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Title:
METHOD FOR MOUNTING A ROTARY VALVE FOR POWER ASSISTED STEERING SYSTEMS, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/029272
Kind Code:
A2
Abstract:
A method for mounting a rotary valve (1) for hydraulic power assisted steering systems, which can be used for a rotary valve having the following features: both valve elements of the rotary valve have longitudinal control grooves (3, 4, 7, 8); interacting control edges (5, 6, 10, 11) of the longitudinal control grooves (3, 4, 7, 8) of the control bushing (1) and the rotary valve (2) are arranged in a parallel position to each other and converge towards each other in an oblique manner at the same angle in relation to the longitudinal axis of the rotary valve. The inventive method comprises the following steps: the rotary valve (2) is pushed inside the control bushing (1) directly in front of a stop (21) in the region of an output member (13) of the valve. Both valve elements of said rotary valve are aligned in a median position and rotationally clamped in relation to a torsion bar spring (12). In order to determine the course of a basic characteristic curve (22), the rotary valve is fully displaced on both sides and the pressure/angle or pressure/torque ratio is maintained. The basic characteristic curve (22) is compared with a desired nominal characteristic curve from a predefined family of nominal characteristics (valve characteristics 16-20). The rotary valve (2) is displaced in an axial position until the desired nominal characteristic is reached to at least a certain predefined point. The rotary valve (2) is then finally connected to the torsion bar spring (12) where it is rotationally blocked.

Inventors:
RIEGER WOLFGANG (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/008762
Publication Date:
May 25, 2000
Filing Date:
November 13, 1999
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
RIEGER WOLFGANG (DE)
International Classes:
B62D5/083; (IPC1-7): B62D5/00
Foreign References:
EP0440665A11991-08-14
Other References:
See also references of EP 1131239A2
Attorney, Agent or Firm:
ZF LENKSYSTEME GMBH (Patentabteilung EP Schwäbisch Gmünd, DE)
ZF LENKSYSTEME GMBH (Patentabteilung EP Schwäbisch Gmünd, DE)
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Description:
Verfahren zum Montieren eines Drehschieberventils für Hilfskraftlenkungen, insbesondere von Kraftfahrzeugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines Drehschieberventils für hydraulische Hilfskraftlen- kungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Das Drehschieber- ventil enthält ein erstes Ventilelement in der Form eines Drehschiebers und ein zweites Ventilelement in der Form einer Steuerbuchse, die relativ zueinander verdrehbar sind.

Die Steuerbuchse und der Drehschieber weisen für die Steue- rung eines Druckmittels von einer Druckmittelquelle zu ei- nem Servomotor miteinander zusammenwirkende Steuer-Längs- nuten auf. Miteinander zusammenwirkende Steuerkanten der Steuer-Längsnuten der Steuerbuchse und des Drehschiebers sind parallel zueinander ausgebildet. Die Steuerkanten we- nigstens der mit der Druckmittelquelle in Verbindung ste- henden Steuer-Längsnuten des Drehschiebers sowie die mit diesen zusammenwirkenden Steuerkanten der Steuerbuchse sind in bezug auf die Längsachse des Drehschieberventils im gleichen Winkel schräg aufeinander zulaufend ausgebildet.

Ein Verfahren zum Montieren eines Drehschieberventils für hydraulische Hilfskraftlenkungen mit folgenden Schrit- ten ist bekannt : -In die mit einem Ventil-Ausgangsglied verdrehfest ver- bundene Steuerbuchse wird der Drehschieber eingefügt und bis unmittelbar vor einen Anschlag im Bereich des Ventil-Ausgangsgliedes nach innen verschoben, -die beiden Ventilelemente des Drehschieberventils wer- den mit Hilfe eines Druckmittels auf ihre Mittenposi- tion ausgerichtet und in dieser Position gegenüber ei- ner Drehstabfeder verdrehsicher verklemmt,

-um den Verlauf einer Kennlinie zu ermitteln, wird das Drehschieberventil nach beiden Seiten voll ausgelenkt und dabei die Druck-/Winkel-oder die Druck-/Momenten- Beziehung festgehalten.

Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise angewen- det bei der Montage eines Drehschieberventils nach der EP 0 440 665 Bl. Mit diesem Drehschieberventil soll die Toleranzfeldbreite der Ventilkennlinien auf ein Minimum reduziert werden.

Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabe zu- grunde, das bekannte Verfahren zum Montieren eines Dreh- schieberventils dahingehend zu verbessern, daß mit ein und denselben Bauteilen des Drehschieberventils unterschiedli- che Verläufe von Ventilkennlinien erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch gekenn- zeichnete Verfahren zur Montage des Drehschieberventils gelöst. Dadurch kann man das Lenk-und Fahrverhalten eines Fahrzeugs unterschiedlich gestalten, ohne daß dafür unter- schiedliche Ventilbauteile erforderlich wären. Die Lösung erfolgt dadurch, daß die ermittelte Grundkennlinie mit ei- ner gewünschten Nominalkennlinie aus einer vorgegebenen Schar von in Software bei einer Montageeinrichtung abgeleg- ten Nominalkennlinien verglichen wird. Der Drehschieber wird in seiner Axialposition so weit verstellt, bis die gewünschte Nominalkennlinie des Drehschieberventils wenig- stens in einem vorgegebenen Punkt erreicht ist. Der Dreh- schieber wird danach endgültig mit der Drehstabfeder ver- drehsicher verbunden.

Der unterschiedliche Verlauf der Ventilkennlinien stellt in etwa eine parallele Kurvenschar innerhalb des gewünschten Bereiches dar. Es ist deshalb notwendig, für jeden Fahrzeugtyp einen für das Lenk-und Fahrverhalten wichtigen Kennlinienpunkt auszuwählen. Dazu wird für diesen Punkt der gewünschte Servodruck (hilfsweise für den Ein- stellvorgang der diesem Druck zugeordnete Ventilaussteuer- winkel) und das dazu passende Lenkmoment über Fahrversuche ermittelt.

Eine für die Justierung der Ventilkennlinie im Lenk- ventil vorgesehene Einrichtung muß geeignet sein, jeden beliebigen, bei den Fahrversuchen ermittelten Kennlinien- Punkt (definiert über Servodruck und zugeordnetes Lenkmo- ment) anzusteuern und die Ventilbauteile Drehschieber und Steuerbuchse in diesem Punkt dauerhaft gegeneinander zu fixieren (z. B. durch gegenseitiges Verbohren und Verstif- ten).

Hierzu ist es erforderlich, durch Koordinatenangaben (von Druck/Moment) den Kennlinien-Justiervorgang über pro- grammierbare Software zu steuern, um so mit identischen Standard-Ventilbauteilen eine Vielzahl unterschiedlicher Kennlinien herzustellen, die im wichtigsten Fahrbeurtei- lungsbereich punktgenau, d. h. toleranzfrei, herstellbar sind.

Durch dieses Konzept ist es möglich, selbst bei Redu- zierung der Ventilbauteil-Vielfalt ein beliebig großes Spektrum von Ventilkennlinien-Verläufen herzustellen. Dies bedeutet eine deutliche Kosteneinsparung. Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, daß dieses Prinzip bei bestimmten Bau- teil-Merkmalen dazu dienen kann, bisher infolge enger Tole-

ranzvorgaben teure Fertigungsprozesse zu entfeinern, ohne damit vergrößerte Kennlinien-Toleranzen im Kauf nehmen zu müssen.

Besonders vorteilhaft ist eine solche Möglichkeit bei Personenkraftwagen, die auf dem Plattform-Konzept aufbauen.

Hier ist es möglich, das auf einer solchen Plattform aufge- setzte unterschiedliche Fahrzeug mit einer dazu"maßge- schneiderten"Lenkungskennlinie auszurüsten. Dies ist mög- lich mit absolut identischen Ventilbauteilen, die einer einzigen Basislenkung für diese Plattform entstammen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläu- tert.

Es zeigen : Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Drehschieberven- til, das nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren montierbar ist, entsprechend der Linie I-I in Fig. 2 ; Fig. 2 einen Querschnit durch das Drehschieberven- til der Fig. 1 ; Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2 und Fig. 4 eine Schar von Ventilkennlinien bei unter- schiedlicher Einbautiefe von Drehschieber und Steuerbuchse.

Das Drehschieberventil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren montiert werden kann, besteht im wesentlichen aus einem ersten Ventilelement in der Form einer Steuerbuch- se 1, in der ein zweites Ventilelement in der Form eines Drehschiebers 2 verdrehbar geführt ist. Die Steuerbuchse 1 weist in ihrem Inneren Steuer-Längsnuten 3 und 4 auf, die mit Steuerkanten 5 und 6 versehen sind. Die Steuer- Längsnuten 3 und 4 stehen mit den beiden Druckräumen eines nicht dargestellten Servomotors in Verbindung.

Der Drehschieber 2 weist Steuer-Längsnuten 7 und 8 auf, die mit einer nicht dargestellten Servopumpe bzw. mit einem nicht dargestellten Behälter in Verbindung stehen.

Die Steuer-Längsnuten 7 sind mit Steuerkanten 10 und 11 versehen, die mit den Steuerkanten 5 und 6 zusammenwirken.

Die Steuerkanten 10 und 11 sind in bekannter Weise mit Steuerfasen versehen, mit denen eine bestimmte Form der Ventilkennlinie des Drehschieberventils erreicht werden kann.

Die Steuerkanten 5 und 6 der Steuer-Längsnuten 3 und 4 der Steuerbuchse 1 verlaufen konisch zueinander. Ebenso verlaufen die Steuerkanten 10 und 11 der Steuer-Längsnut 7 des Drehschiebers 2 konisch zueinander. Die Steuerkante 5 der Steuerbuchse 1 und die Steuerkante 10 des Drehschie- bers 2 sind parallel zueinander ausgebildet. Ebenso ist die Steuerkante 6 der Steuerbuchse 1 parallel zu der Steuerkan- te 11 des Drehschiebers 2 ausgebildet. Dies bedeutet, daß die Steuerkanten 10,11 wenigstens der mit der Druckmittel- quelle in Verbindung stehenden Steuer-Längsnuten 7 des Drehschiebers 2 sowie die mit diesen zusammenwirkenden Steuerkanten 5,6 der Steuerbuchse 1 in bezug auf die

Längsachse des Drehschieberventils im gleichen Winkel schräg aufeinander zulaufend ausgebildet sind.

Die Steuer-Längsnuten 3 und 4 der Steuerbuchse 1 wer- den zweckmäßigerweise in einem spanlosen Verfahren der Kaltumformtechnik hergestellt. Dies ist beispielsweise mög- lich durch Kaltfließpressen oder Rundkneten. Ebenso können die Steuer-Längsnuten 7 und 8 des Drehschiebers 2 spanlos hergestellt werden. Alle Steuer-Längsnuten können jedoch auch spanabhebend hergestellt werden.

Der Drehschieber 2 wird in der Steuerbuchse 1 durch einen Torsionsstab 12 zentriert. Der Torsionsstab 12 ist an jeweils einem Ende mit einem Ventil-Ausgangsglied 13 bzw. der Steuerbuchse 1 bzw. mit dem Drehschieber 2 drehfest verbunden. Die Verbindung erfolgt beispielsweise durch Stifte 14 und 15.

In Fig. 4 ist in einem Diagramm der Arbeitsdruck p einer Hilfskraftlenkung über dem Lenkmoment M am Lenkhand- rad aufgetragen. Es sind fünf unterschiedliche Ventilkenn- linien 16 17,18,19 und 20 dargestellt, deren unter- schiedliche Bedeutung im folgenden erläutert wird. Das Drehschieberventil wird nach folgendem Verfahren montiert : In die mit dem Ventil-Ausgangsglied 13, beispielsweise einem Ritzel einer Zahnstangen-Hilfskraftlenkung oder einer Lenkschnecke einer Kugelmutter-Hilfskraftlenkung, verdreh- fest verbundene Steuerbuchse 1 wird der Drehschieber 2 ein- gefügt und so weit nach innen verschoben, bis er in unmit- telbare Nähe einer stirnseitigen Anlage an einem An- schlag 21 im Bereich des Ventil-Ausgangsgliedes 13 gelangt.

(Zur Erklärung der"unmittelbare Nähe"sei gesagt, daß der

Drehschieber 2 nicht an dem Anschlag 21 anliegen darf, da sonst durch die dabei auftretende Reibung der Einstellvor- gang verfälscht werden würde.) Die beiden Ventilelemente, die Steuerbuchse 1 und der Drehschieber 2, werden mit Hilfe eines flüssigen oder gasförmigen Druckmittels auf ihre hy- draulische Mittenposition ausgerichtet und in dieser Posi- tion gegenüber der Drehstabfeder 12 verdrehsicher ver- klemmt. Um den Verlauf einer Grundkennlinie 22 zu ermit- teln, wird das Drehschieberventil nach beiden Seiten voll ausgelenkt und dabei die Druck-/Winkel-oder die Druck- /Momenten-Beziehung festgehalten.

Danach wird die Grundkennlinie 22 mit einer gewünsch- ten Nominalkennlinie aus einer vorgegebenen Schar von in Software bei einer Montageeinrichtung abgelegten Nominal- kennlinien (Ventilkennlinien 16 bis 20) verglichen. Der Drehschieber 2 wird in seiner Axialposition so weit ver- stellt, bis die gewünschte Nominalkennlinie des Drehschie- berventils wenigstens in einem vorgegebenen Punkt erreicht ist. Anschließend wird der Drehschieber 2 endgültig mit der Drehstabfeder 12 verdrehsicher verbunden, beispielsweise durch den Stift 15, durch Einwalzen in eine Kerbverzahnung oder durch eine andere unlösbare Verbindung.

Je nach der axialen Stellung des Drehschiebers 2 zu der Steuerbuchse 1 erhält man unterschiedliche Ventilkenn- linien : Wird der Drehschieber 2 nur relativ wenig von dem Anschlag 21 entfernt, so erhält man eine Ventilkennli- nie 16. Mit zunehmender Entfernung von dem Anschlag 21 er- hält man Ventilkennlinien 17 bis 20.

Bezugszeichen 1 Steuerbuchse 2 Drehschieber 3 Steuer-Längsnut 4 Steuer-Längsnut 5 Steuerkante 6 Steuerkante 7 Steuer-Längsnut 8 Steuer-Längsnut 9- 10 Steuerkante 11 Steuerkante 12 Torsionsstab 13 Ventil-Ausgangsglied 14 Stift 15 Stift 16 Ventilkennlinie 17 Ventilkennlinie 18 Ventilkennlinie 19 Ventilkennlinie 20 Ventilkennlinie 21 Anschlag 22 Grundkennlinie