DE4423658C2 - Hydraulische Servolenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkung, deren als hydraulisches Verdrängeraggregat ausgebildeter Servomotor auch als Lenkungsdämpfer wirkt, indem an den Hydraulikleitun­ gen zwischen Servoventil und Servomotor Dämpferventile ange­ ordnet sind.

Um die vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges bei Betätigung der Fahrzeuglenkung aufzubringenden Kräfte gering zu halten, sind heutige Fahrzeuge regelmäßig mit einer Servolenkung ausgerü­ stet, die zumindest im Falle von Personenkraftwagen typi­ scherweise mit hydraulischer Hilfskraft arbeitet.

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 40 29 156 A1 be­ kannt, ein zur Erzeugung der hydraulischen Hilfskraft dienen­ des doppeltwirkendes Kolben-Zylinder-Aggregat auch als Len­ kungsdämpfer wirken zu lassen, indem in den Leitungen zwi­ schen dem Kolben-Zylinder-Aggregat und dem Servoventil, über das das Kolben-Zylinder-Aggregat steuerbar mit einer hydrau­ lischen Druckquelle bzw. einem relaiv drucklosen Hydraulikre­ servoir verbindbar ist, Dämpferelemente angeordnet sind. Der in der DE 40 29 156 A1 beschriebene Aufbau ist jedoch ver­ gleichsweise kompliziert. Ähnliches gilt für eine in der DE 41 06 310 A1 beschriebene, prinzipiell gleichartige Anord­ nung.

Gemäß der nicht vorveröffentlichten DE 43 23 179 C1 wurde be­ reits vorgeschlagen, die Dämpferventile an einem lochschei­ benartigen Ventilträgerteil anzuordnen, dessen von Hydraulik­ medium durchsetzte Löcher mittels stirnseitig am Ventilträ­ gerteil durch Bolzen gehalterter Ventilplättchen und/oder ge­ federter Ventilplatten steuerbar sind. Dabei ist vorgesehen, das lochscheibenartige Ventilträgerteil nach Art eines Di­ stanzringes oder einer Distanzscheibe zwischen einer Lager­ fläche eines am Gehäuse des Servoventiles oder des Verdrän­ ger- bzw. Kolben-Zylinder-Aggregates angeordenten Anschluß­ stutzens und einer Gegenlagerfläche des mit dem Anschlußstut­ zen verbindbaren Anschlußteiles der Leitung einzuspannen. Durch diese Maßnahmen kann die Montage wesentlich vereinfacht werden.

Nach dem DE 78 12 642 U1 ist ein Rückschlagventil bekannt, welches insbesondere als Belüftungs- bzw. Entlüftungsventil für Kraftstofftanks vorgesehen ist. Dieses Ventil besitzt ein zwischen zwei Leitungsteilen angeordnetes zweiteiliges Gehäu­ se, dessen eine Gehäusehälfte mit dem einen Leitungsteil und dessen andere Gehäusehälfte mit dem anderen Leitungsteil ver­ bunden werden muß, wobei die Verbindungsmittel nicht näher dargestellt sind. Beim Zusammensetzen der Gehäuseteile wird zwischen denselben eine Ringmembran eingesetzt, derart, daß deren Außenumfang in einer zwischen den Gehäusehälften ver­ bleibenden Innenumfangsnut im Gehäuse festgehalten wird. Die­ se Ringmembran wirkt mit einem als Ventilsitzkörper ausgebil­ deten Einsatzstück zusammen, welches in einer Gehäusehälfte fest und unverlierbar verankert ist.

Bei dieser bekannten Anordnung ist eine fehlerhafte Montage ohne weiteres denkbar. Einerseits kann beim Zusammenbau der Gehäusehälften vergessen werden, die Ringmembran zwischen den Gehäushälften einzusetzen. Andererseits ist eine Montage des Gehäuses zwischen den Leitungsteilen mit falschem Richtungs­ sinn ohne weiteres möglich.

Das DE 77 25 888 U1 zeigt den Kolben eines Schwingungs- bzw. Stoßdämpfers. Dieser Kolben besitzt eine im wesentlichen lochscheibenartige Struktur, wobei die vom Hydraulikmedium durchsetzten Löcher mittels stirnseitig am Kolben gehalterter Ventilfederplättchen bzw. gefederter Ventilplatten steuerbar sind. Die Federelemente werden am Kolben durch dessen Kolben­ stange bzw. einen die Kolbenstange fortsetzenden, den Kolben durchsetzenden bolzenartigen Fortsatz gehaltert.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Servolenkung der ein­ gangs angegebenen Art noch weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dämpferventile jeweils ein lochscheibenartiges Ventilträger­ teil aufweisen, dessen vom Hydraulikmedium durchsetzte Löcher mittels stirnseitig am Trägerteil durch Bolzen gehalterter Ventilfederplättchen und/oder gefederter Ventilplatten steu­ erbar sind, und daß das Ventilträgerteil fest bzw. unverlier­ bar am Servomotor oder Servoventil im leitungsteilseitigen Anschlußteil der jeweiligen Hydraulikleitung und alle Ventil­ federplättchen und/oder Ventilplatten unverlierbar am Ventil­ trägerteil angeordnet sind.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Dämp­ ferventile in die leitungsseitigen Anschlußteile der Hydrau­ likleitungen zu integrieren, so daß die Ventile unverlierbar mit den Anschlußteilen verbunden sind und bei der Montage des Hydrauliksystems zwangsläufig richtig angeordnet werden.

Dabei ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung vorgesehen, daß das Anschlußteil im wesentlichen zylindrig-becherförmig mit einer Öffnung an einem Stirnende und davon axial beabstandeten Radial­ öffnungen ausgebildet ist, welche axial zwischen einem Außengewinde am Anschlußteil und einem am anderen Stirn­ ende vorhandenen radialen Flansch des Anschlußteiles an­ geordnet sind und über die Öffnungen des lochscheiben­ artigen Ventilträgerteiles mit der vorgenannten stirn­ seitigen Öffnung kommunizieren. Derartige Anschlußteile können mit Hydraulikleitungen kombiniert werden, die an ihren Enden mit axial auf die Anschlußteile aufschiebbaren Ringen versehen sind, welche eine zum Innenumfang des Ringes hin offene und mit der Hydraulikleitung kommunizierende Ringnut besitzen und über diese Ringnut mit den Radial­ öffnungen des Anschlußteiles zu kommunizieren vermögen. Bei der Montage des Hydrauliksystems dienen dann die Anschlußteile als Halteschrauben für die vorgenannten Ringe, wobei auf beiden Stirnseiten des Ringes Dicht­ ringe angeordnet werden, um einerseits den Spalt zwischen dem Ring und dem Flansch des Anschlußteiles und anderer­ seits den Spalt zwischen dem Ring und dem mit der Hydrau­ likleitung verbundenen Gehäuse des jeweiligen hydrau­ lischen Systemteiles - beispielsweise Servoventil oder Servomotor - abzudichten.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann das Anschlußteil im wesentlichen aus zwei Teilen zusammen­ gesetzt sein, insbesondere durch Schweißung, wobei ein Teil das axial geschlossene Ende des Anschlußteiles bildet und das andere Teil einstückig mit dem loch­ scheibenförmigen Ventilträger ausgebildet ist.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematisierte Gesamtansicht einer durch hydraulischen Servomotor unterstützten Zahn­ stangenlenkung und

Fig. 2 bis 5 Schnittbilder verschiedener hohlschraubenartiger Anschlußteile für die das Servoventil und den Servomotor verbindenden Hydraulikleitungen und

Fig. 6 und 7 Schnittbilder von flanschartigen Anschlußteilen.

Gemäß Fig. 1 wird eine Zahnstange 1, welche mit den Lenk­ rädern eines im übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges in bekannter Weise über Spurstangen oder sonstige Lenkge­ stänge verbunden ist, von einem Ritzel 3 angetrieben, das seinerseits mit dem Lenkhandrad 4 des Kraftfahrzeuges antriebsgekoppelt ist. Die Antriebsübertragung zwischen Lenkhandrad 4 und Ritzel 3 betätigt ein hydraulisches Servoventil 5 in Abhängigkeit von der Richtung und Größe der zwischen dem Lenkhandrad 4 und dem Ritzel 3 übertragenen Drehmomente. Das Servoventil 5 ist einerseits über Leitun­ gen 6 mit einer nicht dargestellten Druckölquelle sowie einem ebenfalls nicht dargestellten, relativ drucklosen Ölreservoir und andererseits über Leitungen 7 mit den Arbeitskammern eines als Servomotor vorgesehenen doppelt­ wirkenden Kolben-Zylinder-Aggregates 8 verbunden, dessen Kolbenstange im dargestellten Beispiel mit der Zahnstange 1 fest bzw. einstückig verbunden ist.

Mittels des Servoventiles 5 läßt sich in den beiden Kammern des Kolben-Zylinder-Aggregates 8 eine von dem zwischen Lenkhandrad 4 und Ritzel 3 übertragenen Dreh­ moment abhängige Druckdifferenz erzeugen, derart, daß die vom Fahrer am Lenkhandrad 4 aufzubringenden Lenk­ kräfte aufgrund der durch die Druckdifferenz bewirkten hydraulischen Hilfskraft gering gehalten werden.

Das Kolben-Zylinder-Aggregat 8 übernimmt außerdem die Funktion eines Lenkungsdämpfers. Dazu sind an den zylinderseitigen und/oder servoventilseitigen Anschlüssen der Leitungen 7 Dämpferventile vorgesehen, deren Anordnung und Konstruktion weiter unten anhand der Fig. 2 bis 5 erläutert wird.

Gemäß Fig. 2 ist am Gehäuse des Servoventiles 5 bzw. am Kolben-Zylinder-Aggregat 8 (vgl. Fig. 1) eine An­ schlußöffnung 9 mit Innengewinde angeordnet, in das sich ein hohlschraubenförmiges Anschlußteil 10 der jeweils anzuschließenden Leitung 7 mit einem an ihm angeordneten Außengewinde 11 eindrehen läßt.

Die Leitung 7 besitzt an ihrem mit dem Anschlußteil 10 zu verbindenden Ende einen auf das Anschlußteil 10 auf­ schiebbaren Ring 12 mit einer zum Innenumfang hin offenen Ringnut 13, die über eine Öffnung im Ring 12 mit der Leitung 7 kommuniziert. Im montierten Zustand sind stirnseitig dieses Ringes 12 Dichtungsringe 14 ange­ ordnet, die die Spalte zwischen dem Ring 12 und dem die Anschlußöffnung 9 aufweisenden Gehäuse bzw. einem am Anschlußteil 10 angeordneten Flansch 15 abdichten.

Im Bereich der Ringnut 13 des Ringes 12 sind im Anschluß­ teil 10 Radialöffnungen 16 angeordnet, so daß die Leitung 7 über die Ringnut 13 und die genannten Radialöffnungen 16 mit dem Innenraum des hohlschraubenförmigen Anschluß­ teiles 10 und dementsprechend mit der Anschlußöffnung 9 zu kommunizieren vermag, die mit dem Innenraum des Anschluß­ teiles 10 über dessen stirnseitige Öffnung 17 verbunden ist.

Axial zwischen der stirnseitigen Öffnung 17 und den Radial­ öffnungen 16 ist im Anschlußteil 10 ein lochscheibenartiges Ventilträgerteil 18 fest gehaltert, beispielsweise durch Preßsitz.

In einer axialen Zentralbohrung des Ventilträgerteiles 18 ist ein Bolzen 19 angeordnet, welcher auf der den Radial­ öffnungen 16 zugewandten Seite des Ventilträgerteiles 18 einen im Vergleich zum Durchmesser der Zentralöffnung des Ventilträgerteiles 18 verdickten Zapfen 19' mit flansch­ artigem Kopf bildet.

Auf dem Zapfen 19' ist ein ringscheibenförmiger Ventil­ körper 20 mittels eines an seinem Innenumfang angeformten zylindrischen Ringsteges gleitverschiebbar geführt, wobei eine zwischen dem flanschartigen Kopf des Zapfens 19' und dem ringscheibenförmigen Teil des Ventilkörpers 20 ein­ gespannte Schraubendruckfeder 21 den Ventilkörper 20 gegen die in Fig. 2 obere Stirnseite des Ventilträger­ teiles 18 zu drängen sucht.

Auf der anderen Stirnseite des Ventilträgerteiles 18 haltert der Bolzen 19 mit einem nietartigen Kopf bzw. Flansch eine Ringscheibe 22 sowie axial zwischen der Ringscheibe 22 und der zugewandten Stirnseite des Ventil­ trägerteiles 18 eingespannte Ventilfederplättchen 23.

Der Ventilkörper 20 sowie die Ventilfederplättchen 23 wirken mit im Ventilträgerteil 18 angeordneten Axial­ bohrungen 24 zusammen, deren Öffnungen so angeordnet bzw. ausgebildet sind, daß auch dann, wenn der Ventilkörper 20 und die Ventilfederplättchen 23 in Schließlage auf dem Ventilträgerteil 18 aufliegen, noch ein Restquerschnitt für den Durchtritt von Drucköl frei bleibt.

Je nach Strömungsrichtung des Drucköls nehmen entweder der Ventilkörper 20 oder die Ventilfederplättchen 23 ihre Schließlage ein, so daß ein von der Strömungs­ richtung abhängiger Drosselwiderstand auftritt, welcher Bewegungen des Drucköles zu dämpfen sucht.

Durch Bemessung der Querschnitte der Axialbohrungen 24 sowie durch die Art der Ausgestaltung ihrer Öffnungen, die Federeigenschaften und die Anzahl der Ventilfeder­ plättchen 23 und die Stärke der Schraubendruckfeder 21 kann eine gewünschte Dämpfungswirkung erreicht werden. Die Feder- bzw. Biegeeigenschaften der Federplättchen 23 werden darüber hinaus noch durch die Bemessung des Durch­ messers der Ringscheibe 22 beeinflußt, die jedoch gegebenenfalls auch entfallen kann, wenn das in Fig. 2 untere Ende des Bolzens 19 die Federplättchen 23 un­ mittelbar haltert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist vorgesehen, daß der Bolzen 19 mittels einer Federklammer 25 gehaltert ist, die in eine dafür vorgesehene Ringnut am unteren Ende des Bolzens 19 einsetzbar ist und in Achsansicht des Bolzens 19 im wesentlichen C-Form aufweist. Im übrigen ist die Federklammer 25 so ausgebildet, daß sie nach Art einer Tellerfeder in Achsrichtung des Bolzens 19 gegen die Ventilfederplättchen 23 gespannt ist.

Bei der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungs­ form ist das Anschlußteil 10 aus zwei Stücken zusammen­ gesetzt, die in Fig. 4 separat voneinander und in Fig. 5 in zusammengesetztem Zustand dargestellt sind. Die Verbindung der beiden Stücke kann durch Schweißung erfolgen.

Bei dieser Ausführungsform ist das Ventilträgerteil 18 einstückig mit dem das Außengewinde 11 aufweisenden Teilstück 10' des Anschlußteiles 10 ausgebildet. Die Herstellung kann beispielsweise durch Verfahren der Pulvermetallurgie erfolgen. Das andere Teilstück 10" kann in grundsätzlich gleicher Weise erzeugt werden.

Im übrigen können auch die in den Fig. 2 und 3 darge­ stellten Anschlußteile 10 und/oder deren Ventilträger­ körper 18 pulvermetallurgisch hergestellt werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 ist das Anschlußteil 10 als Flanschteil ausgebildet, und zwar derart, daß die Leitungen 6 und 7 (vgl. Fig. 1) gemeinsam am Gehäuse des Servoventiles 5 gehaltert werden. Dazu besitzt das Flansch­ teil 10 zwei zueinander parallele, gestufte Bohrungen, deren Abschnitte mit den größeren Durchmessern jeweils ein Ventil­ trägerteil 18 mit den zugehörigen Ventilelementen, wie sie in den Fig. 2 bis 5 beispielhaft dargestellt wurden, auf­ nehmen. An die Abschnitte mit dem engeren Durchmesser schließt sich jeweils nach rechts eine Gewindebohrung an, in die sich die Leitungen 6 und 7 mit entsprechenden Schraubeinsätzen 26 einschrauben lassen, wobei jeweils ein flanschartiger Ringwulst an den Leitungen 6 bzw. 7 sowie ein Dichtring 27 axial zwischen den Schraubein­ sätzen 26 und einer Ringstufe im Übergangsbereich zwischen den Gewindebohrungen und den daran anschließenden Bohrungen des Anschlußteiles 10 eingeklemmt werden.

Zur Abdichtung des flanschartigen Anschlußteiles 10 am Gehäuse des Servoventiles 5 dient eine als Blechteil oder Elastomerteil ausgebildete Dichtbeilage 28.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist das Anschlußteil 10 am Gehäuse eines Hydraulikaggregates, beispielsweise des Servoventiles 5, angeformt und nimmt das Ventilträgerteil 18 mit den Ventilelementen unverlierbar auf. Die Leitung 6 bzw. 7 ist in diesem Anschlußteil 10 mittels des Schraub­ einsatzes 26 gehaltert, wobei wiederum ein flanschartiger Ringwulst an der Leitung 6 bzw. 7 zusammen mit einem Dicht­ ring 27 od. dgl. axial zwischen dem Schraubeinsatz 26 und einer Ringstufe am Anschlußteil 10 dicht eingespannt wird.

Claims (12)

1. Hydraulische Servolenkung, deren als hydraulisches Ver­ drängeraggregat ausgebildeter Servomotor auch als Lenkungs­ dämpfer wirkt, indem an den Hydraulikleitungen zwischen Ser­ voventil und Servomotor Dämpferventile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpferventile jeweils ein lochscheibenartiges Ven­ tilträgerteil (18) aufweisen, dessen vom Hydraulikmedium durchsetzte Löcher (24) mittels stirnseitig am Trägerteil durch Bolzen (19) gehalterter Ventilfederplättchen (23) und/oder gefederter Ventilplatten (20) steuerbar sind, und
daß das Ventilträgerteil (18) fest bzw. unverlierbar am Ser­ vomotor oder Servoventil im leitungsteilseitigen Anschlußteil (10) der jeweiligen Hydraulikleitung (7) und alle Ventilfe­ derplättchen (23) und/oder Ventilplatten (20) unverlierbar am Ventilträgerteil (18) angeordnet sind.

2. Servolenkung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (10) im wesentlichen zylindrigbecherför­ mig, nach Art einer Hohlschraube, mit einer Öffnung (17) am einen Stirnende und davon axial beabstandeten Radialöffnungen (16) ausgebildet ist, welche axial zwischen einem Außengewin­ de (11) und einem am anderen Stirnende angeordneten radialen Flansch (15) od. dgl. angeordnet sind und über die Öffnungen (24) des Ventilträgerteiles (18) mit der stirnseitigen Öff­ nung (17) kommunizieren.

3. Servolenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilträgerteil (18) ein zentraler axialer Bolzen (19) angeordnet ist, welcher auf einer Stirnseite des Ventil­ trägerteiles (18) ein oder mehrere mit den Öffnungen (24) des Ventilträgerteiles (18) zusammenwirkende Ventilfederplättchen (23) zentral haltert und auf der anderen Stirnseite des Ven­ tilträgerteiles (18) einen axialen Zapfen (19') bildet, auf dem ein mit den Öffnungen (24) des Ventilträgerteiles (18) zusammenwirkender, ringplattenförmiger Ventilkörper (20) ver­ schiebbar geführt und eine den Ventilkörper (20) gegen das Ventilträgerteil (18) drängende, an einem Flansch bzw. Kopf des Zapfens (19') abgestützte Schraubendruckfeder (21) ange­ ordnet ist.

4. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (19') einen größeren Durchmesser als der in ei­ ner Zentralbohrung des Ventilträgerteiles (18) aufgenommene Teil des Bolzens (19) aufweist.

5. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Bolzens (19) nach Art eines Nietes ausgebil­ det ist, der das oder die Ventilfederplättchen (23) haltert.

6. Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet eine Ringscheibe (22) haltert, die das bzw. die Ventilfederplättchen (23) im Zusammenwirken mit einem Mittel­ bereich des Ventilträgerteiles (18) axial einspannt.

7. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (19) in einer Zentralbohrung des Ventilträger­ teiles (18) durch eine Federklammer (25) gehaltert ist.

8. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (10) im wesentlichen aus zwei Stücken (10', 10") zusammengesetzt, insbesondere zusammengeschweißt ist, wobei ein Stück (10") das axial geschlossene Ende des Anschlußteiles (10) bildet und das andere Stück (10') einstüc­ kig mit dem Ventilträgerteil (18) verbunden bzw. ausgebildet ist.

9. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (10) oder zumindest eines der das An­ schlußteil (10) bildenden Stücke (10', 10") und/oder das Ven­ tilträgerteil (18) pulvermetallurgisch hergestellt sind.

10. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 sowie 3 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil als Flanschteil ausgebildet ist, an dem die Hydraulikleitung bzw. die Hydraulikleitungen gehaltert sind bzw. sich haltern lassen.

11. Servolenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußteil ein weiteres Dämpferventil parallel zum ersteren Dämpferventil angeordnet ist.

12. Servolenkung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil an einem Flanschstück befestigt ist, wel­ ches seinerseits zur Halterung an einem Hydraulikaggregat dient.