DE4441165A1 - Steuerung eines Servoventils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung eines Servoventils mit zwei gleichachsig angeordneten, relativ zueinander verdrehbaren Ventilsteuerteilen, z. B. Drehschieber und zugeordnete Buchse, die miteinander über einen Drehstab drehelastisch verbunden bzw. verbindbar sind, welcher seinerseits zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangs­ seite einer Drehmoment-Übertragungsstrecke angeordnet bzw. anbringbar ist.

Die Servoventile von hydraulisch unterstützten Servolen­ kungen in Kraftfahrzeugen sind oftmals nach Art von Dreh­ schieberanordnungen ausgebildet, wobei ein Drehschieber innerhalb einer dazu konzentrischen Schieberbuchse dreh­ verstellbar angeordnet ist. Die Drehverstellung erfolgt gegen den Widerstand eines Drehstabes, welcher den Dreh­ schieber und die Drehschieberbuchse in eine Mittellage relativ zueinander zurückstellen soll. Der Drehschieber und die Schieberbuchse bilden Teile einer Lenksäule, wobei jeweils eines dieser Teile drehfest mit dem Lenkhandrad und das andere dieser Teile drehfest mit dem Eingang eines Lenkgetriebes, beispielsweise mit dem Ritzel einer Zahn­ stangenlenkung, antriebsverbunden ist. Entsprechend dem am Lenkhandrad aufzubringenden Handkraftmoment tritt bei Lenkmanövern eine Drehverstellung zwischen dem Drehschie­ ber und der Drehschieberbuchse auf, so daß ein von der Drehschieberanordnung gesteuerter hydraulischer Servo­ motor in grundsätzlich bekannter Weise eine das jeweilige Lenkmanöver unterstützende Servokraft erzeugen kann.

Wichtig ist, daß der Drehschieber und die Drehschieber­ buchse bei elastisch unverspanntem Drehstab exakt ihre hydraulische Mittelstellung einnehmen, bei der der Servomotor keine Servokraft erzeugt.

Bei bisherigen Servolenkungen wird jeweils entweder der Drehschieber oder die Drehschieberbuchse zunächst mit einem Ende des Drehstabes oder mit einem daran fest angeordneten Teil drehfest verbunden. Danach wird das jeweils andere Teil am anderen Ende des Drehstabes oder einem damit fest verbundenen Teil justiert und sodann durch Verstiftung fixiert, wobei zur Aufnahme des Stiftes bzw. der Stifte eine Bohrung oder mehrere Bohrungen nach der Justage hergestellt werden müssen.

Sollte hier ein Fehler auftreten, so ist die gesamte Servoventilanordnung wertloser Ausschuß.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, durch eine neue Kon­ struktion die Produktion sowie Justage zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest eines der Ventilsteuerteile mit dem zugeordneten Ende des Drehstabes bzw. einem mit diesem Ende drehfest verbundenen Teil kraftschlüssig verbunden und unter Über­ windung des Kraftschlusses relativ zu diesem Ende durch Verdrehung justierbar ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Ventilsteuerteil gegen den Widerstand eines Kraftschlusses zu justieren, der hinreichend stark ist, um die jeweilige Justage zu fixieren. Sollte eine Fehljustage aufgetreten sein, bleibt eine erneute Justage möglich.

Durch die Erfindung wird nicht nur vermieden, daß aufgrund einer Fehljustage Ausschuß erzeugt werden kann. Vielmehr ist auch vorteilhaft, daß bezüglich des Zeitpunktes der Justage innerhalb eines Produktionsablaufes eine außer­ ordentlich große Freiheit besteht.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kraftschluß durch Zusammenwirken einer Innenumfangsfläche und einer Außenumfangsfläche eines inneren sowie eines dazu konzentrischen äußeren Teiles erzeugt, wobei beide Umfangsflächen im Querschnitt gegen­ gleich spiralig mit geringer Steigung der Spirale ausge­ bildet sind, so daß durch Relativdrehung zwischen den beiden Teilen eine feste elastische Verklemmung erzeugbar ist, die auch bei einer nachfolgenden Drehverstellung zu Justagezwecken mit hinreichendem Kraftschluß aufrecht­ erhalten bleibt.

Da die Drehverstellungen bei der Justage allenfalls wenige Winkelgrade ausmachen, bleibt die Sicherheit der Klemmver­ bindung uneingeschränkt aufrechterhalten.

Im Hinblick auf eine gute Zentrizität der Anordnung sind an beiden Umfangsflächen jeweils drei spiralige Flächen­ abschnitte vorgesehen, die äquidistant zueinander ausge­ bildet sind.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ver­ wiesen, die anhand der Zeichnung erläutert wird.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen schematisierten Axialschnitt eines nach Art einer Drehschieberanordnung ausgebildeten Servoventiles und

Fig. 2 einen Radialschnitt entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Ein nach Art einer Drehschieberanordnung ausgebildetes Servoventil 1 besteht im wesentlichen aus einem stationären Gehäuse 2, einer darin drehbar angeordneten Drehschieber­ buchse 3 sowie einem konzentrisch innerhalb der Drehschieber­ buchse 3 angeordneten Drehschieber 4, welcher innerhalb der Drehschieberbuchse 3 begrenzt drehbar ist. Im übrigen sind die Drehschieberbuchse 3 und der Drehschieber 4 miteinander über einen Drehstab 5 verbunden, welcher den Drehschieber 4 innerhalb der Drehschieberbuchse 3 in einer Mittellage zu halten sucht.

Im Beispiel einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges kann der Drehschieber 4 über eine nicht dargestellte Lenkwelle mit einem Lenkhandrad antriebsmäßig verbunden sein, während die Drehschieberbuchse 3 drehfest mit der Eingangsseite eines Lenkgetriebes, beispielsweise mit dem Ritzel 6 einer im übrigen nicht dargestellten Zahnstangenlenkung, verbunden ist.

Entsprechend dem Maß eines (zwischen Lenkhandrad und Eingang des Lenkgetriebes) zu übertragenden Drehmomentes tritt zwischen der Drehschieberbuchse 3 und dem Dreh­ schieber 4 eine mehr oder weniger große Verstellung relativ zur Mittellage auf, so daß sich nicht näher dar­ gestellte Steuerkanten 7, die am Drehschieber 4 bzw. an der Drehschieberbuchse 3 ausgebildet sind, relativ zuein­ ander verschieben. Dies hat zur Folge, daß zwischen zwei Motoranschlüssen 8 des Servoventiles 1 eine mehr oder weniger große Druckdifferenz in der einen oder anderen Richtung auftritt, wenn ein Eingangsanschluß 9 des Servo­ ventiles 1 mit einer hydraulischen Druckquelle 10, in der Regel eine Pumpe, und ein Ausgangsanschluß 11 des Servoventiles 1 mit einem relativ drucklosen Hydraulik­ reservoir 12 verbunden sind.

Eine solche Anordnung ist grundsätzlich bekannt.

Wichtig ist, daß die sogenannte hydraulische Mitte zwischen Drehschieberbuchse 3 und Drehschieber 4 genau dann vorliegt, wenn der Drehstab 4 weder in der einen noch der anderen Drehrichtung elastisch verspannt ist, d. h. es muß gewährleistet sein, daß bei verschwindender Torsionsspannung des Drehstabes 5 zwischen den Motor­ anschlüssen 8 keine hydraulische Druckdifferenz auftritt.

Die entsprechende Justage ist aufgrund der nachfolgend dargestellten erfindungsgemäßen Konstruktion außerordent­ lich einfach.

Im dargestellten Beispiel werden der Drehschieber 4 und das Ritzel 6 in beliebigen Drehstellungen mit den jeweils zugeordneten Enden des Drehstabes 5 drehfest verbunden, beispielsweise dadurch, daß die Enden des Drehstabes 5 einen unrunden Querschnitt aufweisen und der Drehschieber 4 sowie das Ritzel 6 Aufnahmen mit entsprechend unrundem Querschnitt aufweisen.

Statt dessen ist auch eine Verstiftung möglich.

Die Drehschieberbuchse 3 ist relativ zum Körper des Ritzels 6 justierbar angeordnet. Dazu besitzt der Körper des Ritzels 6 gemäß Fig. 2 ein sogenanntes 3K-Profil mit drei durch stufenförmige Übergänge voneinander getrennten Umfangsflächenabschnitten 13, die jeweils schwach spiralig ausgebildet sind. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Radius jedes Umfangsflächenabschnittes 13 in der entgegen dem Uhrzeigersinn ausgerichteten Umfangsrichtung zu, wobei die Steigung im Bereich von 1/200 liegt. Die Drehschieber­ buchse 3 besitzt einen gegengleichen Innenumfangsbereich mit den Umfangsflächenabschnitten 14, so daß eine starke elastische, selbsthemmende Verklemmung bzw. Verkeilung zwischen dem Körper des Ritzels 6 und der Drehschieber­ buchse 3 auftritt, wenn diese um ein gewisses Maß ent­ gegen dem Uhrzeigersinn relativ zum Ritzel 6 verdreht wird.

Diese Verklemmung bzw. Verkeilung bleibt mit hinreichen­ dem Kraftschluß aufrechterhalten, wenn im Rahmen einer Justage eine gewisse Drehverstellung der Drehschieber­ buchse 3 relativ zum Körper des Ritzels 6 vorgenommen wird. Falls erforderlich, können auch erneute Justagen erfolgen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, den Drehschieber 4 mit dem zugeordneten Ende des Drehstabes 5 oder einem an diesem Ende drehfest angeordneten Teil in gleicher Weise - wie es bei der Verbindung zwischen Ritzel 6 und Drehschieberbuchse 3 der Fall ist - zu verbinden. Bei einer solchen Anordnung kann die Verbindung zwischen Drehschieberbuchse 3 und Ritzel 6 vollständig drehfest ausgebildet sein.

Die dargestellte Anordnung ist insofern vorteilhaft, als die miteinander zusammenwirkenden Umfangsflächen­ abschnitte 13 und 14 am Körper des Ritzels 6 bzw. an der Drehschieberbuchse 3 mit relativ großem radialem Abstand von der Ritzelachse angeordnet sind, so daß bereits bei geringer Flächenpressung zwischen den Um­ fangsflächenabschnitten 13 und 14 vergleichsweise hohe Drehmomente zwischen Ritzel 6 und Drehschieberbuchse 3 toleriert werden können, ohne daß eine Dejustierung zu befürchten wäre. Aufgrund der geringen Flächen­ pressung treten im Bereich der Umfangsflächenabschnitte 13 und 14 lediglich elastische Verformungen am Körper des Ritzels 6 bzw. an der Drehschieberbuchse 3 auf, so daß der bei der Justierung vorliegende Kraftschluß auch nach langer Betriebszeit oder einer erneuten Justage weitestgehend unverändert aufrechterhalten bleibt.

Claims (5)

1. Steuerung eines Servoventiles, insbesondere einer Servolenkung eines Kraftfahrzeuges, mit zwei gleichachsig angeordneten, relativ zueinander verdrehbaren Ventilsteuer­ teilen, die miteinander über einen Drehstab drehelastisch verbunden bzw. verbindbar sind, welcher seinerseits zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsseite einer Drehmoment-Übertragungsstrecke angeordnet bzw. anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Ventilsteuerteile (3, 4) mit dem zugeordneten Ende des Drehstabes (5) bzw. einem mit diesem Ende drehfest verbundenen Teil (6) kraftschlüssig verbunden und unter Überwindung des Kraftschlusses relativ zu diesem Ende durch Verdrehung justierbar ist.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das justierbare Ventilsteuerteil (3) und das zugeordnete Ende des Drehstabes (5) bzw. das mit diesem Ende drehfest verbundene Teil (6) mit spiraligen Außen- und Innenumfangsflächen (13, 14) kraftschlüssig zusammenwirken.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei spiralige Umfangsflächenabschnitte (13, 14) oder eine durch die Zahl "drei" teilbare Anzahl (= ganzzahliges Vielfaches von "drei") von Umfangsflächenabschnitten unter äquidistanter Teilung des Gesamtumfanges angeordnet sind.

4. Steuerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der spiraligen Flächen (13, 14) einen Wert in der Größenordnung von 1/200 hat.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftschluß durch elastische Verformung der miteinander kraftschlüssig gekoppelten Teile (3, 6) bewirkt wird.