maximal um den Verdreh­ weg der Totgangkupplung relativ zueinander verdrehen;
• - das radial außenliegende Ventilelement weist innenliegende, das radial außenliegende Ventilelement außenliegende, wenigstens teilweise in ih­ rer axialen Länge begrenzte Steuerlängsnuten (6, 7) auf, die miteinander zur Steuerung eines Druckmediums zu und von zwei Arbeitsräumen ei­ nes Servomotors zusammenwirken;
• - die Mitnahmeverbindung (10) besteht aus einem Stift (11), der mit ei­ nem ersten Bereich in ein Antriebsritzel eingepreßt wird und mit einem zweiten Bereich in ein Ventilelement eingreift; wobei
• - in diesem zweiten Bereich mindestens ein federndes, aus einem Nicht- Elastomer bestehendes Element (12) integriert ist, das eine spielfreie Mitnahmeverbindung (10) gewährleistet.

2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (12) eine Polygonhülse ist.

3. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element (12) ein Drahtring ist.

4. Drehschieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtring polygonförmig ausgebildet ist und in einer Radialnut (14) des Stiftes (11) gehalten wird.

5. Drehschieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtring in einer in Längsnut (13) im Stift (11) integriert ist.