DE2760279C2 - - Google Patents

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 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)

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.