DE2931139C2

DE2931139C2 - Steuerventil mit offener Mittenstellung

Info

Publication number: DE2931139C2
Application number: DE2931139A
Authority: DE
Inventors: Ronald Dipl.-Ing. 7074 Mögglingen Schütze; Wolfgang Dipl.-Ing. 7070 Schwäbisch Gmünd Walter
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-08-01
Filing date: 1979-08-01
Publication date: 1984-01-05
Also published as: JPS56128270A; FR2463039A1; IT8046870A0; ES8106674A1; IT8046870A1; GB2055718A; ES493655A0; BR8004815A; FR2463039B1; DE2931139A1; JPH0134825B2; IT1154070B; SE8005464L; AR222235A1; GB2055718B; SE443960B

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Art.

Bei hydraulischen Hiifskraftlenkungen ist es mitunter aus Dauiicnen und/oder Kosiengründen wünschenswert, nur einen einzigen hydraulischen Arbeitszylinder zu verwenden, der nur eine einzige Kolbenstange aufweist, die sich lediglich von einer Seite des Kolbens aus erstreckt- Dadurch ergeben sich unterschiedliche wirksame Kolbenflächen.

Eine Hilfskraftlenkung mit einem derart unausgeglichenen Arbeitszylinder'istz. B. aus der DE-OS 19 59 020 bekannt. Hilfskraftlenkungen dieser Art haben jedoch den Nachteil, daß sie aufgrund der unterschiedlichen Kolbenfläche unsymmetrische Lenkkräfte erzeugen.

Dui„ii Toleranzf-ihler, durch die z. B. ungleiche Drücke in den beiden Arbeitsräumen auftreten, können diese Lenkkraftfehler sogar noch verstärkt werden. Für den Fahrer bedeutet dies, daß bei gleich großen Lenkkräften die Betätigungskräfte am Lenkrad nach links und rechts unterschiedlich groß sind.

Gegenstand des älteren DE-Patents 27 45 987 ist ein Steuerventil, bei dem in Ventilneutralstellung auf eine Koibenseite ein höherer Druck gegeben wird als auf die gegenüberliegende Seite, damit die unterschiedliche Kolbenkraft ausgeglichen wird und das Fahrzeug einen einwandfreien Geradeauslauf bekommt Hierzu sind in den Verbindungsleitungen vom Steuerventil zum Arbeitszylinder entsprechende feste Drosseln eingebaut

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, durch das irotz unausgeglichenem Arbeitszylinder durch Erzeugung von entsprechend unterschiedlichen Arbeitsdrücken für die beiden Arbeitsräume ungleiche Lenkbetätigungskräfte vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst

Während bisher in einem Steuerventil stets in beide Lenkrichtungen gleiche Drücke erzeugt wurden, wird nun eine asymetrische Ventilkennlinie erzeugt

Für den Arbeitsraum mit der größeren wirksamen Kolbenfläche wird praktisch entsprechend »weniger Arbeitsdruck« eingesetzt so daß die erzeugte Kolbenkraft gleich groß ist wie die Kolbenkraft aus dem anderen Arbeitsraum.

Diese erfindungsgemäße Lösung läßt sich bei verschiedenen Steuerventilbauarten verwenden, z. B. bei Drehkolbenventilen, Axialschieberventilen oder Drehschieberventilen.

Eine einfache erfindungsgemäße Ausgestaltung von unterschiedlichen Steuerkanten besieht darin, daß der oder die Steuerkolben an den Steuerkanten für den Arbeitsraum mit der größeren Kolbenfläche größere Eindrehungen aufweisen als die Steuerkanten für den anderen Arbeitsraum.

Eine andere erfindungygemäßo Lösung besteht darin, daß bei einem Drehkolbenventil m^:t hydraulischer Rückwirkung, bei denen jeweils an einem Ende der beiden Steuerkolben Kolbeneinsätze angeordnet sind, die Ko'bcneinsätze unterschiedliche wirksame Durchmesser aufweisen und zwar derart daß der Kolbeneinsatz der dem Arbeitsraum mit der größeren Kolbenfläche zugeordnet ist den kleineren wirksamen Durchmesser aufweist

Durch diese Maßnahme v/erden ebenfalls unterschiedliche Drücke für die beiden Arbeitsräume erzeugt

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein Steuerventil in

F t g. 2 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil in Axialschieberbauart:

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Steuerventil in Drehschieberbauart;

Fig.4 einen Querschnitt durch ein Steuerventil in Drehkolbenbauart mit hydraulischer Rückwirkung;

F i g. 5 ein Druck/Drehmomentendiagramm.

Gemäß F i g. 1 weist ein Steuerventil einen Ventilkörper 2 und zwei im ölzulaufraum 3 angeordnete Steuerventilkolben 4a bzw. 4b, auf die jeweils eine

Bohrung 5 bzw. 6 aufweisen, in die ein Zapfen eingreift, der in bekannter Weise zum Betätigen der Steuerventilkolben 4a und 46 dient

Der Ventilkörper 7. weist eine Bohrung 7 auf, durch die ein Torsionsstab eine Drehbewegung von einer nicht gezeichneten Lenkspindel über ein Ritzel auf eine Zahnstange weitergibt Ober diese mechanische Verbindung von einem Lenkhandrad zu den gelenkten Rädern kann das Fahrzeug bei Ausfall der Hydraulik auch durch Handkraft alieine gelenkt werden. Ober eine Leitung 8 wird das Arbeitsmedium dem Steuerventil 1 zugeführt Das Arbeitsmedium Fießt über eine Zulaufsteuerkante 9 am Steuerventilkolben 4a und ein.« Zulaufsteuerkante 9' am Steuerventilkolben 46 und über nachgeordnete Leitungen iO bzw. 10' zu den Arbeitsräuir-en 11 bzw. 11' eines unausgeglichenen Arbeitszylinders 12. T>e*· Arbeitsraum 11' weist eine größere wirksame R-«nc*ifläche 110 auf als der Arbeitsraum 11. Übe·· Abzweigstellen 13 bzw. 13' und eine Rücklauföteuerkante 14 am Sieuerkolben 46 bzw. über eine Rüc; * "fsteuerkante 14' am SteuerveY»tilkolben 4a strf mt «as Arbeitsmedium durch Bohrungen 15a im V'imlkörper 2 in eine Rücklaufleitung 15 zurück.

Die Steue/kanten 9 und 14', die den Druck für den Arbeitsraum 11' regeln, bewirken nun durch entsprechende Eindrehungen (aas zeichnerischen Gründen übertrieben dargestellt) einen geringeren Drosselwiderstand als die Steuerkanten 9' und 14 für den Arbeitsraum 11, und ergeben damit einen geringeren Druck in der Leitung 10'. Durch eine entsprechende Wahi der Einstellung läßt sich somit in beide Betätigungsrichtungen trotz unterschiedlicher Kolbenflächen eine gleich hohe hydraulische Unterstützung erreichen.

Fig. 2 zeigt ein weitet as Ausführungsbeispiel, bei dem ein Steuerventil in der als Axialschieber bekannten Bauweise ausgef f-hrt ist

Bei diesem Steuerventil sind diejenigen Teile, die den Teilen des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Eine Drehung des Lenkhandrades wird auf den Steuerventilkolben 4 übertragen, der sich axial bewegen kann. Auch Lei diesem Ausführungsbeispiel erzeugen die Steuerkanten 9 und 14 durch im Vergleich zu den Steuerkanten 9' und 14 entsprechend größere Eindrehungen einen geringeren Drosselwiderstand und ergeben damit den gewünschten niedrigen Druck in der Leitung iö^f.

F i g. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Steuerventil in der als Drehschieber bekannten Bauweise ausgeführt ist

Der Zulauf des Arbeitsmediums erfolgt über Leitungen 8, 8a, 86. 8c, und nachgeordnete drei Zulaufsteuerkanten 9 zum fiächenkieintren Arbeitsraum 11, bzw. über die drei Zulauf steuerkanten 9' zum flächengrößeren Arbeitsraum W.

Der Rückfluß des Arbeitsmediums erfolgt über jeweils drei Rücklaufsteuerkanten 14 und 14' sowie drei radiaie Bohrungen i5a, \öb urn! 13«.

ben 4 zur Rücklaufleitung 15.

Ebenso wie bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den F i g. 1 bis 2 weisen die Steuerkanten 9' und 14 mit Rücksicht auf den flächengrößeren Arbeitsraum 11' größere Eindrehungen auf als die Steuerkanten 9 und 14'.

In der Fig.4 ist ein Steuerventil in der bekannten Drehkolbenbauart mit hydraulischer Rückwirkung dargestellt, wobei ebenfalls für die gleichen Bauteile die

in gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind.

Die Bohrungen in denen die beiden Steuerventilkolben 4a und 46 axial verschieblich gelagert sind, sind auf einer Seite durch Kolbeneinsätze 20 und 21 abgeschlossen. Zwischen den beiden Steuerkolben 4a und 46 unJ den Kolbeneinsätzen 20 bzw. 21 ist je ein Ringraum 22 bzw. 23 gebildet Die Ringräume sind durch je eine enge Bohrung 24 bzw. 25 mit einer Ringnut 26 bzw. 27 verbunden. Am entgegengesetzten Ende sind die beiden Steuerkolben je mit einer Ringnut 28 bzw. 29 versehen.

Diese Ringnuten sind je nach der Richtung, in der die Steuerkoiben gegenüber den Koibeneinsätzen bewegt

werden, über größere oder kleinere Querschnitte mit dem DruckrauM 30 verbunden.

Das Steuerventil funktioniert auf „oliche Weise, weshalb es nachfolgend nicht näher beschrieben ist Die Ringräume 22 und 23 stehen in bekannter Weise jeweils mit den gegenüberliegenden Zulaufringnuten 29 bzw. 28 in Verbiiidung (nicht dargestelitX Wie ersichtlich, haben die beiden iCoIbeneinsätze 20 und 21 unterschiedliche

jo Durchmesser. Aus diesem Grunde ergibt der kleinere Kolbeneinsatz 21 einen größeren Widerstand gegenüber der Handkraft Da er auf den Arbeitsraum 11' mit der größeren Kolbenfläche !10 wirkt, wird damit die Handkraft in »weniger Arbeitsdruck« für die größere Kolbenfläche 110 umgesetzt

In uer F i g. 5 ist zur Verdeutlichung der Erfindung ein Druck/Drehmomentendiagramm dargestellt Auf der y-Achse ist der Druck im Zylinder und auf der *-Achse das Drehmoment am Lenkhandrad (nach links und rechts) aufgetragen. 31' stellt dabei die Kennlinie für der; großen Zylinderraum und 31 die Kennlinie für den kleinen Zylinderraum dar. Wie deutlich ersichtlich, sjfid die Kennlinien im maßgeblichen unteren Bereich unterschiedlich. Bei gleich hohem Drehmoment am Lenkhandrad ergeben sich für die linke und für die rechte Drehrichtung unterschiedliche hohe Drücke im jeweiligen Zylinderraüin. Der Druck für den kleinen Zylinderraum ist dabei höher, wobei — gemäß der Erfindung — der Druckunterschied bzw. die Kennlinienausgestaltung so gewählt ist daß die hydraulische Unterstützung für beide Lenkrichtungen gleich groß wird.

Bei Planschieberventilen kann die .'isymetrische Kennlinie ebenfalls erreicht werden. Zur Verwirklichung der Erfindung ist es hierbei lediglich notwendig, die entsprechenden Rückwirkflächen entsprechend ungleich auszubilden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventil mit offener Mittenstellung, zur hydraulischen Unterstützung einer Lenkbewegung eines Lenkhandrades, das die beiden durch einen Kolben voneinander getrennten und sich gegenüberliegenden mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbaren Arbeitsräume eines unausgeglichenen Arbeitszylinders mit Hydraulikflüssigkeit versorgt und das einen oder mehrere in einem Ventilgehäuse verschiebbar und/oder verdrehbar angeordnete Steuerkolben aufweist, wobei zwischen Steuerkclben und Ventilgehäuse Steuerkanten ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufsteuerkanten und die Rücklaufsteuerkanten für die Arbeitsräume (11, 11') des Arbeitszylinders (12) unterschiedlich ausgebildet sind und zwar derart, daß die Steuerkanten (9,14'), die während der Lenkbewegung den Servodruck für den Arbeitsraum mit der größeren Kolbenfläche (110) regeln, über dem Vemilweg einen geringeren Drosselwiderstand bringen als bei Druckeinsteuerung in den Arbeitsraum ill) mit der kleineren Koibenfläch

2. Steuerventil nach Anspruch I, dadurch gekei.nzeichnet, daß der oder die Steuerkolben (4a, 4b) an den Steuerkanten (9,14") für tjen Arbeitsraum (H') mit der größeren Kolbenfläche (HO) größere Eindrehungen aufweisen als die Steuerkanten (9,14) für den anderen Arbeitsraum (ί 1).

3. Steuerventil mit offener Mittenstellung, zur hydraulischen Unterstützung einer Lenkbewegung eines Lenkhandrades, das die beiden durch einen Kolben ve •»einander getrennten und sich gegenüberliegenden mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagbaren Arbeitsraume eines unausgeglichenen Arbeitszylinders mit Hydraulikflüssigkeit versorgt und das einen oder mehrere 1.1 einem Ventilgehäuse verschiebbar und/oder verdrehbar angeordnete Steuerkolben aufweist wobei zwischen Steuerkolben und Vsntilgehäuse Steuerkanten gebildet sind, und das Steuerventil ein Drehkolben ventil mit hydraulischer Rückwirkung ist, bei dem jeweils am einen Ende der beiden Steuerkolben (4a, 4b) Kolbeneinbätze (20, 21) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet daß die Kolbeneinsätze unterschiedliche wirksame Durchmesser aufweisen, und rwar derart daß der Koibensinsatz (2i), der eiern Arbeitsraum (H') mit der größeren Kolbenfläche (HO) zugeordnet ist den kleineren wirksamen Durchmesser aufweist