DE1039852B - Steuerventil fuer Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für Hilfskraftlenkungen mit Flüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge, das eine den Ventilkolben oder ein mit diesem verbundenes Teil umgebende Druckkammer hat und mit dem Ventilkolben verbundene Reaktionsflächen aufweist, die der Bewegung des Ventilkolbens in je einer Richtung Widerstand entgegensetzen, wobei die Kammer mit dem Druckmitteleinlaß des Ventils über ein Hilfsventil verbunden ist, das dem Druck in der Kammer und der entgegengesetzten Kraft einer Feder unterliegt, um oberhalb eines bestimmten Druckes in der Kammer diese vom Druckmitteleinlaß abzusperren und bei einem anderen, höheren Druck mit dem Druckmittelauslaß zu verbinden.

Für das Unterbringen der Hilfskraftlenkung steht nur ein beschränkter Raum zur Verfugung, so daß ein gedrängter Aufbau wichtig ist. Bei bekannten Bauarten ist das Hilfsventil seitlich oder an einer Stirnseite des Steuerventils angeordnet. Durch die Erfindung wird eine Verringerung des Raumbedarfs für das Hilfsventil auf ein Mindestmaß erreicht, indem das Hilfsventil in einer Längsbohrung des Ventilkolbens angeordnet ist. Vorteilhaft ist hierbei die Kammer über eine Drosselstelle mit einer an dem einen Ende des Hilfsventils liegenden Kammer verbunden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine zum Teil weggebrochene Ansicht eines Lenkgetriebes nach der Erfindung, zum Teil im Schnitt dargestellt,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1,

Fig. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2 und

Fig. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 1.

Das Lenkgetriebe (Fig. 1) besteht aus einem Lenkgehäuse 10, in dem ein Lenkstockdrehzapfen 12 gelagert ist. Dieser trägt einen Lenkstockhebel 14, der mit einer Zugstange 16 des Lenkgestänges verbunden ist.

Innerhalb des Lenkgehäuses 10 ist ein Lenksegment 18 mit dem Lenkstockdrehzapfen 12 verbunden oder bildet mit diesem ein Teil. Die Zähne dieses Segments kämmen mit den Zähnen einer Zahnstange 20, die mit einem Kolben 22 aus einem Stück besteht. Zweckmäßig befindet sich die Zahnstange an einem abgesetzten Teil des Kolbens. Der Kolben 22 ist in einem zylindrischen Teil des Lenkgehäuses axial beweglich geführt. In der Querrichtung kann der Drehzapfen 12 mit Hilfe einer Einstellschraube 11 (Fig. 5) eingestellt werden.

Der Kolben 22 hat eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Mutter 24 (Fig. 3), die über Kugeln 74 mit dem Gewindeende 26 einer Steuerwelle 28 zusammenwirkt. Das Ende der Steuerwelle 28 wird von einer zentralen Steuerventil für Hilfskraftlenkungen
von Kraftfahrzeugen

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Vorwerk und Dipl.-Ing. K. Walther,
Patentanwälte, Berlin-Charlottenburg 9, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. April 1955

Ludwig August Gribler, Saginaw, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Bohrung im Kolben 22 aufgenommen. Am oberen Ende trägt die Steuerwelle ein Handsteuerrad 30.

Die Steuerwelle 28 ist von einem rohrförmigen Mantel 32 umgeben, dessen unteres Ende an einer das obere Ende des Gehäuses 10 abschließenden Platte 34 befestigt ist (Fig. 3). In der Platte 34 ist eine öldichtung 52 für die Steuerwelle 28 vorgesehen. Der Mantel 32 trägt ein Lager und eine öldichtung für die Steuerwelle 28.

In einer Kammer 64 ist ein Drucklager 36 für die Steuerwelle 28 angeordnet. Das Drucklager 36 hat eine mittlere ringförmige Laufbahn 44 und zwei äußere Laufbahnen 46 für zwei Sätze von Kugeln 45, die von Hauben 50 umschlossen sind und mit einer bestimmten Kraft gegen einen Bund 48 der Steuerwelle 28 durch eine Mutter 43 gedrückt werden. Um die neben der Abschlußplatte 34 liegende Laufbahn 46 sind zwei Sätze von je drei Federn 29, 29a \^rorgesehen, die abwechselnd in Ausnehmungen der Abschlußplatte 34 sitzen. Jede Feder 29 umschließt einen Niet 31, der an der mittleren Laufbahn 44 befestigt ist und einen flanschartigen Kopf 51 hat. Jede Feder 29 stützt sich gegen einen dieser Köpfe 51 und eine gegen die mittlere Laufbahn 44 anliegende Scheibe 53 ab. Die Scheibe 53 liegt ferner in der mittleren Lage gegen eine Schulter am Mantel 32 an und hat von der Abschlußplatte 34 einen Abstand, der dem axialen Abstand zwischen der mittleren Laufbahn 44 und dem Mantel 32 entspricht. Jede der Federn 29 α drückt unmittelbar auf die Scheibe 53.

80S 639/278

Die Steuerwelle 28, die begrenzte axiale Bewegungen ausführen kann, ist an ihrem unteren Ende mit einer Dichtung 54 in der Bohrung des Kolbens 22 abgedichtet. Die Dichtung wird in ihrer Lage durch Haltescheiben 58 und einen Sprengring 56 gehalten. In ihrem Gewinde tragenden Teil hat die Steuerwelle 28 eine zentrale Bohrung, die durch eine kurze Ouerbohrung 62 in die Kammer 64 mündet. Das untere Ende der zentralen Bohrung im Kolben 22 ist durch eine Abschlußkappe 66 verschlossen. Der zwischen dieser Abschlußkappe 66 und dem Ende der Steuerwelle 28 liegende Raum kann über die Bohrung in der Welle entlastet werden.

Die auf den Kugeln 74 gelagerte Mutter 24 wird in ihrer Lage innerhalb des Kolbens 22 durch einen Sprengring 68 gehalten, der axiale Relativbewegungen verhindert, und durch einen Zapfen 70, der in eine Nut 72 eingreift, wodurch eine relative Verdrehung beider Teile zueinander verhindert wird. Für die Kugeln 74 ist eine Rückleitung 76 vorgesehen.

Am Leukgehäuse 10 ist exzentrisch zur Steuerwelle 28 das Gehäuse 82 eines Steuerventils 80 befestigt (Fig. 1). Die Förderleitung einer Druckflüssigkeitspumpe 86 ist mit dem Einlaß des Ventils 80 verbunden, dessen Auslaß durch eine Leitung 114 mit einem Behälter 84 für die Pumpe 86 in Verbindung steht. Ein Sicherheitsventil 88 verbindet Auslaß und Einlaß des Ventils 80, sobald der Druck im hydraulischen System zu hoch wird.

Das Ventil 80 hat einen Ventilkolben 90, der an das eine Ende eines Hebels 92 angelenkt ist. Dieser Hebel ist um seine Mitte 93 schwenkbar und greift an dem anderen Ende mit einer Nut 94 um die mittlere Laufbahn 44 des auf der Steuerwelle 28 sitzenden Drucklagers 36. Der Ventilkolben 90 hat einen mittleren Steuerbund 104 und an den Enden Steuerbunde 105 und 106 (Fig. 4).

Der als Kanal 108 ausgebildete Einlaß des Ventils 80 ist mit einer ringförmigen Kammer des den mittleren Steuerbund 104 umschließenden Gehäuses verbunden. Zwischen dem mittleren Steuerbund 104 und den an den Enden liegenden Steuerbunden 106 und 105 gehen Leitungen 120 bzw. 122 ab, die zu Kammern 100 bzw. 102 zu beiden Seiten des Kolbens 22 im Lenkgehäuse 10 führen. Ringförmige Kammern im Ventilgehäuse, die die an den Enden liegenden Steuerbunde 106 und 105 umschließen, sind durch Leitungen 110 bzw. 116 mit einer gemeinsamen Auslaßleitung 112 verbunden, die zum Auslaß 114 führt. Die Leitungen sind in den Ventilgehäusekörper und das Lenkgehäuse gebohrt und werden durch Kugeln 125 verschlossen, die als Stopfen wirken.

Der Ventilkolben 90 gleitet in einer Bohrung des Ventilgehäuses 82, deren Ende durch eine Kappe 130 abgeschlossen ist. Die Kappe enthält in einer Nut eine öldichtung 128, um Leckverluste zu vermeiden. Am gegenüberliegenden Ende der Bohrung liegt eine Kammer 132, in der eine Feder 136 angeordnet ist. Diese Feder drückt gegen einen Ring 138 neben dem Endsteuerbund 105 des Ventilkolbens und über einen Kolben 140 auf eine Schulter am Ventil. Der Kolben 140 hat zwei öldichtungen; seine Bewegung wird durch einen Anschlagring 142 begrenzt, der in dem Gehäuse 82 durch einen Sprengring 144 festgehalten wird. Die Bewegung des Ringes 138 wird durch eine Schulter am Ende der Kammer 132 des Gehäuses 82 begrenzt.

Der Ventilkolben 90 hat eine zentrale Bohrung zur Aufnahme eines Hilfsventil, das die Form eines Kolbens 150 mit zwei Steuerbunden 152 und 153 hat.

Im Bereich des Steuerbundes 152 ist eine Ringnut 158 vorgesehen. Der Kolben 150 wird durch eine Feder 156 nach rechts gezwungen, die sich gegen den Steuerbund 152 und- einen Ring 160 abstützt, der in einer Nut des- Ventilkolbens 90 sitzt. Eine Bohrung 162 im Kolben 150 verbindet die Ringnut 158 durch den Steuerbund 153 mit einer Erweiterung der zentralen Bohrung, die eine Kammer 166 bildet. Diese Kammer ist mit der Kammer 132 durch einen Drosselkanal 168

ίο verbunden. In die axiale Bohrung ist ein Zapfen 184 eingeschraubt, der als Anschlag für die ringförmige Stirnfläche 182 des Steuerbundes 153 dient.

Wenn die Stirnfläche 182 gegen den Zapfen 184 anliegt, fluchtet eine radiale Bohrung 170 im Steuerbund 104 mit der Ringnut 158. so daß diese mit der Einlaßleitung 108 in Verbindung steht. Ein Drosselkanal 186 im Steuerbund 106 verbindet die Auslaßleitung 110 mit der Bohrung für den Kolben 150. Ein radialer Kanal 190 im Steuerbund 105 verbindet die

ao Auslaßleitung 116 mit der Bohrung für den Kolben 150. Dieser Weg ist normalerweise durch den Steuerbund 153 abgeschlossen.

Im Betrieb wird die Steuerwelle 28 gedreht, um einen Einschlag der Räder zu bewirken. Diese Drehung veranlaßt eine axiale Bewegung der Mutter 24 und des Kolbens 22.

Der Widerstand am Lenkstockhebel 14 gegen eine Drehung ergibt einen Reaktionsdruck auf die Steuerwelle 28, durch den diese axial verstellt wird. Diese axiale Bewegung wird über das Drucklager 36 und den Hebel 92 auf den Ventilkolben 90 übertragen. Diese Bewegung erfolgt je nach der Bewegungsrichtung gegen die Wirkung der Federn 29 oder 29 c. Die Verstellung des Ventilkolbens 90 veranlaßt die Verbindung einer der Kammern im Lenkgehäuse mit dem Einlaß 108, während die andere mit dem Auslaß 112 verbunden wird. Der auf eine Seite des Kolbens 22 geleitete Flüssigkeitsdruck unterstützt die Steuerwelle 28 bei der Verschwenkung des Lenkstockhebels 14.

Wenn sich der Kolben 150 in der normalen Lage befindet, wird der Kammer 132 Druckflüssigkeit von der Einlaßleitung 108 über den radialen Kanal 170, die Ringnut 158, die Bohrung 162, die Kammer 166 und den Drosselkanal 168 zugeleitet, wodurch die zentrierende Wirkung der Feder 136 unterstützt wird. Eine Verstellung des Ventilkolbens 90 im Ventilgehäuse 82 verhindert, gleichgültig in welcher Richtung diese Bewegung erfolgt, nicht die Zufuhr zur Kammer 132, solange nur der Kolben 150 unter dem Einfluß der Feder 156 in seiner Normallage bleibt.

Beim Parken und Steuern bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten ergibt sich höherer Lenkwiderstand, so daß ein höherer Flüssigkeitsdruck entwickelt wird.

Der erhöhte Flüssigkeitsdruck in der Einlaßleitung 108, dem radialen Kanal 170, der Ringnut 158, der Bohrung 162 und der Kammer 166 veranlaßt eine Linksbewegung des Kolbens 150 gegen die Kraft der Feder 156, so daß der radiale Kanal 170 von der Ringnut 158 getrennt wird. Hierdurch wird der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 166 und damit auch in der Kammer 132 begrenzt, so daß der Widerstand gegen eine Bewegung des Ventilkolbens 90 und damit die am Handsteuerrad erforderliche Handkraft begrenzt wird.

Wenn der Druck in der Kammer 132 infolge der Bewegung des Ventilkolbens 90 bei geschlossenem Kanal 170 weiterhin ansteigt, wird der Kolben 150 weiter nach links gezwungen und legt den Kanal 190 frei, wodurch der Druck entlastet wird. Wenn der

Druck auf einen bestimmten Grenzwert wieder abfällt, schließt der Kolben 150 den Kanal 190 wieder, während der Kanal 170 erneut geöffnet wird. Der Kolben 150 wirkt somit sowohl als Druckbegrenzungsventil als auch als Sicherheitsventil.

Der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 132 wird somit nach oben begrenzt, kann also einen bestimmten Betrag nicht überschreiten. Die unterschiedlichen Flächen des Kolbens 140 und des Endsteuerbundes 105 gleichen die verschiedenen durch die Steuerwelle

28 bedingten, dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzten Flächen des Kolbens 22 aus, so daß das Steuergefühl am Handsteuerrad 30, gleichgültig in welcher Richtung der Radeinschlag erfolgt, der gleiche ist, bis der Druck in der Kammer 132 durch den Kolben 150 begrenzt oder entlastet ist. Bis zu diesem Punkt ist das Steuergefühl dem tatsächlichen Lenkwiderstand proportional.

Die zentrierende Wirkung der Feder 136 wird durch die dem Drucklager 36 zugeordneten Federn 29 oder 29 α unterstützt. Bei einer Aufwärtsbewegung der Steuerwelle 28 werden die sich über die Scheibe 53 gegen die Schultern des Mantels 32 abstützenden Federn 29 durch die Nietköpfe 51 zusammengedrückt. Der Widerstand gegen diese Aufwärtsbewegung der Steuerwelle 28 wird von den Federn 29 α nicht beeinflußt, die gegen die feste Scheibe 53 anliegen. Bei Abwärtsbewegung der Steuerwelle 28 werden die Federn

29 α zusammengedrückt. Die Federn 29 üben hierbei keinen Widerstand aus, da sich die Scheibe 53 und die Nietköpfe 51 gemeinsam bewegen.

Das beschriebene Lenksystem gestattet eine leichte Umkehr der Lenkrichtung. Die lenkbaren Räder des

Fahrzeuges kehren in ihre Geradeausfahrtstellung schnell und sicher am Ende der Schwenkung zurück.

Claims (2)

Patentansprüche

1. Steuerventil für Hilfskraftlenkungen mit Flüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge, das eine den Ventilkolben oder ein mit diesem verbundenes Teil umgebende Druckkammer hat und mit dem Ventilkolben verbundene Reaktionsflächen aufweist, die der Bewegung des Ventilkolbens in je einer Richtung Widerstand entgegensetzen, wobei die Kammer mit dem Druckmitteleinlaß des Ventils über ein Hilfsventil verbunden ist, das dem Druck in der Kammer und der entgegengesetzten Kraft einer Feder unterliegt, um oberhalb eines bestimmten Druckes in der Kammer diese vom Druckmitteleinlaß abzusperren und bei einem anderen, höheren Druck mit dem Druckmittelauslaß zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsventil (150) in einer Längsbohrung des Ventilkolbens (90) angeordnet ist (Fig. 4).

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (132) über eine Drosselstelle (168) mit einer an dem einen Ende des Hilfsventils (150) liegenden Kammer (166) verbunden ist (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 713 786.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 006 734.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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