DE69208261T2

DE69208261T2 - Drehschieberventil fuer hydraulische servolenkung

Info

Publication number: DE69208261T2
Application number: DE69208261T
Authority: DE
Inventors: Kelvin Tiedman
Original assignee: TRW Steering and Suspension Australia Ltd
Current assignee: TRW Steering and Suspension Australia Ltd
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: RU94021687A; KR0139706B1; JPH07503920A; EP0609353A4; WO1993009019A1; RU2072674C1; DE69208261D1; CA2122471A1; BR9206781A; EP0609353B1; DK0609353T3; AU2888192A; ES2083770T3; EP0609353A1; AU660201B2; ATE133904T1; US5427134A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Drebschieberventil und insbesondere ein Drebschieberventil für hydraulische Servo-Lenkung Von Fahrzeugen.
Solche Ventile umfassen charakteristisch einen Eingangsschaft der üblicherweise über ein flexibles Selenk mit dem Steuerrad eines Fahrzeuges verbunden ist und der in seinem äußeren Umfang eine Mehrzahl von blinden, sich in seiner Längsrichtung erstreckenden Schlitze ID aufweist, die durch Stege voneinander getrennt sind. Auf dem Eingangsschaft ist Ein Hülsenteil gelagert, welches in seiner Bohrung eine entsprechende Anordnung von in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen aufweist, die mit denen des Eingangsschaftes übereinstimmen, aber die in unterlappender (versetzter) Beziehung hierzu sind, wobei die Schlitze des einen weiter sind als die Stege des andern, und einen Satz von sich in Längsrichtung erstreckenden Öffnungen bilden, die sich öffnen und schließen, wenn relative Verdrehung zwischen dem Eingangsschaft und der Hülse stattfindet.
Sebohrte Durchlässe im Eingangsschaft und der Hülse dienen zusammen mit Umfangsnuten in dem Außenumfang der Hülse dazu, um eine Verbindung für Öl zwischen den Schlitzen im Eingangsschaft und der Hülse, einer vom Antriebsmotor angetriebenen Ölpumpe und einer rechten und einer linken hammer eines hydraulischen Servozylinders, der im Lenkgetriebe eingebaut ist, herzustellen.
Ein Drehstab, der in dem Eingangsschaft eingebaut ist, dient dazu, den Eingangsschaft und die Hülse in eine neutrale zentrierte Stellung zu bringen, wenn keine Kraftunterstützung erforderlich ist. Wenn durch den Fahrer ein Drehmoment auf das Steuerrad ausgeübt wird, verdreht sich der Drehstab und ermöglicht relative Verdrehung der Hülse und des Eingangsschaftes von der neutralen Stellung, um so Öl zu der rechten oder linken Servozylinderkammer zu leiten.
Die generelle Betriebsweise eines derartigen Drehschieberventils ist im Stand der Technik der Servosteuerungs iG konstruktion bekannt und wird in dieser Beschreibung deshalb nicht näher erläutert. Eine ausgezeichnete Beschreibung der Betriebsweise ist in dem US-Patent 3,022,772 (Zeigler) enthalten, welches allgemein als das "Original-Patent angesehen wird, welches das Drehschieberventil-Konzept offenbart.
Ein Betriebserfordernis eines Lenkgetriebes ist es, daß die linke und die rechte Drehbetätigung der hydraulischen Unterstützung so weit wie mäglich identisch sind. Diese Symmetrie der Betätigung kann nur beim Zusammenbau der Bestandteile des Steuerungsventils erreicht werden.
Es wird hohe Genauigkeit bei der Justierung der exakten Stellung des Drehstabes relativ zum Eingangsschaft gefordert, um diese Symmetrie sicherzustellen. Wenn diese Position bestimmt ist, muß sie für die Lebensdauer des Lenkgetriebes aufrechterhalten werden. Gemäß der gebräuchlichsten gegenwärtigen Praxis wird der Drehstab gegenüber dem Eingangsschaft durch einen Stift gesichert, der durch ein Loch eingepreßt wird, welches in einer hydraulischen "Balance-" oder "Trimm-" Maschine gebohrt und durchgetrieben wird.
In einer solchen Maschine sind sowohl der Eingangsschaft als auch der Drehstab unabhängig voneinander an einem Antriebsmechanismus angeklemmt, der geeignet ist, feine Winkeljustierungen des einen gegenüber dem anderen durchzuführen. Dieser gesamte Antriebsmechanismus muß jedoch fähig sein, gedreht zu werden, und muß exakt vorbestimmte Eingangsdrehmomente oder Winkel, abhängig von dem verwendeten Svstem, haben, die daran angelegt werden, während der resultierende Druck in dem linken ID und dem rechten Drehzylinder festgestellt werden. Wenn eine präzise Balance erreicht ist, hort der Antriebsmechanismus mit der Drehung auf und die gesamte Ventileinheit und der Antriebsmechanismus werden in der "Trimm-" Maschine nacheinander in Stationen oder Positionen bewegt, wo das oben genannte Bohren oder Räumen durchgeführt wird und zu einer weiteren Station, in welcher der Stift in das Loch gepreßt wird.
Es kommt häufig vor, daß während dieser verschiedenen Operationen die präzise Justierung gestort wird und bei der Überprüfung des zusammengebauten Lenkgetriebes oder der Ventileinheit wird festgestellt, daß die Ventilbetätigung nicht mehr symmetrisch ist. Dies erfordert, daß die Einheit mit großen Hosten und Umständen überarbeitet wird. Es ist weiterhin ein unerwünschtes Merkmal dieses bestehenden Verfahrens, daß auf einer Präzisionsmaschine, wie der soeben beschriebenen "Trimm-" Maschine, die empfindliche Tastvorrichtungen sowohl für den Druck als auch für das Eingangsdrehmoment oder den Winkel aufweist und die mit einem sorgfältig überwachten Ölfluß mit reguliertem Druck und Menge versorgt wird, daß Bohr- und Räumarbeiten mit der Gefahr der Verunreinigung des Maschinensystems durchgeführt werden.
Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um dieses Problem zu losen und den Schrott zu vermeiden, der auftritt, wenn Assymetrie festgestellt wird, und um den Zusammenbau stattfinden zu lassen ohne den verunreinigenden Einfluß der Bearbeitungsoperation. Diese waren nicht befriedigend und werden hier nicht näher beschrieben, aber einige Beispiele sind das US-Patent 3,1145,625 (James L. Vickers und Farlow V. Burt) und das australische Patent 563 535 (A.E. Bishop und Associates).
Es sind die Mittel der Plazierung der Hülse relativ zum Eingangsschaft winkelmäßig in einer neutralen Mittelstellung und auch axial, während die \lerbindung zwischen Eingangsschaft und Drehstab durchgeführt wird, welche der Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
Die Beschränkung des bestehenden Trimmsystems und der oben angegebenen Versuche besteht darin, daß sie funktionelle Ergebnisse, d.h. Drücke und Eingangsdrehmomente und/oder Winkel bei dem Versuch, die Dosierkanten am Eingangsschaft und an der Hülse relativ zueinander präzise festzulegen, messen.
Der Schlüssel zur vorliegenden Erfindung ist die direkte mechanische Festlegung der Hülsendosierkanten relativ zu den Ventildosierkanten.
Die vorliegende Erfindung besteht in einem Drehschieberventil für hydraulische Servo-Lenkung von Fahrzeugen, umfassend einen Eingangsschaft, der einen Torsionsstab enthält, wobei der Eingangsschaft in seinem äußeren Umfang eine Mehrzahl von blinden, sich in seiner Längsrichtung erstreckenden, durch Stege voneinander getrennten Schlitzen aufweist, eine Hilse, die den Eingangsschaft eng umschließt und gegenüber ihm drehbar und axial verschiebbar ist, wobei die Hülse in ihrer Bohrung eine entsprechende Anordnung von in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen aufweist, die mit denen des Eingangsschaftes zusammenfassen, aber in unterlappender (versetzter) Beziehung hierzu sind, wobei die Schlitze des einen weiter sind als die Stege des anderen, um so einen Satz von sich längs erstreckenden Üffnungen zu bilden, die sich offnen und schließen wenn relative Verdrehung zwischen dem Eingangsschaft und der Hülse stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Schlitze der Hülse so ausgebildet sind, daß sie aus dem Ende der Hülse austreten, um in einem ringformigen Ansatz der Hülse eine sich radial erstreckende Üffnung zu bilden, deren Seiten mit den Seiten des Schlitzes in der Hülse fluchten, wobei der Eingangsschaft an einem Punkt außerhalb der Hülse einen oder mehrere in seiner Oberfläche ausgebildete Vorsprünge oder andere Unregelmäßigkeiten aufweist, von denen jeder präzise mit einem der Stege im Eingangsschaft ausgerichtet ist, wobei die Anordnung so ist, daß mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges jeder Vorsprung oder Unregelmäßigkeit am Eingangsschaft mit einer der Öffnungen an der Hülse in genaue Ausrichtung gebracht und gehalten werden kann, um dauerhafte Verbindung des Eingangsschaftes und des Drehschaftes zu ermöglichen und die Symmetrie der Wirkungsweise des Ventils zu gewährleisten.
Damit das Wesen der Erfindung besser verstanden und in die Praxis umgesetzt werden kann, ist nachstehend eine bevorzugte Ausführungsform derselben beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Eingangsschaftes gemäß der Erfindung ist;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Hülse gemäß der Erfindung ist;
Figur 3 eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten Hülse und des Eingangsschaftes ist;
Figur 14 ein Querschnitt ist, der den relativ zur Hülse zentralisierten Eingangsschaft zeigt; und
Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer Zentralisierungsgabel zur Verwendung bei einem Zentralisierungsvorgang.
Der Eingangsschaft 10 (Figur 1) und die Hülse 11 (Figur 2) sind von allgemein üblicher Konstruktion und nur diejenigen Teile, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Belang sind, werden beschrieben.
Im Eingangsschaft 10 ist eine Umfangsnut 12 ausgebildet, die an ihren Seiten eine Vielzahl von Vorsprüngen 13 von abgestumpfter, dreieckiger Form aufweist, von denen jede genau mit einem der Stege 114 des Eingangsschaftes ausgerichtet ist. Die Form der Vorsprünge 13 ist am besten aus Figur 14 ersichtlich.
Die Hülse 11 hat einen von ihr vorstehenden ringformigen Ansatz 15, durch den jeder abwechselnde Schlitz in der Hülse 11 existiert, um Offnungen 17 zu bilden, deren Seiten zwangsläufig präzise mit den Seiten der Schlitze fluchten. Die Konstruktion der Schlitze derart, daß sie aus dem Ende der Hülse austreten, ist eine bekannte Methode, die es erlaubt, daß das Rücköl die Hülse verläßt. Die vorliegende Erfindung sieht jedoch das zusätzliche Merkmal eines ringförmigen Ansatzes 15 und der Öffnungen 17 vor,und daher kommt es, daß die Konstruktion von abwechselnden Schlitzen in der gezeigten Weise vorzuziehen ist, obwohl für die Zwecke der Ausrichtung eine einzige Üffnung und ein einziger Vorsprung genügen würde.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß dann, wenn der Eingangsschaft 10 eingebaut ist, die Ringnut 12 durch die Öffnungen zugänglich ist, zum Zweck der axialen Ausrichtung des Eingangsschaftes 10 und der Hülse 11. Es wird ein Spezialwerkzeug in Form einer Zentralisierungsgabel 18 verwendet, wie sie in Figur 5 gezeigt ist. Diese ist an einem Ende gabelformig und hat innere Flächen 19, die genau in demselben Winkel angeordnet sind wie die Seiten der Vorsprünge 13 und sie hat äußere Flächen 20, die exakt in die Öffnung 17 passen. Das Ausrichten wird durch Einsetzen der Zentralisierungsgabel 19 in eine Öffnung 17 durchgeführt, wie es in Figur 14 gezeigt ist. Die Flächen 19 der Zentralisierungsgabel kommen an dem Vorsprung 13 zur Anlage, der das Spreizen der gabelförmigen Enden der Zentralisierungsgabel bewirkt, so daß ein spielfreier Sitz in der Öffnung 17 erreicht wird. Wenn der Eingangsschaft genau zentralisiert wurde, kann der Drehstab 21 durch Induktionserhitzung mit dem Eingangsschaft hart verlötet werden oder mittels eines Klebstoffes, der als "LOC-TITE" bekannt ist, fixiert werden, wobei diese Möglichkeit aufgrund der Tatsache existiert, daß kein Öl an den Teilen ist, was bei konventionellen Zentralisierungsverfahren der Fall wäre. Diese Methoden der Befestigung des Drehstabes an dem Eingangsschaft haben den Vorteil, daß der übliche Trimmstift und die Drehstababdichtung entfallen.
Die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nur als Beispiel einer Vielfalt von möglichen Anwendungen der Erfindung aufgezeigt, wie sie vorstehend allgemein definiert ist.

Claims

1. Drehschieberventil für hydraulische Servo-Lenkung von Fahrzeugen, umfassend einen Eingangsschaft, der einen Torsionsstab (21) enthält, wobei der Eingangsschaft in seinem äußeren Umfang eine Mehrzahl von blinden, sich in seiner Längsrichtung erstreckenden, durch Stege (114) voneinander getrennten Schlitzen aufweist, eine Hülse (11), die den Eingangsschaft eng umschließt und gegenüber ihm drehbar und axial verschiebbar ist, wobei die Hülse (11) in ihrer Bohrung eine entsprechende Anordnung von in Längsrichtung erstreckenden Schlitzen aufweist, die mit denen des Eingangsschaftes zusammenpassen, aber in unterlappender (versetzter) Beziehung hierzu sind, wobei die Schlitze des einen weiter sind als die Stege des anderen, um so einen Satz von sich längs erstreckenden Üffnungen zu bilden, die sich offnen und schließen wenn relative Verdrehung zwischen dem Eingangsschaft (10) und der Hülse (11) stattfindet, dadurch gekennzeichnet, 14a8 einer oder mehrere der Schlitze der Hülse so ausgebildet sind, daß sie aus dem Ende der Hülse austreten, um in einem ringförmigen Ansatz (15) der Hülse eine sich radial erstreckende Öffnung (17) zu bilden, deren Seiten mit den Seiten des Schlitzes in der Hülse fluchten, wobei der Eingangsschaft (10) an einem Punkt außerhalb der Hülse einen oder mehrere in seiner Oberfläche ausgebildete Vorsprünge oder andere Unregelmäßigkeiten aufweist, von denen jeder präzise mit einem der Stege (114) im Eingangsschaft ausgerichtet ist, wobei die Anordnung so ist, daß mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges (18) jeder Vorsprung oder Unregelmäßigkeit (13) am Eingangsschaft mit einer der Öffnungen (17) an der Hülse (11) in genaue Ausrichtung gebracht und gehalten werden kann, um dauerhafte Verbindung des Eingangsschaftes (10) und des Drehstabes (21) zu ermoglichen und die Symmetrie der Wirkungsweise des Ventils zu gewährleisten.

2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, wobei jeder abwechselnde Schlitz in der Hülse ausgebildet ist, um aus dem Ende der Hülse auszutreten, um eine radial verlaufende Öffnung (17) zu bilden.

3. Drehschieberventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorsprünge oder die anderen Unregelmäßigkeiten von abgestumpfter, dreieckiger Form sind, von denen jeder genau mit einem der Stege (114) des Eingangsschaftes ausgerichtet ist und die an den Seiten einer Umfangsnut (12) im Eingangsschaft ausgebildet sind.