DE4026983A1

DE4026983A1 - Vorrichtung zum betaetigen des steuerventils einer hydraulischen servolenkung

Info

Publication number: DE4026983A1
Application number: DE19904026983
Authority: DE
Inventors: Hans-C Klein; Peter Ing Grad Drott; Manfred Dr Kahrs; Andreas Dipl Ing Lang; Wilhelm Dipl Ing Beer; Joachim Dipl Ing Baier
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1990-08-25
Filing date: 1990-08-25
Publication date: 1992-02-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen des Steuerventils einer hydraulischen Servolenkung für Kraftfahr zeuge, wobei die Drehbewegung eines Lenkrades mittels einer Lenkwelle und das Lenkmoment durch eine Relativdrehung zwi schen der Lenkwelle und einer Ritzelwelle übertragen wird und wobei das Steuerventil ein Linearschieberventil ist.

Aus der europäischen Patentanmeldung 03 62 592 ist eine der artige Vorrichtung bekannt, bei der ein Abschnitt der Lenk welle glockenartig ausgeführt und diese axial verschiebbar gelagert ist. Mittels Stiften in der Ritzelwelle und Kulis senführungen im glockenartigen Abschnitt der Lenkwelle wird die Relativdrehung der beiden Wellen gegeneinander in eine auf das Steuerventil übertragbare Axialbewegung umgesetzt. Da sich bei dieser Anordnung die Lenkwelle axial verschiebt, ist eine aufwendige und teure Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkwelle nötig, damit ersteres sich nicht axial verschiebt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache mit wenigen Bauteilen auskommende Vorrichtung zum Betätigen des Steuerventils zu schaffen, die die bekannten Nachteile vermeidet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Lenkwelle und Ritzelwelle umgreifende Hülse vorgesehen ist, die die Relativdrehung zwischen Lenkwelle und Ritzelwelle in eine Axialverschiebung umsetzt und daß die Hülse je ein Paar axial und gewendelt verlaufende Kulissenführungen aufweist, in die je ein Paar Stifte eingreift, welche fest mit der Lenkwelle bzw. der Ritzelwelle verbunden sind.

Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich, wenn das Steuer ventil direkt neben der Hülse angeordnet ist und die Axial verschiebung von der Hülse unmittelbar auf den Steuerventil schieber übertragen wird, indem ein Mitnehmer am Ventilschie ber in eine umlaufende Nut der Hülse eingreift.

In allen Fällen, in denen es aus Platzgründen nicht möglich ist, Steuerventil und Hülse direkt beieinander anzuordnen, bietet sich die in Anspruch 3 vorgeschlagene Variante an. Es ist vorgesehen, daß zur Übertragung der Axialverschiebung von der Hülse auf das Steuerventil ein Doppelhebel vorhanden ist, dessen eines Ende (Gabel) in eine umlaufende Nut der Hülse eingreift, dessen anderes Ende drehbar am Ventilschieber be festigt ist und der zwischen den beiden Enden drehbar fest gelagert ist. Durch die Lage des mittleren Drehpunktes läßt sich auch das Über- oder Untersetzungsverhältnis der Gesamt axialverschiebung einstellen.

Dadurch, daß eine vorgespannte Schenkelfeder in einer Ausneh mung der Ritzelwelle angeordnet ist, so daß letztere sich erst nach Überwinden der Vorspannkraft gegenüber der Lenk welle verdreht, ist gewährleistet, daß die Lenkkraftunter stüzung erst oberhalb einer Ansprechschwelle einsetzt. Kleine schwache und häufig auch unbeabsichtigte Lenkbewegungen wer den also nicht verstärkt.

Die in den Ansprüchen 5 und 6 erläuterten Maßnahmen, wobei die Stifte mittels federnder Klammern nahezu spielfrei oder mittels Rollagern in die Kulissenführungen eingreifen, minimieren die Reibung und gewährleisten eine minimale Hysterese des Ventilwegs als Funktion des Lenkmoments. Zur Reibungsreduktion wird die federnde Klammer vorzugsweise aus einem Lagerwerkstoff, z. B. Lagerbronze, ausgeführt.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Mitnehmer am Steuerventilschieber bzw. der Doppelhebel in axialer Rich tung derart geführt ist, daß er von der Rotationsbewegung der Hülse nicht mitgenommen werden kann. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß das Steuerventil querkraftfrei betätigt wird.

Die Reibungsverluste und die Hysterese werden weiter re duziert, wenn der Mitnehmer bzw. der Doppelhebel gegenüber der Hülse kugelgelagert ist.

Mögliche Ausführungsformen der Erfindung sowie ihre Vorteile werden im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen er läutert.

Es zeigt

Fig. 1 ein Lenkgetriebe im Schnitt mit direkt in die erfin dungsgemäße Hülse eingreifendem Steuerventilschieber,

Fig. 2 symbolisch Lenkwelle und Ritzelwelle mit Hülse sowie über einen Doppelhebel angelenktem Steuerventil,

Fig. 3 im Schnitt die Anordnung der die Ritzelwelle vorspan nenden Schenkelfeder,

Fig. 4 im Schnitt die Axialführung der Steuerventilbetäti gung,

Fig. 5 als Vergrößerung die federnde Klammer auf dem Stift in der Kulissenführung und

Fig. 6 die Rollagerung der Stifte in den Kulissenführungen.

In allen Figuren sind gleiche Teile jeweils mit denselben Be zugszeichen versehen. Von den Figuren sind nur die für die Funktion wichtigen Einzelheiten erläutert.

In Fig. 1 sieht man im Gehäuse 1 des Lenkgetriebes die Lenk welle 2, die mit einem nicht dargestellten Lenkrad verbunden ist. Wird über die Lenkwelle 2 eine Drehbewegung eingeleitet, verdreht sich abhängig vom Drehmoment der Drehstab 3 und überträgt das Lenkmoment des Fahrers auf die Ritzelwelle 4. Die Ritzelwelle 4 kämmt mit der Zahnstange 5, die über eine nicht gezeigte Spurstange und Lenkhebel für das Lenken der Räder sorgt.

Die Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen Ritzelwelle 4 und Lenkwelle 2 wird durch die Hülse 6 in eine Linearbewegung in axialer Richtung umgesetzt. Dieses ermöglichen zwei gewen delt verlaufende Kulissenführungen 7 am Ende der Hülse 6 bzw. zwei axial verlaufende Kulissenführungen 8 am anderen Ende der Hülse 6 in Zusammenarbeit mit den Stiften 9 bzw. 10 in der Ritzelwelle 4 und in der Lenkwelle 2. Die Kulissenführun gen 7 und 8 sind langlochartig ausgebildet. Die gewendelt verlaufenden Kulissenführungen 7, die sowohl mit der Axial richtung als auch mit der Umfangsrichtung je einen Winkel von etwa 45° einschließen und in sich gerade sind, wirken mit Hilfe der Stifte 9 zwischen der Hülse 6 und der Ritzelwelle 4. Die axial verlaufenden Kulissenführungen 8 wirken mittels der Stifte 10 zwischen der Hülse 6 und der Lenkwelle 2. Durch den Eingriff des Mitnehmers 11 des Ventilschiebers 12 in die umlaufende Nut 13 am Umfang der Hülse 6 wird die Linearbewe gung direkt auf das Steuerventil 14 übertragen. Die Kräfte, welche an der Hülse 6 bzw. am Fortsatz 11 und an den Stiften 9,10 wirken, sind nur von der Verschiebekraft des Ventil schiebers 12 abhängig.

Fig. 2 zeigt eine weitere Möglichkeit der Übertragung der Axialbewegung der Hülse 6 auf den Ventilschieber 12. Mittels eines einseitig als Gabel 15, welche die Hülse 6 beidseitig erfaßt, ausgebildeten Doppelhebels 16 wird der Ventilschieber 12 querkraftfrei angelenkt. Durch die beiden Hebellängen a und b, die sich als Abstand a zwischen dem Anlenkpunkt der Gabel 15 und dem Lagerpunkt 17 des Doppelhebels 16 sowie als Abstand b zwischen dem Lagerpunkt 17 und dem Befestigungs punkt 18 des anderen Endes 19 des Doppelhebels 16 am Ventil schieber 12 ergeben, kann die Übersetzung verändert werden. Eine andere Möglichkeit zur Änderung des Übersetzungsverhält nisses bildet die Änderung der Neigung der gewendelt verlau fenden Kulissenführung 7 zur Axialrichtung. Außerdem ist es möglich, durch Verändern des Winkels α am Lagerpunkt 17 des Doppelhebels 16 das Steuerventil 14 beliebig am Lenkgehäuse 1 anzuordnen.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Lenkwelle 2 und die Ritzelwelle 4 dargestellt. Eine vorgespannte Schenkelfeder 20 stützt sich in der Ausnehmung 21 der Ritzelwelle 4 ab. Bevor durch Drehen der Lenkwelle 2 eine Relativdrehbewegung zwi schen Ritzelwelle 4 und Lenkwelle 2 entsteht, muß die Vor spannkraft der Schenkelfeder 20 überwunden werden. Damit ist eine Ansprechschwelle für das Einsetzen der Lenkkraftunter stützung vorgebbar und über die Vorspannung auch einstellbar.

Die Axialführung des Ventilschiebers 12 im Gehäuse 22 des Steuerventils 14 ist in Fig. 4 im Schnitt gezeigt. Der Mit nehmer 11 am Ventilschieber 12 ist in radialer Richtung - be zogen auf die Achse der Lenkwelle 2 - verlängert und wird in einer axialen Nut 23 geführt. Durch diese Maßnahme ist eine querkraftfreie Anlenkung des Ventilschiebers 12 möglich, und es wird verhindert, daß sich die Rotationsbewegung der Hülse 6 über den Mitnehmer 11 auf das Steuerventil 14 überträgt.

In Fig. 5 ist stark vergrößert der Bereich der gewendelten Kulissenführung 7 dargestellt. Auf den Stift 9 ist eine fe dernde Klammer 24 gesteckt, die sich an drei Punkten an der Kulissenführung 7 abstützt und ein sehr kleines Spiel s ge währleistet. Das Spiel s ist einstellbar, indem Stiftdurch messer und Kulissenbreite gemessen werden und federnde Klam mern (24) verschiedener Drahtstärken zum Aufstecken wählbar sind. Durch Minimierung des Spiels s wird die Hysterese zwi schen Lenkmoment und Ventilverschiebung besonders klein.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch Lenkwelle 2, Ritzelwelle 4 und die Hülse 6 mit den Stiften 9, 10 in den Kulissenführungen 7, 8, wobei die linke Zeichnungshälfte um 90° gegenüber der rechten gedreht gezeichnet ist. Beide Kulissenführungen 7 und 8 sind an einem Ende der Hülse 6 angeordnet. Am anderen Ende greift - nicht gezeigt - der Mitnehmer des Ventilschiebers an. Um die Reibung zwischen den Stiften 9, 10 und den Kulis senführungen 7, 8 zu vermindern, sind Nadellager 25 zwischen beiden angeordnet, die aus einem Außenring 26 und einem In nenring 27 bestehen. Die ballige Ausführung des Lageraußen ringe 26 gleicht kleine Fertigungsabweichungen der Kulissen führungen 7, 8 aus, ohne daß die Funktion der Vorrichtung be einträchtigt wird.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Lenkwelle
3 Drehstab
4 Ritzelwelle
5 Zahnstange
6 Hülse
7 Kulissenführung, gewendelt
8 Kulissenführung, axial
9 Stift
10 Stift
11 Mitnehmer
12 Ventilschieber
13 umlaufende Nut
14 Steuerventil
15 Gabel, eines Endes
16 Doppelhebel
17 Lagerpunkt
18 Befestigungspunkt
19 anderes Ende
20 Schenkelfeder
21 Ausnehmung
22 Gehäuse des Steuerventils
23 axiale Nut
24 federnde Klammer
25 Nadellager
26 Außenring
27 Innenring
a Hebellänge, Abstand
b Hebellänge, Abstand
s Spiel
α Winkel des Doppelhebels

Claims

1. Vorrichtung zum Betätigen des Steuerventils einer hy draulischen Servolenkung für Kraftfahrzeuge, wobei die Drehbewegung eines Lenkrades mittels einer Lenkwelle und das Lenkmoment durch eine Relativdrehung zwischen der Lenkwelle und einer Ritzelwelle übertragen wird und wobei das Steuerventil ein Linearschieberventil ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lenkwelle (2) und Ritzelwelle (4) umgreifende Hülse (6) vorgesehen ist, die die Relativdrehung zwischen Lenkwelle (2) und Ritzelwelle (4) in eine Axialver schiebung umsetzt und daß die Hülse (6) je ein Paar axial und gewendelt verlaufende Kulissenführungen (8,7) aufweist, in die jeweils ein Paar Stifte (9, 10) eingreift, welche fest mit der Lenkwelle (2) bzw. der Ritzelwelle (4) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Axialverschiebung von der Hülse (6) direkt auf den Ventilschieber (12) übertra gen wird, indem ein Mitnehmer (11) am Ventilschieber (12) in eine umlaufende Nut (13) der Hülse (6) ein greift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Übertragung der Axialver schiebung von der Hülse (6) auf das Steuerventil (14) ein Doppelhebel (16) vorgesehen ist, dessen eines Ende (Gabel 15) in eine umlaufende Nut (13) der Hülse (6) eingreift, dessen anderes Ende (19) drehbar am Ventil schieber (12) befestigt ist und der zwischen den bei den Enden (Gabel 15; 19) drehbar fest gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorge spannte Schenkelfeder (20) in einer Ausnehmung (21) der Ritzelwelle (4) angeordnet ist, so daß letztere sich erst nach Überwinden der Vorspannkraft gegenüber der Lenkwelle (2) verdreht.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Stif te (9, 10) federnde Klammern (24) aufgesteckt sind, durch welche sie nahezu spielfrei in die Kulissen führungen (7, 8) eingreifen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Stiften (9, 10) Nadellager (25) ausgebildet sind, mit denen sie in die Kulissenführungen (7, 8) eingreifen, wobei die Lageraußenringe (26) ballig ausgeführt sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (11) am Steuerventilschieber (12) bzw. der Doppelhebel (16) in axialer Richtung derart geführt ist, daß er von der Rotationsbewegung der Hülse nicht mitgenommen werden kann.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (11) am Steuerventilschieber (12) bzw.der Doppelhebel (16) gegenüber der Hülse (6) kugelgelagert ist.