WO2001076933A1

WO2001076933A1 - Drehschieberventil für hilfskraftlenkungen von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: WO2001076933A1
Application number: PCT/EP2001/004022
Authority: WO
Inventors: Arthur Rupp
Original assignee: Zf Lenksysteme Gmbh
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-07
Publication date: 2001-10-18
Also published as: DE10017876A1; AU2001260188A1

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) über eine Mitnahmeverbindung (10) drehfest verbunden. Die spielfreie Mitnahmeverbindung (10) besteht aus einem Stift (11) und einem federnden Element (12), zum Beispiel einer Polygonhülse oder einem Drahtring.

Description

Drehschieberventil für Hilfskraftlenkunαen von Kraftfahrzeugen

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 außenliegende 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 Rückstellung der beiden Ventilelemente aus einer ausgelenkten Stellung in ihre Neutralstellung 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 auftretenden 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 zugeordneten Ventilelementen arbeiten. Für diese Drehschieberventile kann die Erfindung ebenfalls, mit den gleichen Vorteilen, verwendet werden.

Das Ventil-Ausgangsglied kann als Antriebsritzel oder als Kugelgewindespindel 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 Dauerfestigkeit 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 ausgleichen kann, ohne daß die Dauerfestigkeit der Bauteile beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird durch ein, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisendes, gattungsgemäßes Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen 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 ausgeführt, daß zwischen dem Stift und einem der beiden Ventilteile zumindest ein federndes Element integriert wird, das die beiden Ventilteile so miteinander verbindet, 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 gewährleistet 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 Merkmalskombinationen 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 Ausführungsbeispiele 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 Mitnahmeverbindung eines erfindungsgemäßen Drehschieberventils,

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

Fig. 4 ein federndes Element in Form eines polygonförmigen Drahtringes 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 Kugelmutter-Hilfskraftlenkungen, verwendet werden.

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

Der Drehschieber 2 ist mit einem Ventil-Eingangsglied 4 drehfest verbunden, welches 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 zusammenwirken. Das Drehschieberventil 1 stellt, je nach Drehrichtung, eine Druckmittelverbin- düng über die Steuerlängsnuten 6 und 7 sowie über Ringnuten 8 in der Steuerbuchse 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 beiden Ventilelemente relativ zueinander wird das von einer nicht dargestellten Ser- vopumpe geförderte Druckmittel über einen ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelbehälter 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 1 1 ist ein federndes Element 12 integriert, das auftretende Toleranzfehler kompensiert.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung des Stiftes 1 1 der Mitnahmeverbindung 10 mit integrierten, in Längsrichtung montierten federnden Elementen 12, die in Längsnuten 13 verspannt sind.

In Fig. 4 ist ein federndes Element 12 in Form eines polygonförmigen Drahtringes dargestellt. Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Mitnahmeverbindung 10 mit einem, in einer im Stift 1 1 verlaufenden Radialnut 14 montierten Drahtring.

Bezuαszeichen

1 Drehschieberventil

2 Drehschieber

3 Steuerbuchse

4 Ventil-Eingangsglied

5 Ventil-Ausgangsglied

6 Steuerlängsnuten

7 Steuerlängsnuten

8 Ringnuten

9 Drehstabfeder

10 Mitnahmeverbindung

1 1 Stift

12 Federndes Element

13 Längsnuten

14 Radialnut

Claims

Patentansprüche

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 einem 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 ineinander beweglich angeordnet und können sich maximal um den Verdrehweg der Totgangkupplung relativ zueinander verdrehen;

• das radial außenliegende Ventilelement weist innenliegende, das radial außenliegende Ventilelement außenliegende, wenigstens teilweise in ihrer axialen Länge begrenzte Steuerlängsnuten (6, 7) auf, die miteinander zur Steuerung eines Druckmediums zu und von zwei Arbeitsräumen eines 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 NichtElastomer 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.