DE2760279C2 - - Google Patents
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- DE2760279C2 DE2760279C2 DE19772760279 DE2760279A DE2760279C2 DE 2760279 C2 DE2760279 C2 DE 2760279C2 DE 19772760279 DE19772760279 DE 19772760279 DE 2760279 A DE2760279 A DE 2760279A DE 2760279 C2 DE2760279 C2 DE 2760279C2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
- B62D5/20—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application
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- Y10T137/8593—Systems
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- Y10T137/86638—Rotary valve
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuerventil nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches.
Bei einem bekannten Steuerventil dieser Art (DE-OS
21 09 917) dient als Stellglied eine über das Lenkrad
verdrehbare Lenkwelle, mit der der Rotor einstückig ist.
Der Rotor selbst ist eine kreisrunde Scheibe, die
kreisrunde Durchbrechungen zur Steuerung der Druckmittel
ströme aufweist und aus deren Zentrum die mit ihm einstüc
kige Lenkwelle axial hervorwächst. Die Ventilkammer wird
dabei durch zwei Teile gebildet, die miteinander und mit
dem Abtriebsglied drehschlüssig verbunden sind. Der eine
dieser Teile ist wie der Rotor im Querschnitt T-förmig:
Die Abtriebswelle bildet dabei den Schaft und steht zen tral auf einer mit ihr einstückigen Flanschplatte, die die Ventilkammer auf der einen Seite begrenzt. Mit diesem einen Teil ist ein zweiter Teil fest verbunden, in dessen an der Flanschplatte anliegende Flanschplatte als Ventil kammer eine entsprechende scheibenförmige Ausnehmung eingefräst ist, deren offenes Ende von der Flanschplatte des ersten Teiles verschlossen wird. Der die Ventilkammer außen umgreifende und mit dem zweiten Teil einstückige Abstandskörper weist also in etwa ringförmige Gestalt auf. Die axiale Stärke dieses Abstandskörpers bestimmt den für die axiale Ausdehnung des Rotors zur Verfügung stehenden Raum in der Ventilkammer.
Die Abtriebswelle bildet dabei den Schaft und steht zen tral auf einer mit ihr einstückigen Flanschplatte, die die Ventilkammer auf der einen Seite begrenzt. Mit diesem einen Teil ist ein zweiter Teil fest verbunden, in dessen an der Flanschplatte anliegende Flanschplatte als Ventil kammer eine entsprechende scheibenförmige Ausnehmung eingefräst ist, deren offenes Ende von der Flanschplatte des ersten Teiles verschlossen wird. Der die Ventilkammer außen umgreifende und mit dem zweiten Teil einstückige Abstandskörper weist also in etwa ringförmige Gestalt auf. Die axiale Stärke dieses Abstandskörpers bestimmt den für die axiale Ausdehnung des Rotors zur Verfügung stehenden Raum in der Ventilkammer.
Die Funktion solcher Steuerventile zur Servounter
stützung von Lenkungen ist bekannt und braucht im einzelnen
nicht näher erläutert werden. Nur grundsätzlich sei da
rauf hingewiesen, daß hier ein einziger Rotor vorhanden
ist, der die in den Ventilkammerwandungen mündenden Druck
mittelkanäle auf- und zusteuert. Die entsprechende Be
einflussung der Druckmittelströme erbringt die erwünschte
Servounterstützung.
Bekannt ist auch ein völlig andersartiges System
von Steuerventilen für Hilfskraftlenkungen (US-PS 32 27 178).
Hier liegen in einer Ventilkammer zwei etwa scheibenförmige Drehschieber un
mittelbar einander gegenüber. Beide
sind von Öffnungen durchbrochen. Je nach
dem Grad der gegenseitigen Überdeckung dieser Öffnungen
werden durch sie die Druckmittelströme gesteuert. Die
Anordnung ist dabei so getroffen, daß die beiden Dreh
schieber unter Einfluß des Druckmittels aufeinanderge
drückt werden, um parasitäre Druckmittelströme zu verhin
dern. Dabei ist durch einen gehäusefest zwischen einer Gehäusewand und einem
plattenförmigen Bauteil aufgenommenen Abstandsring
sichergestellt, daß die axiale Erstreckung der
die Drehschieber aufnehmenden Ventilkammer er
halten bleibt.
Bei beiden bekannten Steuerventilen für Hilfskraft
lenkungen ist es wegen ihres oben erläuterten Aufbaus
erforderlich, große Bauteile mit der für die Steuerung
von Druckmittelströmen erforderlichen hohen Präzision zu
bearbeiten. Das ist aufwendig und teuer. Auch beim Zu
sammenbau ist hohe Präzision erforderlich, wenn es nicht
zu Fehlfunktionen und damit zur Produktion von Ausschuß
kommen soll. Das gilt insbesondere bezüglich der Ausbil
dung der Ventilkammer.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Steuerventil so
aufzubauen, daß es bei guter Funktion einfach und billig
herzustellen und zu positionieren ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch ge
kennzeichnete Erfindung gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Steuerventil
ist so der Rotor als stern- und scheibenförmiges Ein
zelteil gefertigt, und der ringförmige Ab
standskörper, der ebenfalls als getrenntes Einzelteil gefertigt und durch
Schraubbolzen zwischen den Flanschplatten eingespannt ist,
bestimmt die Ausdehnung der Ventilkammer in Axialrichtung. Die radi
ale Außenumgrenzung der Ventilkammer ist durch die Innen
oberfläche des ringförmigen Abstandskörpers gebildet.
Herstellungsmäßig ist hierfür ein besonderer Aufwand
nicht erforderlich, weil es sich beim ringförmigen Ab
standskörper ebenso wie beim Rotor selbst um ein einfach
herzustellendes und kleines Einzelteil handelt. Beide
müssen nicht in spanabhebender Bearbeitung gefertigt werden.
Sie können vielmehr einfach und billig durch Guß mit der
erforderlichen Präzision hergestellt werden.
Aber auch die Positionierung beim Zusammenbau er
fordert keinerlei Aufwand: Der ringförmige Abstandskörper
wird einfach mit den Flanschplatten übereinandergestapelt
und durch die Schraubbolzen mit diesen verspannt. Der nach
dem ringförmigen Abstandskörper eingelegte, in seinem
Zentralbereich lediglich drehschlüssig, in Axialrichtung
aber beweglich mit dem Stellglied verbundene Rotor nimmt
beim Zusammenbau von selbst, und ohne daß hierfür eine be
sondere Aufmerksamkeit erforderlich wäre, seine richtige
Stellung in der Ventilkammer ein. So wie der Rotor mit
dem Stellglied ist das durch die Schraubbolzen zusammen
gehaltene Paket aus Flanschplatten und ringförmigem
Abstandskörper seinerseits mit dem Abtriebsglied dreh
schlüssig verbunden.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Figu
renbeschreibung. Es zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung im
Axialschnitt,
Fig. 2 den Schnitt bei II-II von Fig. 1,
Fig. 3 den Schnitt bei III-III von Fig. 2,
Fig. 4 eine zweite Aus
führungsform der Erfindung,
Fig. 5 den Schnitt bei Linie V-V von Fig. 4
und
Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Hilfskraftlenkung mit einem Gehäuse 1,
in dessen Bohrung 2 ein Kolben 3 axial beweglich, in Um
fangsrichtung jedoch undrehbar geführt ist. Ein Dicht
ring 4 unterteilt die Bohrung 2 in eine erste Arbeits
kammer 5 und eine zweite Arbeitskammer 6.
Der Kolben 3 ist auf seiner Außenseite mit einer Zahn
stange 7 versehen, die mit einem nicht gezeigten Zahnrad
kämmt, das Teil der Abtriebswelle des Lenkhilfenmotors ist.
Eine Axialbohrung 8 im Kolben 3 ist an dem in Fig. 1
nicht gezeigten Ende als Sackbohrung ausgebildet und am an
deren Ende zur ersten Arbeitskammer 5 hin offen. Mit
Hilfe eines Halterings 9 und eines Sicherungsstiftes 10
ist in einem erweiterten Abschnitt der Bohrung 8 eine
Mutter 11 angeordnet, die über einen
Kugelumlauf 12
mit einem entsprechenden Gewinde auf der Außenseite einer
Lenkspindel verbunden ist, die als Abtriebsglied 13 dient.
Das offene Ende des Gehäuses 1 weist eine innenliegende
Schulter 14 auf, an der ein Ring 15 anliegt. Dieser wird
durch einen Deckel 19 in seiner Lage fixiert. Zwischen
Ring 15 und Deckel 19 sind die Teile eingesetzt, die zur
Steuerung der Hilfskraftlenkung dienen.
Hierfür wird der Ring 15 von einem Kopf 29 am oberen Ende
des Abtriebsgliedes 13 durchsetzt. Wie in der Figur gezeigt,
ist der Kopf 20 einschließlich der mit ihm verbundenen
Teile drehbar in Ring 15 und Deckel 19 gelagert. Hierbei
handelt es sich um eine mit dem Kopf 20 einstückige erste
Flanschplatte 27, sowie eine in axialem Abstand von dieser
angeordnete zweite Flanschplatte 28, die Teil einer
ringförmigen Platte 29 ist. Zwischen die beiden Flansch
platten 27 und 28 ist ein ringförmiger Abstandskörper 30
eingesetzt. Die Teile sind durch Schraubbolzen 31 miteinan
der zu einer Einheit verbunden. Als Axialbolzen 31 werden
in diesem Ausführungsbeispiel Schrauben verwendet.
Das Abtriebsglied 13 ist auf übliche Weise über einen
Torsionsstab 32 von einem Stellglied 33 her betätigbar.
Am Stellglied 33 greift über einen aus der Hilfskraft
lenkung herausgeführten Anschlußzapfen 34 das Lenkrad mecha
nisch an.
Eine Bohrung 35 im Abtriebsglied 13 dient zur Aufnahme des
Torsionsstabes 32. Sie ist am oberen Ende aufgeweitet und
hier über eine aus axial erstreckten Rippen 36 und Nuten
bestehende drehschlüssige Verbindung mit dem Stellglied 33
gekoppelt. Die Rippen 36 greifen lose und mit Spiel in
die Nuten ein, so daß eine begrenzte Drehbewegung des
Stellgliedes 33 gegenüber dem Kopf 20 des Abtriebsgliedes
13 möglich ist.
Bei Ausfall der Servounterstützung ist
durch die Rippen 36 eine Lenkmöglichkeit sicher
gestellt.
Die Flanschplatten 27 und 28 bilden Stirnwände 39, 40
einer Ventilkammer, die außen durch die Innenoberfläche des
ringförmigen Abstandskörpers 30 begrenzt ist. Diese schei
benförmige Ventilkammer bildet zusammen mit einem in sie
eingesetzten sternförmigen Rotor 41 das Steuerventil der
Hilfskraftlenkung.
Fig. 2 zeigt, daß der sternförmige Rotor 41 ein scheiben
förmiges Einzelteil mit einer ringförmigen Nabe 42 im
Zentralbereich ist, auf der eine Vielzahl von Armen 43 in
radialer Richtung nach außen vorsteht. Bei den Armen 43
handelt es sich um drei kürzere Arme 43 a und drei längere
Arme 43 b, die untereinander identisch derart ineinander
verschachtelt angeordnet sind, daß immer einer der Arme 43 a
zwischen zwei der Arme 43 b zu liegen kommt und umgekehrt.
Die Arme sind alle unter gleichen Winkelabständen angeord
net.
Die Nabe 42 weist zwei einander diametral gegenüberliegende,
in radialer Richtung nach innen vorstehende Rippen 44 auf,
die formschlüssig in komplementäre Nuten eines Koppelringes
45 eingreifen, der seinerseits mit zwei weiteren innenlie
genden Nuten 46 versehen ist. In die Nuten 46 wiederum
greifen Rippen 47 des Stellgliedes 33 ein, die Teil der
oben erläuterten Rippen 36 sein können. Der Rotor 41 ist
also über dem Koppelring 45 drehschlüssig aber axial ver
schiebbar mit dem Stellglied 33 verbunden. Er bildet den
Steuerkörper des Steuerventils in der Ventilkammer, die
durch die Flanschplatten 27, 28 und den Abstandskörper 30
gebildet ist und relativ zu der er ebenso gedreht wird, wie
das Stellglied 33 relativ zum Abtriebsglied 13.
Die in axiale Richtung weisenden Oberflächen des sternförmi
gen Rotors 41 gleiten auf den einander
gegenüberliegenen Stirnwänden 39 und 40, die die Ventil
kammer begrenzen. Ebenso gleiten die Enden aller Arme 43
des Rotors 41 auf der Innenoberfläche des
ringförmigen Abstandskörpers 30. Auf diese Weise entstehen
voneinander abgedichtete Druckmittelkammern 48 a, 48 b.
Im Kopf 20 des Abtriebsgliedes 13 ist ein erster Druckmittel
kanal 50 zu erkennen, der eine Verbindung zur ersten Ar
beitskammer 5 des Lenkhilfenmotors herstellt. Ebenso gibt
es einen aus den Kanälen 52, 53, 54 und 55 bestehenden zwei
ten Druckmittelkanal zur Verbindung mit der zweiten Arbeits
kammer 6 des Lenkhilfenmotors.
Fig. 3 zeigt, daß darüber hinaus in der Stirnwand 39 Öff
nungen 56 a und 56 b vorgesehen sind, über die jeweils die
Arme 43 a, 43 b des sternförmigen Rotors greifen. Die An
ordnung ist so getroffen, daß diese Öffnungen in der neu
tralen Ruhestellung des Steuerventils durch die Arme 43
vollständig verschlossen sind, wie das Fig. 3
zeigt. Je nach der Drehrichtung des Lenkrades können diese
Öffnungen jedoch nach der einen oder anderen Seite freige
geben werden, was eine Beaufschlagung des Lenkhilfenmotors
nach der einen oder anderen Richtung für die Servounter
stützung der Lenkbewegung zur Folge hat.
Hierzu ist mit der Öffnung 56 a ein Einlaßkanal 57 für die
Druckmittelzufuhr über einen Druckkanal 58 und einen Druck
anschlußstutzen 59 mit einer Druckmittelpumpe 60 (Fig. 3)
verbunden. Ebenso ist die Öffnung 56 b mit einem Auslauf
kanal 61 zur Druckmittelabfuhr verbunden, der über einen
innenliegenden Hohlraum 62, einen Rücklaufkanal 63 und
einen Tankanschlußstutzen 64 mit einem
Tank 65 verbunden ist.
Den Öffnungen 56 a′, 56b liegen symmetrisch entsprechende
Ausnehmungen 66 gegenüber. Beide sind miteinander über
Axialbohrungen 67 der Arme 43 verbunden.
Die Innenoberflächen 49 a und 49 b der Vorsprünge
des ringförmigen Abstandskörpers 30 müssen, um mit
den Enden der Arme 43 a und 43 b dichtend zusammenwirken
zu können, präzise bearbeitet sein. Es handelt sich aber beim
ringförmigen Abstandskörper 30 ebenso wie beim sternförmigen
Rotor 41 um kleine Bauteile geringer Bauhöhe, die einfach
mit entsprechender Präzision hergestellt werden können.
Auch die korrekte Positionierung des Rotors 41 in der Ven
tilkammer macht keinerlei Schwierigkeiten, da dem Rotor
beim Zusammenbau durch die Verwendung des ringförmigen Ab
standskörpers und der im Zentralbereich des Rotors ledig
lich drehschlüssigen, aber axial beweglichen Verbindung mit
dem Stellglied 33 die richtige Position von selbst aufge
zwungen wird.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform. Hier sind die in
den Stirnwänden 39, 40 der Ventilkammer angeordneten Öff
nungen 56 a und 56 b durch im ringförmigen Abstandskörper
130 ausgebildete Öffnungen 156 a, 156 b ersetzt. Diese
Öffnungen schließen somit an den Rotor 141 hier nicht axial,
sondern radial an. Die Öffnung 156 a ist mit einem Ein
laßkanal 157 zur Druckmittelzufuhr verbunden, der den ring
förmigen Abstandskörper 130 ebenfalls radial durchsetzt.
Die Öffnung 156 b ist mit dem wieder axial anschließenden
Auslaufkanal 61 für die Druckmittelabfuhr verbunden.
Um Platz für diese Vorkehrungen zu erhalten, weist hier der
ringförmige Abstandskörper 130, wie ein Vergleich mit Fig. 1
sofort zeigt, eine erheblich größere axiale Bauhöhe auf.
Gleiches gilt dann auch für den Rotor 141 und seine Arme
143, von denen die kürzeren Arme 143 a vor den Öffnungen
156 a, die längeren Arme 143 b vor den Öffnungen 156 b liegen,
wie das Fig. 5 zeigt.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform, die derjenigen
von Fig. 1 sehr ähnlich ist.
Die Platte 29 ist hier jedoch anders aufgebaut. Sie weist
einen kronenförmigen Abschnitt 27 a auf, der sich in axialer
Richtung in Richtung des Anschlußzapfens 34 erstreckt, so
wie einen Abschnitt 28 a verminderter Stärke. Die Flansch
platte 27, der ringförmige Abstandskörper 30 und die Platte
29 sind hier durch Axialbolzen 31 in Umfangsrichtung ge
sichert und werden durch den Deckel 19 auf dem Gehäuse 1
festlegende, nicht dargestellte Schraubbolzen zusammenge
spannt. Der in die von diesen Teilen gebildete Ventilkammer
eingesetzte sternförmige Rotor 41 stimmt hier in seiner
axialen Stärke nicht mit dem Axialabstand der Stirnwände
39 und 40 überein. Er weist vielmehr eine etwas geringere
Stärke auf, so daß er einen vorgegebenen axialen Abstand von
der Stirnwand 39 aufweist, während er an der Stirnwand 40
formschlüssig anliegt.
Weiter entsteht durch die Gestaltung der Platte 29 ein Ab
schnitt verminderter Stärke 75. Unter Wirkung des diesen
Abschnitt beaufschlagenden Druckes kann sich dieser Platten
abschnitt elastisch verbiegen, so daß der im Ruhezustand
erläuterte Abstand zwischen der Stirnwand 39 und dem Rotor
41 vermindert wird. Der Abstand kann also in Abhängigkeit
vom Druck auf der vom Rotor abgewandten Seite der Platte 29
gesteuert werden, was dadurch ermöglicht wird, daß der ring
förmige Abstandskörper 30 eine größere axiale Stärke auf
weist als der Rotor 41.
Damit erhält man eine zusätzliche Beeinflussungsmöglichkeit
der Querschnitte der Druckmittelkanäle. Die Vielseitigkeit
der Steuerungsmöglichkeiten wird also ganz einfach dadurch
erhöht, daß man dem radialen Abstandskörper 30 eine größere
Höhe gibt, als dem Rotor und für eine entsprechende Durch
biegungsmöglichkeit der Platte 29 sorgt.
Claims (1)
- Steuerventil, insbesondere für Hilfskraftlenkungen, mit einem Stellglied (33) und einem Abtriebsglied (13), die beidseitig einer Ruhestellung gegen Federkraft be grenzt gegeneinander drehbar sind, mit einer scheiben förmigen Ventilkammer, die durch einen ringförmigen Ab standskörper, der zwischen zwei einen axialen Abstand aufweisenden Flanschplatten angeordnet ist und zusammen mit diesen drehschlüssig mit dem Abtriebs- bzw. Stell glied verbunden ist, gebildet wird, wobei in der Ventil kammer ein mit dem Stell- beziehungsweise Abtriebsglied verbundener Rotor (41) drehbar angeordnet ist, der in der Ventilkammer Druckmittelkammern (48 a, 48 b) bildet, die zur Druckbeaufschlagung eines Lenkhilfemotors mit in den Wandungen der Ventilkammer mündenden Druckmittelkanä len (50, 51, 57, 61) zusammenwirken, dadurch gekennzeich net, daß der ringförmige Abstandskörper (30) als getrenn tes Einzelteil gefertigt und durch Schraubbolzen zwischen den Flanschplatten (27, 28) eingespannt ist und daß die Außenumgrenzung der Ventilkammer durch die Innen oberfläche (49 a, 49 b) des ringförmigen Abstandskörpers gebildet wird.
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