DE10146792A1

DE10146792A1 - Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen

Info

Publication number: DE10146792A1
Application number: DE2001146792
Authority: DE
Inventors: Juergen Hoersch
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-04-24
Also published as: WO2003024766A1

Abstract

Es wird ein Drehschieberventil für Hilfkraftlenkungen mit Abstützung des zu einem Eingangsglied mit koaxialem Drehschieber koaxialen Ausgangsgliedes gegen eine auf dem Drehschieber geführte Steuerbuchse dahingehend ausgebildet, dass als Abstützung ein im Ausgangsglied fixierter Radialstift vorgesehen ist, der über eine Pendellagerung drehmomentenübertragend mit der Steuerbuchse spielfrei verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Drehschieberventile der vorgenannten Art sind aus der DE 198 08 796 A1 bekannt und umfassen einen Drehschieber mit hierzu koaxialer Steuerbuchse. Der Drehschieber ist mit dem Eingangsglied des Ventiles - in der Regel also der in der Verbindung zum Lenkrad liegenden Lenkspindel - verbunden, das seinerseits an das Ausgangsglied drehwinkelbegrenzt über eine Drehstabfeder angeschlossen ist, wobei das Ausgangsglied beispielsweise das Ritzel einer Zahnstangenlenkung trägt. Mit dem Ausgangsglied ist drehfest die Steuerbuchse verbunden. Die diesbezügliche Verbindung wird in einem Überlappungsbereich zwischen dem Ausgangsglied und der Steuerbuchse über einen Radialstift hergestellt, der im Ausgangsglied beispielsweise durch Einpressen verankert ist und dem in der Steuerbuchse als Aufnahme eine Einhängebohrung zugeordnet ist, in die bei der Montage des Ventiles durch zur Steuerbuchse exzentrischen Ansatz des Ausgangsgliedes der Radialstift eingefädelt bzw. eingehängt werden kann.

Da ein absolut koaxialer Ansatz zwischen Drehschieber und Steuerbuchse zumindest in einer Serienfertigung mit vertretbarem Aufwand nicht zu gewährleisten ist, muß die Verbindung über den Einfädelstift ungeachtet auch hoher zu übertragender Kräfte so gestaltet werden, dass kleine Koaxialitätsfehler ohne Verspannung der Steuerbuchse gegenüber dem Drehschieber hingenommen werden können.

Generell ist hierzu ein kleines Spiel zwischen dem Radialstift und der Einhängebohrung geeignet, das kleine Schwenkbewegungen um den Mitnahmepunkt zulässt. Ein solches Spiel ist in Anbetracht gegebenenfalls hoher zu übertragender Kräfte und wechselnder Belastungen sowohl unter Festigkeitsgesichtspunkten - Ausschlagen der Einhängebohrung - wie auch geräuschlich (Knackgeräusche) nicht unkritisch.

Um dem zu begegnen ist bei der angesprochenen bekannten Lösung der Radialstift durch ein spielfrei einzusetzendes federndes Element gebildet, insbesondere durch einen sogenannten Spannstift, wobei die aufzunehmenden Scherbeanspruchungen für derartige Spannstifte aber nicht unkritisch sind, insbesondere in Anbetracht der häufig gegebenen schwellenden Belastungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mitnahmeverbindung der vorgenannten Art, also eine durch einen in eine Einhängebohrung einzufädelnden Radialstift gebildete Mitnahmeverbindung, die den Beibehalt des bisherigen Montageablaufes ermöglicht, so auszugestalten, dass sich eine spielfreie Mitnahme ohne die Gefahr der Verspannung der Steuerbuchse gegenüber dem Drehschieber ergibt.

Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1, demzufolge der Radialstift durch eine über Wälzkörper gebildete Pendellagerung in der Einhängebohrung geführt wird. Eine solche Lösung ermöglicht bei spielfreier Führung gewünschte geringe Pendelbewegungen um alle Achsen, die durch den theoretischen Mitnahmepunkt verlaufen, der sich als Schnittpunkt der Achse des Radialstiftes und einer Verbindungslinie zweier gegenüberliegender Wälzkörperberührpunkte darstellt, wobei die Wälzkörper nur geringe Drehmomente um den Mitnahmepunkt aufnehmen und auch, trotz Spielfreiheit der Abstützung, das Einfädeln des Radialstiftes in die Einhängebohrung erleichtern.

Bevorzugt sind im Hinblick auf die angestrebte Spielfreiheit sowie die Übertragung auch hoher Kräfte die Wälzkörper vorgespannt angeordnet, wobei es sich als zweckmäßig erweist, die Wälzkörper über eine zwischenliegende Büchse gegen die Einhängebohrung abzustützen, die bevorzugt im Bereich ihrer dem freien Ende des Radialstiftes zugeordneten Stirnseite einen in Richtung auf den Radialstift eingeschlagenen Bund aufweist, so dass in Gegenrichtung zum Radialstift eine axiale Abstützung der Wälzkörper erreicht wird, bei gleichzeitiger Versteifung der Büchse durch den Bund.

Zudem erweist es sich als zweckmäßig, die Büchse an der gegenüberliegenden Stirnseite mit einem in Gegenrichtung ausgebogenen Bund auszubilden, der die Einsatztiefe der Büchse in die Einhängebohrung begrenzt. Zweckmäßig ist es desweiteren, der Büchse gegenüberliegend zum über den Radialstift eingeschlagenen Bund einen deckelartigen Einsatz zuzuordnen, der bevorzugt gegen die Büchse radial außen verspannt ist, so dass sich eine Führung für die Wälzkörper ergibt, die es in vorteilhafter Weise auch ermöglicht, den Radialstift, nach Montage der Wälzkörper in der Einhängebohrung, in diese einzufädeln.

Im Hinblick auf die dauerhaft spielfreie Abstützung der Wälzkörper erweist es sich als zweckmäßig, für die Büchse entsprechend hartes Material, gegebenenfalls auch in der Kontaktfläche zu den Wälzkörpern gehärtetes Material zu verwenden, wobei unabhängig oder ergänzend hierzu auch der Radialstift zumindest in der Berührzone zu den Wälzkörpern eine entsprechend harte, insbesondere gehärtete Kontaktfläche aufweist, gegebenenfalls zur Verbesserung der Tragzahl und der Dauerfestigkeit in dieser Kontaktzone auch derart ausgebildet ist, dass sich eine durch entsprechende Schmiegung eine vergrößerte Kontaktzone ergibt.

Die Wälzkörper können im Rahmen der Erfindung kugelig oder auch ballig, insbesondere tonnenförmig bei in Richtung der Achse des Radialstiftes sich erstreckender Wälzkörperachse, ausgebildet sein.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines in einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge verwendeten Drehschieberventiles, wobei
Fig. 2 weiter vereinfacht, einen Schnitt gemäß Linie II-II zeigt,
Fig. 3 eine Ansicht III in Fig. 2, und
Fig. 4 den Ausschnittsbereich IV in Fig. 1 in einer der Fig. 2 entsprechenden Darstellung.
Das Drehschieberventil 1 ist Bestandteil einer Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge und weist ein Eingangsglied 2 und ein Ausgangsglied 3 auf, die, in einem Gehäuse 4 gelagert, zueinander koaxial liegend über eine Drehstabfeder 5 in nicht dargestellter Weise drehwinkelbegrenzt gegeneinander verdrehbar sind. Das Eingangsglied 2 ist mit der nicht dargestellten Lenkeingabe verbunden, üblicherweise einer über ein Lenkrad betätigten Lenkspindel, während das Ausgangsglied 3 auf ein nachgeordnetes Lenkgetriebe ausläuft, so beispielsweise das Ritzel 6 einer Zahnstangenlenkung, oder auf eine Kugelgewindespindel einer Kugelmutterlenkung.
Desweiteren sind das Eingangsglied 2 und das Ausgangsglied 3 jeweils mit einem der Elemente des Drehschieberventiles drehfest verbunden, im Ausführungsbeispiel das Eingangsglied 2 mit dem Drehschieber 7 und das Ausgangsglied 3 mit der Steuerbuchse 8, wobei Drehschieber 7 und Steuerbuchse 8 koaxial zueinander liegen und die Steuerbuchse 8 den Drehschieber 7 umschließend auf diesem geführt ist.
Drehschieber 7 und Steuerbuchse 8 sind mit längsverlaufenden Steuernuten 9 und 10 versehen, deren sich lenkmomentabhängig durch Verdrehung des Eingangsgliedes 2 gegenüber dem Ausgangsglied 3 einstellender Überdeckungsgrad den Durchflußquerschnitt von der Pumpenseite zum Servosteuerelement bestimmt, was mit den zugehörigen Anschlüssen hier nicht dargestellt ist, sich aber beispielsweise der DE 42 01 311 C1 oder der DE 42 20 624 A1 entnehmen lässt.
Die drehfeste Verbindung zwischen dem Ausgangsglied 3 und der Steuerbuchse 8 erfolgt über einen Radialstift 11, der, wie insbesondere aus Fig. 2 bis 4 ersichtlich, in einem axialen Überlappungsbereich 12 von Steuerbuchse 8 und Ausgangsglied 3 vorgesehen ist und im Ausgangsglied 3 beispielsweise durch Einpressen fixiert ist. Mit seinem radial über das Ausgangsglied 3 hinausragenden Abschnitt 13 greift der Radialstift 11 in eine Einhängebohrung 14 der Steuerbuchse 8 ein, wobei der Radialstift 11 über den Abschnitt 13 in der Einhängebohrung 14 unter Vermittlung einer Pendellagerung 15 geführt ist, die Wälzkörper 16 umfasst und die als spielfreie Lagerung ausgebildet ist. Die diesbezüglichen Details ergeben sich insbesondere aus den Fig. 2 bis 4, die in Vergrößerung den Ausschnitt IV, bzw. Teile davon zeigen.
Die Wälzkörper 16 der Pendellagerung 15 sind dicht gepackt bevorzugt unter Vorspannung angeordnet und ermöglichen bezüglich des Radialstiftes 11 bezogen auf dessen Mitnahmepunkt 17 in gewünschter Weise geringe Pendelbewegungen bezogen auf alle Achsen, so dass über die Pendellagerung 15 Koaxialitätsfehler im Gesamtsystem ausgeglichen und damit Verspannungen der Steuerbuchse 8 gegen den Drehschieber 7 bzw. das Gehäuse 4 vermieden werden können.
Der Mitnahmepunkt 17 ist als Schnittpunkt der Achse 18 des Radialstiftes 11 und der Verbindungslinie 19 zweier gegenüberliegender Berührpunkte 20 der Wälzkörper 16 zum Abschnitt 13 des Radialstiftes 11 definiert, wobei als Wälzkörper 16 Kugeln oder auch, was nicht dargestellt ist, Wälzkörper balliger Grundform mit zur Achse 18 des Radialstiftes 11 gleichgerichteter Hauptachse in Frage kommen.
In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, die Wälzkörper 16 über eine zwischenliegende Büchse 21 in der Einhängebohrung 14 zu halten, wobei die Büchse 21 dem freien Ende des Radialstiftes 11 zugeordnet einen in Richtung auf diesen eingeschlagenen Bund 22 aufweist, der die Wälzkörper 16 radial übergreift, so dass über die Büchse 21 eine harte Führung für die Wälzkörper 16 realisiert ist, die insbesondere in Verbindung mit einem zum Bund 22 gegenüberliegenden deckelartigen Einsatz 23 zu einer Ausgestaltung der Pendellagerung 15 als vormontierbarer Einheit führt. In diese in die Einhängebohrung 14 der Steuerbuchse 8 als Einheit eingesetzte Pendellagerung 15 kann der Radialstift 11 bei zum Ausgangsglied 3 exzentrischem Ansatz der Steuerbuchse 8 von radial innen eingeschoben werden, so dass im weiteren die koaxiale Ausrichtung im Rahmen der Montage des Drehschieberventiles 1 möglich ist.
Um im Hinblick auf die hohen zu übertragenden Kräfte die Tragzahl und die Dauerfestigkeit im Zusammenwirken zwischen Radialstift 11 und Wälzkörpern 16 zu erhöhen, kann es desweiteren, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, zweckmäßig sein, den Radialstift 11 im Bereich der Berührzone seines Abschnittes 13 mit den Wälzkörpern 16 mit einer Konturanpassung an die Wälzkörper 16 zu versehen, um durch eine derartige Schmiegung zu einer flächigeren Abstützung zu kommen.
Mit der Erfindung ist es möglich, bei massiver, nicht federnder Ausgestaltung des Radialstiftes 11 eine spielfreie, gut montierbare und hoch belastbare Verbindung zu realisieren, die eine weitgehend verspannungsfreie Führung der Steuerbuchse 8zur Folge hat, da die Wälzkörper nur geringe Drehmomente um den Mitnahmepunkt 17 aufnehmen können.

Claims

1. Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Eingangsglied und einem zu diesem über eine Drehstabfeder abgestützten, drehwinkelbegrenzt gekuppelten Ausgangsglied sowie, zu jeweils einem derselben drehfest, mit einem Drehschieber und einer Steuerbuchse, die koaxial zueinander liegen und von denen die Steuerbuchse einen radial übergreifenden Axialbereich zum Ausgangsglied aufweist, in dem eine spielfreie Einhängeverbindung mit einem zum Ausgangsglied fixierten und in eine Einhängebohrung der Steuerbuchse eingreifenden Radialstift vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialstift (11) durch eine über Wälzkörper (16) gebildete Pendellagerung (15) in der Einhängebohrung (14) geführt ist.

2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16) vorgespannt angeordnet sind.

3. Drehschieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16) über eine zwischenliegende Büchse (21) gegen die Einhängebohrung (14) abgestützt sind.

4. Drehschieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (21) im Bereich ihrer dem freien Ende des Radialstiftes (11) zugeordneten Stirnseite einen in Richtung auf den Radialstift (11) eingeschlagenen Bund (22) aufweist.

5. Drehschieberventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Büchse (21) gegenüberliegend zum eingeschlagenen Bund (22) ein deckelartiger Einsatz (23) zugeordnet ist.

6. Drehschieberventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (23) gegen die Büchse (21) verspannt ist.

7. Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (21) in ihrer Einsatztiefe in die Einhängebohrung (14) durch einen diese randseitig übergreifenden krempenartigen Bund (24) begrenzt ist.

8. Drehschieberventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialstift (11) im Bereich der den Schnittpunkt (17) der Stiftachse (18) und der Verbindungslinie (19) zweier gegenüberliegender Wälzkörper (16) Berührpunkte (20) enthaltenden radialen Stiftebene eine der Wälzkörperkontur angenäherte Kontur aufweist.

9. Drehschieberventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16) durch Kugeln gebildet sind.

10. Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (16) ballige, insbesondere tonnenförmige Kontur aufweisen.