DE4220624A1 - Drehschieberventil, insbesondere für Hilfskraftlenkungen - Google Patents
Drehschieberventil, insbesondere für HilfskraftlenkungenInfo
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- B62D5/0835—Rotary valves characterised by means for actively influencing the deflection angle of the valve, e.g. depending on driving parameters
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Description
Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil,
insbesondere für Hilfskraftlenkungen, mit einer in einem
Gehäuse gelagerten Ventilbuchse, die einen Drehschieber
umschließt. Diese beiden Ventilbauteile sind zueinander
verdrehbar angeordnet, dabei steht die Ventilbuchse mit einer
Abtriebswelle und der Drehschieber mit einer ein Lenkhandrad
tragenden Lenkspindel in Verbindung. Zwischen der
Ventilbuchse und dem Drehschieber ist ein Drehstab
eingesetzt. Weiterhin ist zwischen der Ventilbuchse und dem
Drehschieber eine Zentriereinrichtung vorgesehen, die aus
Schrägflächen mit dazwischenliegenden Zentrierkörpern und aus
einer Feder besteht zur exakten Mitteneinstellung des
Drehschieberventils. Die auf die Zentrierkörper einwirkende
Kraft der Feder lädt sich überlagern durch eine in einer
Rückwirkungskammer wirkende, veränderliche Druckkraft. Die
Druckkraft kann man bei Hilfskraftlenkungen beispielsweise
durch ein geschwindigkeitsabhängiges Signal verändern. Auf
diese Weise wirkt am Lenkhandrad bei langsamer Fahrt eine
geringe und bei schneller Fahrt eine verhältnismäßig hohe
Rückwirkungskraft. Durch diese Maßnahme läßt sich besonders
bei höheren Geschwindigkeiten ein guter Fahrbahnkontakt und
somit ein gutes Lenkgefühl vermitteln.
Aus einem Prospekt der Firma TRW aus dem Jahre 1990 mit
dem Titel "Rack and Pinon Steering", Seiten 10 und 11, ist
es bereits bekannt, daß neben einem die Lenkspindel und eine
Abtriebswelle verbindenden Drehstab noch eine
Zentriereinrichtung Verwendung findet, die ein
Drehschieberventil in die exakte Mittenlage zurückstellt. In
einer derartigen Hilfskraftlenkung bildet der Drehschieber
ein Bauteil der Lenkspindel und die Ventilbuchse ein Bauteil
der Abtriebswelle. Die einander zugewandten Stirnseiten einer
mit der Lenkspindel verbundenen, federbelasteten
Reaktionsscheibe und der Ventilbuchse sind mit zueinander
passenden Aussparungen, die Schrägflächen bilden, für die
Aufnahme von Rastkugeln versehen. Die Lenkspindel mit der
Reaktionsscheibe läßt sich relativ zur Ventilbuchse erst dann
verdrehen, wenn das vom Fahrer am Lenkhandrad ausgeübte
Drehmoment ausreicht, die Federvorspannung zu überwinden.
Dann lädt sich das Drehschieberventil auslenken, um einen
Druck im zugehörigen Stellmotor anzusteuern. Vor der
Reaktionsscheibe auf der Seite der Rastkugeln befindet sich
ein Druckraum mit einem Auslaßkanal, dessen
Rücklaufquerschnitt steuerbar ist. Durch Regelung des
Öldruckes ist es somit möglich, die am Lenkhandrad zur
Aktivierung der Hilfskraft erforderliche Federvorspannung zu
ändern. Die Regelung des Öldruckes hinter der
Reaktionsscheibe erfolgt durch ein Magnetventil, welches über
ein auf Geschwindigkeitssignale reagierendes elektronisches
Steuergerät seine Befehle erhält. Damit zur Reduzierung der
verhältnismäßig starken Federkraft eine ausreichend grobe
hydraulische Druckkraft als Gegenkraft wirksam werden kann,
muß man den Durchmesser der Reaktionsscheibe entsprechend
groß wählen. Dies bedeutet, daß das Ventilgehäuse im Bereich
der Reaktionsscheibe und der Feder größer baut.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst
gedrungene Bauweise für das Drehschieberventil zu finden, bei
welchem die Zentriereinrichtung in radialer Richtung keinen
zusätzlichen Bauraum beansprucht. Außerdem strebt man an, den
die Rückwirkungskraft erzeugenden hydraulischen Druck zu
verringern.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
Ansprüchen 2 bis 6. Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung baut
man zwischen der Feder und den Zentrierkörpern einen
Rückwirkungskolben ein, wobei die Rückwirkungskammer zwischen
dem Rückwirkungskolben und einem Deckel liegt. Der
Rückwirkungskolben lädt sich im Ventilgehäuse und im Deckel
leicht abdichten. In dieser Anordnung hat die
Rückwirkungskammer gleichzeitig die Funktion des Federraumes,
so daß die hydraulische Kraft die Federkraft unterstützt. Die
Feder kann daher schwächer dimensioniert sein, wodurch diese
auch einen kleineren Einbauraum beansprucht.
Nach den Ansprüchen 2 und 3 stützt sich die Feder über
ein Nadellager am Rückwirkungskolben ab und dieser ist
außerdem in einer Axialführung auf Kugeln verschieblich
geführt. Dadurch lädt sich ein nahezu reibungsfreies und
somit exaktes Ansprechen der Zentriereinrichtung erreichen.
Nach Anspruch 4 sind die mit dem Drehschieber
zusammenwirkenden Schrägflächen in ein Zentrierstück
eingearbeitet, das mit dem Rückwirkungskolben nach dem
Ausrichten auf die hydraulische Mitte fest verbunden ist.
Dies hat den Vorteil, daß nach dem Verstiften des Drehstabes
mit dem Drehschieber in der hydraulischen Mitte sich auch die
Schrägflächen der Zentriereinrichtung exakt zueinander auf
die hydraulische Mitte einstellen lassen. Winkelfehler und
andere Fertigungstoleranzen zwischen dem Drehschieberventil
und der Zentriereinrichtung können daher zuverlässig
vermieden werden.
Nach Anspruch 5 ist es zweckmäßig, das Zentrierstück
durch Laserschweißen am Rückwirkungskolben zu befestigen.
Mit dieser Verbindungstechnik bleiben die mechanischen
Eigenschaften der verhältnismäßig kleinen Bauteile erhalten,
d. h. es gibt keinen Wärmeverzug.
Nach Anspruch 6 steht die Rückwirkungskammer (37) über
eine Blende (29) mit dem Ölrücklauf in Verbindung. Durch
diese Maßnahme lädt sich ein gegenüber dem Pumpendruck
abgesenkter Zwischendruck als Rückwirkungsdruck in der
Rückwirkungskammer einstellen.
Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand
der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen vergrößerten Längsschnitt durch ein
Drehschieberventil;
Fig. 2 eine Teilansicht auf die Zentriereinrichtung
in Richtung des Pfeiles II der Fig. 3 bei
weggelassenem Kugelkäfig und
Fig. 3 die Einzelheit III der Fig. 1 in gegenüber
Fig. 1 vergrößerter Darstellung.
Im Längsschnitt nach Fig. 1 steht eine in einem
Ventilgehäuse 1 gelagerte Lenkspindel 2 über einen Drehstab 3
mit einer Abtriebswelle 4 in Verbindung, die z. B. ein
Ritzel eines Zahnstangenlenkgetriebes trägt. Ein unterer
Abschnitt der Lenkspindel 2 ist als Drehschieber 5
ausgeführt, der sich in eine mit der Abtriebswelle 4
verbundene Ventilbuchse 6 erstreckt. Der Drehschieber 5 und
die Ventilbuchse 6 bilden in bekannter Weise ein
Drehschieberventil mit zusammenwirkenden Steuernuten und
zugehörigen Bohrungen. Zwischen der Lenkspindel 2 und der
Abtriebswelle 4 sind nicht sichtbare Anschläge vorgesehen,
die ein begrenztes Verdrehspiel zum Aussteuern des
Drehschieberventils 5, 6 zulassen.
Eine an einen Tank 7 angeschlossene Hochdruckpumpe 8
steht über eine Druckleitung 9 und eine Ringnut 10 mit
Bohrungen 11 der Ventilbuchse 6 in Verbindung.
Die Bohrungen 11 münden in axiale Zulaufnuten 12 des
Drehschiebers 5. Beim Verdrehen des Drehschieberventils 5, 6
können die Zulaufnuten 12 mit nicht sichtbaren axialen
Zylindernuten der Ventilbuchse 6 in Verbindung treten, die
an Ringnuten 13 und 14 anschließen. Diese Ringnuten 13 und 14
führen über Druckleitungen 15 und 16 in Druckräume eines
Stellmotors 17. Schließlich befinden sich im Drehschieber 6
noch axiale Rücklaufnuten 18, die über Bohrungen 20 in einen
Innenraum 21 münden. Der Innenraum 21 schließt über eine
Bohrung 22 der Ventilbuchse 6 und eine Kammer 23 an den
Tank 7 an.
Zwischen der Ventilbuchse 6 und einem mit der
Lenkspindel 2 festen Zentrierstück 24 ist eine
Zentriereinrichtung 25 vorgesehen. Die Zentriereinrichtung 25
(Fig. 2) besteht aus Schrägflächen 26 und 26A in einer
Stirnseite der Ventilbuchse 6 und entsprechend ausgeführten
Schrägflächen 27 und 27A im Zentrierstück 24, wobei zwischen
diesen Schrägflächen in einem Käfig 28 gehaltene Wälzkörper 30
eingespannt sind.
Die Fig. 2 zeigt die Zentriereinrichtung 25 bei
weggelassenem Käfig 28 in der Mittenstellung (Neutralstellung)
und in einer gestrichelt gezeichneten Betriebsstellung
(Anregelstellung).
Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, setzt man nach
der Erfindung zwischen eine Feder 31 und die
Zentriereinrichtung 25 einen Rückwirkungskolben 32 ein, der
über eine Axialführung 33 drehfest auf der Lenkspindel 2
gehalten ist. Zur Verringerung der Axialreibung stützt sich
der Rückwirkungskolben 32 in der Axialführung 33 auf
Kugeln 34 ab. Das Zentrierstück 24 ist vorteilhaft durch
Laserschweißen mit dem Rückwirkungskolben 32 verbunden. Die
Feder 31 stützt sich einerseits an einem im Ventilgehäuse 1
festen, als Dichtungsträger ausgebildeten Deckel 35 ab, und
andererseits über ein Nadellager 36 am Rückwirkungskolben 32.
Zwischen dem Rückwirkungskolben 32 und dem Deckel 35 liegt
eine Rückwirkungskammer 37, die zugleich Federraum ist. In
dem Deckel 35 befindet sich eine Blende 29, die die
Rückwirkungskammer 37 über eine Bohrung 39 der Lenkspindel 2
mit dem Innenraum 21 und damit auch mit dem Tank 7 verbindet.
Die Rückwirkungskammer 37 ist durch eine Dichtanordnung 43 im
Kolben 32 und eine weitere Dichtanordnung 44 im Deckel 35
abgedichtet.
Die in Fig. 1 gezeichnete Druckleitung 9 steht außer mit
der Ringnut 10 über ein Elektromagnetventil 38 und eine
Leitung 40 mit der Rückwirkungskammer 37 in Verbindung. Bei
niedriger Fahrgeschwindigkeit ist das Magnetventil 38
geschlossen. Bei einer Relativverdrehung des Drehschiebers 5
gegenüber der Ventilbuchse 6 muß zum Ansteuern des
Stellmotors 17 lediglich der Drehstab 3 verdreht werden, wozu
die Axialkraft kommt, die von den auf den Schrägflächen 26,
26A und 27, 27A auflaufenden Wälzkörpern 30 (Fig. 2,
gestrichelte Linie) erzeugt wird. Durch diese Axialkraft
verschiebt sich der Rückwirkungskolben 32 um einen geringen
Betrag gegen die Feder 31. Diese Axialkraft ist noch
verhältnismäßig klein, da ja beispielsweise beim Einparken
ein Ansprechen des Drehschieberventils 5, 6 mit einer
geringen Verdrehkraft am Lenkhandrad möglich sein soll.
Fährt man mit höherer Geschwindigkeit, dann öffnet das
Magnetventil und es fließt über die Leitung 40 ein
geschwindigkeitsabhängiger Ölstrom zur Rückwirkungskammer 37.
Der durch die Blende 29 erzeugte Staudruck wirkt dabei als
Rückwirkungsdruck auf eine Stirnfläche 41 des
Rückwirkungskolbens 32. Dieser Rückwirkungsdruck addiert sich
zur Kraft der Feder 31 hinzu. Um die Zentriereinrichtung 25
zu überwinden und das Drehschieberventil 5, 6 auszusteuern,
benötigt der Fahrer jetzt mehr Handkraft. Diese von der
Fahrgeschwindigkeit abhängige, zusätzlich zu überwindende
Verdrehkraft vermittelt bei schneller Fahrt das sogenannte
Lenkgefühl. Die Hilfskraftlenkung wird sozusagen steifer.
Zur Begrenzung des Rückwirkungsdruckes ab einer
bestimmten Geschwindigkeit kann man ein Abschneidventil 42
vorsehen (Fig. 1).
Bezugszeichen
1 Ventilgehäuse
2 Lenkspindel
3 Drehstab
4 Abtriebswelle
5 Drehschieber
6 Ventilbuchse
7 Tank
8 Hochdruckpumpe
9 Druckleitung
10 Ringnut
11 Bohrung
12 Zulaufnuten
13 Ringnut
14 Ringnut
15 Druckleitung
16 Druckleitung
17 Stellmotor
18 Rücklaufnuten
19 -
20 Bohrungen
21 Innenraum
22 Bohrung
23 Kammer
24 Zentrierstück
25 Zentriereinrichtung
26, 26A Schrägflächen
27, 27A Schrägflächen
28 Käfig
29 Blende
30 Wälzkörper
31 Feder
32 Rückwirkungskolben
33 Axialführung
34 Kugeln
35 Deckel
36 Nadellager
37 Rückwirkungskammer
38 Magnetventil
39 Bohrung
40 Leitung
41 Stirnfläche von 32
42 Abschneidventil
43 Dichtanordnung
44 Dichtanordnung
2 Lenkspindel
3 Drehstab
4 Abtriebswelle
5 Drehschieber
6 Ventilbuchse
7 Tank
8 Hochdruckpumpe
9 Druckleitung
10 Ringnut
11 Bohrung
12 Zulaufnuten
13 Ringnut
14 Ringnut
15 Druckleitung
16 Druckleitung
17 Stellmotor
18 Rücklaufnuten
19 -
20 Bohrungen
21 Innenraum
22 Bohrung
23 Kammer
24 Zentrierstück
25 Zentriereinrichtung
26, 26A Schrägflächen
27, 27A Schrägflächen
28 Käfig
29 Blende
30 Wälzkörper
31 Feder
32 Rückwirkungskolben
33 Axialführung
34 Kugeln
35 Deckel
36 Nadellager
37 Rückwirkungskammer
38 Magnetventil
39 Bohrung
40 Leitung
41 Stirnfläche von 32
42 Abschneidventil
43 Dichtanordnung
44 Dichtanordnung
Claims (6)
1. Drehschieberventil, insbesondere für hydraulische
Hilfskraftlenkungen, mit folgenden Merkmalen:
- - eine in einem Gehäuse gelagerte Ventilbuchse (6) umschließt einen Drehschieber (5);
- - die Ventilbuchse (6) steht mit einer Abtriebswelle (4) und der Drehschieber (5) mit einer ein Lenkhandrad tragenden Lenkspindel (2) in Verbindung;
- - zwischen der Ventilbuchse (6) und dem Drehschieber (5) ist ein Drehstab (3) eingesetzt;
- - zwischen der Ventilbuchse (6) und dem Drehschieber (5) ist eine Wälzeinrichtung (25) vorgesehen, die aus Schrägflächen (26, 26A; 27, 27A) mit dazwischenliegenden Wälzkörpern (30) und einer Feder (31) besteht zur exakten Mitteneinstellung des Drehschieberventils (5, 6);
- - die auf die Wälzkörper (30) einwirkende Kraft der Feder (31) lädt sich überlagern durch eine in einer Rückwirkungskammer (37) wirkende veränderliche Druckkraft, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - zwischen der Feder (31) und den Wälzkörpern (30) ist ein Rückwirkungskolben (32) eingebaut und
- - die Rückwirkungskammer (37) liegt zwischen dem Rückwirkungskolben (32) und einem Deckel (35), wobei die Rückwirkungskammer (37) zugleich die Feder (31) aufnimmt.
2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sich die Feder (31) über
ein Nadellager (36) am Rückwirkungskolben (32) abstützt.
3. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Rückwirkungskolben (32) in einer Axialführung (33) auf
Kugeln (34) verschiebbar ist.
4. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die mit dem
Drehschieber (5) zusammenwirkenden Schrägflächen (27, 27A)
in ein Zentrierstück (24) eingearbeitet sind, das mit dem
Rückwirkungskolben (32) nach dem Ausrichten auf die
hydraulische Mitte fest verbunden ist.
5. Drehschieberventil nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zentrierstück (24)
durch Laserschweißen am Rückwirkungskolben (32) befestigt ist.
6. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Rückwirkungskammer (37) über eine Blende (29) mit dem
Rücklauf verbunden ist.
Priority Applications (6)
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JP50183794A JP3382943B2 (ja) | 1992-06-24 | 1993-06-21 | 特にパワーステアリング装置の回転弁 |
PCT/EP1993/001570 WO1994000329A1 (de) | 1992-06-24 | 1993-06-21 | Drehschieberventil, insbesondere für hilfskraftlenkungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4220624A DE4220624A1 (de) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Drehschieberventil, insbesondere für Hilfskraftlenkungen |
Publications (1)
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Family
ID=6461689
Family Applications (2)
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DE4220624A Withdrawn DE4220624A1 (de) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Drehschieberventil, insbesondere für Hilfskraftlenkungen |
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