DE4325293B4 - Rotary slide valve, especially for power steering - Google Patents

Abstract

Drehschieberventil, insbesondere für hydraulische Hilfskraftlenkungen, mit folgenden Merkmalen:
– eine in einem Gehäuse gelagerte Ventilbuchse (1) umschließt einen Drehschieber (2);
– die Ventilbuchse (1) steht mit einer Abtriebswelle (4) und der Drehschieber (2) mit einer ein Lenkhandrad tragenden Antriebswelle (3) in Verbindung;
– die Antriebs- (3) und die Abtriebswelle (4) sind mit einem Drehstab (13) miteinander verbunden und begrenzt zueinander verdrehbar;
– zwischen der Ventilbuchse (1) und dem Drehschieber (2) ist eine Zentriereinrichtung (24, 25, 28, 29) vorgesehen;
– auf die Zentriereinrichtung wirkt eine veränderliche Druckkraft ein, die das Aussteuern des Drehschieberventils (1, 2) in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße erschwert,
– und ein durch eine Feder (27) belasteter Ringkolben (28) schließt eine Rückwirkungskammer (29) ab und
– der Ringkolben (28) stützt sich über einen Druckring (25) an den Wälzkörpern (24) ab, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
– der Drehschieber (2) hat einen segmentartigen...Rotary slide valve, in particular for hydraulic power steering systems, with the following features:
- A valve bushing (1) mounted in a housing encloses a rotary slide valve (2);
- The valve bushing (1) is connected to an output shaft (4) and the rotary valve (2) is connected to a drive shaft (3) carrying a steering handwheel;
- The drive (3) and the output shaft (4) are connected to each other with a torsion bar (13) and can be rotated to a limited extent;
- A centering device (24, 25, 28, 29) is provided between the valve bushing (1) and the rotary slide valve (2);
A variable pressure force acts on the centering device, which makes it difficult to control the rotary slide valve (1, 2) depending on an operating variable,
- And a ring piston (28) loaded by a spring (27) closes a reaction chamber (29) and
- The ring piston (28) is supported by a pressure ring (25) on the rolling elements (24), characterized by the following features:
- The rotary valve (2) has a segment-like ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil, gemäß dem Patentanspruch mit einer in einem Gehäuse gelagerten Ventilbuchse, die einen Drehschieber umschließt. Diese beiden Ventilbauteile sind zueinander begrenzt verdrehbar angeordnet, dabei steht die Ventilbuchse mit einer Abtriebswelle und der Drehschieber mit einer einer Lenkhandrad tragenden Antriebswelle (Lenkspindel) in Verbindung. Die Antriebs- und die Abtriebswelle sind über einen Drehstab miteinander verbunden und begrenzt zueinander verdrehbar. Zwischen der Ventilbuchse und dem Drehschieber ist eine Zentriereinrichtung vorgesehen, auf die eine veränderliche Druckkraft einwirkt, die das Aussteuern des Drehschieberventils in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße erschwert.The invention relates to a rotary slide valve, according to the claim with one in one case mounted valve bushing, which encloses a rotary valve. This the two valve components are arranged to be rotatable to a limited extent, the valve bushing with an output shaft and the rotary valve are there with a drive shaft carrying a steering handwheel (steering spindle) in connection. The input and output shafts are one Torsion bar connected to each other and rotatable to a limited extent. A centering device is located between the valve bushing and the rotary valve provided on a variable Compressive force acts on the control of the rotary slide valve dependent on complicated by a company size.

Ein gattungsgemäßes Drehschieberventil mit einer derartigen Zentriereinrichtung ist zum Beispiel aus einer in der EP 04 68 659 A2 beschriebenen Lenkeinrichtung bekannt. In der DE 24 04 580 C2 sind als Zentriereinrichtung in Radialbohrungen der Ventilbuchse diametral gegenüberliegende Kugeln geführt, die in Schrägflächennuten des Drehschiebers eingreifen. Die Kugeln werden in Abhängigkeit von einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck mehr oder weniger stark in die Schrägflächennuten hineingedrückt. Auf diese Weise erhält man eine am Lenkhandrad spürbare Rückwirkungskraft, die den Fahrbahnkontakt bei höheren Geschwindigkeiten verbessert. Außerdem soll sich durch die Zentriereinrichtung die exakte Mitte des Drehschiebers zur Ventilbuchse einstellen lassen. Die vom Druck einer fahrgeschwindig keitsabhängig angetriebenen Pumpe beaufschlagten Kugeln dichten in ihren Radialbohrungen wegen ihrer Linienberührung nur unzureichend ab, so daß bei geringen Pumpendrücken ein feinfühliger Aufbau des Rückwirkungsdruckes kaum möglich erscheint. Außerdem arbeitet die bekannte Zentriereinrichtung nur dann zufriedenstellend, wenn eine äußerst präzise Zuordnung der Schrägflächennuten und Radialbohrungen zum Nutensystem im Drehschieber und der Ventilbuchse eingehalten wird. Geringste Fertigungsfehler führen nämlich dazu, daß die Kugeln in der Neutralstellung des Drehschieberventils nicht gleichzeitig an beiden Flächen der Schrägflächennuten anliegen, wodurch diese auch kein in beiden Lenkrichtungen ausgeglichenes Rückstellmoment erzeugen können.A generic rotary slide valve with such a centering device is, for example, one in the EP 04 68 659 A2 described steering device known. In the DE 24 04 580 C2 are centered in radial bores of the valve bushing diametrically opposite balls which engage in inclined surface grooves of the rotary valve. The balls are pressed more or less strongly into the inclined surface grooves depending on a speed dependent on the vehicle speed. In this way, you get a noticeable reaction force on the steering wheel that improves road contact at higher speeds. In addition, the centering device should be able to set the exact center of the rotary valve to the valve bushing. The pressurized by the pressure of a speed-dependent pump driven balls seal insufficiently in their radial bores because of their line contact, so that a sensitive build-up of the reaction pressure hardly seems possible at low pump pressures. In addition, the known centering device only works satisfactorily if an extremely precise assignment of the inclined surface grooves and radial bores to the groove system in the rotary valve and the valve bushing is maintained. The slightest manufacturing errors cause the balls in the neutral position of the rotary slide valve not to lie against both surfaces of the inclined surface grooves at the same time, as a result of which they cannot generate a restoring torque that is balanced in both steering directions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckbeeinflußbare Zentriereinrichtung für Drehschieberventile zu schaffen, die bei einfacher Bauweise auf Druckänderungen möglichst feinfühlig anspricht.The invention has for its object a druckbeeinflußbare Centering device for rotary slide valves to create the simple design on pressure changes preferably responsive.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches gelöst. This task is due to the characteristics of the claim solved.

Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung hat der mit der Antriebswelle verbundene Drehschieber einen segmentartigen Fortsatz, der zwischen durch die Abtriebswelle gebildete, radial gegenüberliegende Mitnehmer greift. Durch dieses Ineinandergreifen werden zwischen dem Fortsatz und den Mitnehmern Aussparungen zur Aufnahme der Wälzkörper gebildet. In diesen Aussparungen sind Wälzkörper angeordnet, über die beim Einleiten eines Lenkmoments innerhalb eines Steuerspiels die Drehkraft von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen wird. Weiterhin ist ein durch eine Feder belasteter Ringkolben vorhanden, der eine Rückwirkungskammer abschließt und der sich über einen Druckring an den Wälzkörpern abstützt. Wird der Ringkolben außer durch die Federkraft über die Rückwirkungskammer, zum Beispiel mit einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck, beaufschlagt, so übt dieser über den Druckring auf die Wälzkörper eine Zentrierkraft aus. Die Zentrierkraft wirkt derart, daß ein Gegeneinanderverdrehen von Drehschieber und Ventilbuchse zum Ansteuern eines Druckes im zugehörigen Servomotor erschwert wird. Da nach einem Merkmal der Erfindung eine an den Wälzkörpern anliegende Fläche des Druckringes als eine nach innen geneigte Kegelfläche ausgeführt ist, wirkt auf die Wälzkörper eine nach innen gerichtete Kraft, die das Drehschieberventil in der Neutralstellung zu halten versucht. Die Herstellung der Aussparungen für die Aufnahme der Wälzkörper ist dabei gegenüber einem Drehschieberventil ohne zusätzliche Zentriereinrichtung einfach, da lediglich die mit der Abtriebswelle einstöckigen Mitnehmer beidseitig zu verkürzen sind.According to the main feature of the invention the rotary valve connected to the drive shaft has a segment-like Extension, the radial between formed by the output shaft opposing Driver picks up. Through this interlocking between the extension and the drivers formed recesses for receiving the rolling elements. Rolling elements are arranged in these recesses, via which when initiating a steering torque within a control game the Transfer torque from the input shaft to the output shaft becomes. There is also an annular piston loaded by a spring, which is a reaction chamber concludes and who is about supports a pressure ring on the rolling elements. Becomes the ring piston except through the spring force over the reaction chamber to Example with a vehicle speed-dependent pressure, so practice this about the pressure ring on the rolling elements Centering force. The centering force acts in such a way that it turns against one another of rotary valve and valve bushing for controlling a pressure in the associated Servo motor is difficult. Since according to a feature of the invention against the rolling elements area the pressure ring is designed as an inwardly inclined conical surface, acts on the rolling elements inward force that the rotary valve in the neutral position tried to keep. The making of the recesses for the reception of the Rolling element is opposite a rotary slide valve without additional centering device, since only the drivers on one side with the output shaft on both sides To shorten are.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand vereinfachter Zeichnungen näher erläutert.Below is an embodiment the invention with reference to simplified drawings.

Es zeigen:Show it:

1 einen Längsschnitt durch ein Drehschieberventil bei weggelassenem Ventilgehäuse; 1 a longitudinal section through a rotary slide valve with the valve housing omitted;

2 einen Schnitt nach der Linie II-II der 1 und 2 a section along the line II-II of 1 and

3 einen Schnitt nach der Linie III-III der 2. 3 a section along the line III-III of 2 ,

Das in der Zeichnung dargestellte Drehschieberventil ist in seinem Grundaufbau bekannt, so daß nachfolgend hauptsächlich auf die für die Erfindung wesentlichen Bauteile eingegangen wird. In einem nicht gezeichneten Ventilgehäuse ist als äußeres Ventilelement eine Ventilbuchse 1 angeordnet, die einen Drehschieber 2 umschließt. Der Drehschieber 2 ist einteiliges Bauteil einer Antriebswelle 3, die die Funktion einer Lenkspindel hat. Die Ventilbuchse 1 ist mit einer Antriebswelle 4 verbunden, die ein Lenkritzel trägt. Ein Drehstab 5 verbindet die Antriebswelle 3 mit der Abtriebswelle 4, so daß innerhalb eines vorgegebenen Steuerspiels eine Relativverdrehung dieser beiden Wellen gegeneinander möglich ist. Die Ventilbuchse 1 und der Drehschieber 2 bilden in bekannter Weise ein Drehschieberventil mit zusammenwirkenden Steuernuten. Eine an einen Tank 6 angeschlossene Hochdruckpumpe steht über eine Druckleitung 9 und eine zentrale Ringnut 8 mit Zulaufbohrungen 10 der Ventilbuchse 1 in Verbindung. Beim Verdrehen des Drehschieberventils 1, 2 können die Zulaufbohrungen 10 über die Steuernuten und zugehörige Bohrungen an eine Ringnut 11 bzw. 12 angeschlossen werden, die zu einem nicht gezeichneten Stellmotor führen. Ein Innenraum 13 des Drehschiebers 2 steht über eine Bohrung 14 der Ventilbuchse 1 mit dem Tank 6 in Verbindung.The basic structure of the rotary slide valve shown in the drawing is known, so that the components that are essential to the invention are mainly dealt with below. In a valve housing, not shown, there is a valve bushing as the outer valve element 1 arranged that a rotary valve 2 encloses. The rotary valve 2 is a one-piece component of a drive shaft 3 which has the function of a steering spindle. The valve bushing 1 is with a drive shaft 4 connected, which carries a steering pinion. A torsion bar 5 connects the drive shaft 3 with the output shaft 4 , so that within egg nes predetermined control game a relative rotation of these two shafts against each other is possible. The valve bushing 1 and the rotary valve 2 form in a known manner a rotary slide valve with cooperating control grooves. One to a tank 6 connected high-pressure pump is via a pressure line 9 and a central ring groove 8th with inlet holes 10 the valve bushing 1 in connection. When turning the rotary slide valve 1 . 2 can the inlet holes 10 via the control grooves and associated bores to an annular groove 11 respectively. 12 connected, which lead to a servomotor not shown. An interior 13 of the rotary valve 2 stands over a hole 14 the valve bushing 1 with the tank 6 in connection.

Nach der Erfindung weist der Drehschieber 2 einen segmentartigen Fortsatz 15 auf, der in radial gegenüberliegende Mitnehmer 16 und 16A eingreift (2). Die Mitnehmer 16 und 16A sind einteilig mit dem von der Ventilbuchse 1 umfaßten Teil der Abtriebswelle 4. Durch den Fortsatz 15 und die Mitnehmer 16, 16A entstehen dreieckähnliche Aussparun gen 20, 21, 22 und 23, in welchen Wälzkörper 24 liegen. Bei einer Lenkbewegung wird zum Anregeln des Arbeitsdruckes der mit dem Drehschieber 2 einteilige Fortsatz 15 gegenüber den mit der Ventilbuchse 1 bzw. der Abtriebswelle 4 festen Mitnehmern 16, 16A relativ verdreht. Die Wälzkörper 24 versuchen dabei, nach außen zu. gleiten. Wie aus 3 ersichtlich, stützt sich an den Wälzkörpern 24 ein Druckring 25 mit einer nach innen gerichteten Kegelfläche 26 ab. Der Druckring 25 stützt sich an einem durch eine Feder 27 belasteten Ringkolben 28 ab. Die Feder 27 und der Ringkolben 28 liegen in einer Eindrehung der Ventilbüchse 1, so daß eine Rückwirkungskammer 29 entsteht.According to the invention, the rotary valve has 2 a segment-like extension 15 on, in the radially opposite driver 16 and 16A intervenes ( 2 ). The carriers 16 and 16A are in one piece with that of the valve bushing 1 included part of the output shaft 4 , Through the extension 15 and the carriers 16 . 16A triangle-like recesses are created 20 . 21 . 22 and 23 in which rolling elements 24 lie. During a steering movement, the rotary pressure is used to regulate the working pressure 2 one-piece extension 15 opposite the one with the valve bushing 1 or the output shaft 4 fixed carriers 16 . 16A relatively twisted. The rolling elements 24 trying to look outside. slide. How out 3 visible, is based on the rolling elements 24 a pressure ring 25 with an inward tapered surface 26 from. The pressure ring 25 is supported by a spring 27 loaded ring piston 28 from. The feather 27 and the ring piston 28 lie in a turn in the valve sleeve 1 so that a reaction chamber 29 arises.

Die in 1 gezeichnete Druckleitung 9 steht außer mit der zentralen Ringnut 8 über ein Magnetventil 30 und eine Leitung 31 mit der Rückwirkungskammer 29 in Verbindung. Damit sich in der Leitung 31 ein Druck aufbauen kann, sieht man noch eine Blende 32 vor. Bei niedriger Fahrgeschwindigkeit ist das Magnetventil 30 geschlossen. Bei einer Relativverdrehung des Drehschiebers 2 gegenüber der Ventilbuchse 1 muß zum Ansteuern des Stellmotors lediglich der Drehstab 5 verdreht werden, wozu noch die Axialkraft des federbelasteten Druckringes 15 durch die nach außen bewegten Wälzkörper kommt.In the 1 drawn pressure line 9 stands apart from the central ring groove 8th via a solenoid valve 30 and a line 31 with the reaction chamber 29 in connection. So that on the line 31 pressure can build up, you can still see an aperture 32 in front. The solenoid valve is at low driving speed 30 closed. With a relative rotation of the rotary valve 2 opposite the valve bushing 1 only the torsion bar must be used to control the servomotor 5 be twisted, including the axial force of the spring-loaded pressure ring 15 through the rolling elements moving outwards.

Fährt man mit höherer Geschwindigkeit, dann öffnet das Magnetventil 30 und es fließt über die Leitung 31 ein geschwindigkeitsabhängiger Ölstrom zur Rückwirkungskammer 29. Der durch die Blende 32 erzeugte Staudruck wirkt dabei in der Kammer 29 als Rückwirkungsdruck auf eine federseitige Stirnfläche des Ringkolbens 28. Dieser Rückwirkungsdruck addiert sich zur Kraft der Feder 27 hinzu, wobei die Wälz körper 24 durch die Kegelfläche des Druckringes 25 nach innen gedrückt werden. Um die Zentrierkraft zu überwinden und das Drehschieberventil auszusteuern, benötigt der Fahrer jetzt mehr Handkraft, so daß die Wälzkörper nach außen gleiten. Diese von der Fahrgeschwindigkeit abhängige, zusätzlich zu überwindende Verdrehkraft vermittelt bei schneller Fahrt das sogenannte Lenkgefühl. Die Hilfskraftlenkung fühlt sich steifer an. Zur Begrenzung des Rückwirkungsdruckes kann man ein Abschneidventil 33 vorsehen.If you drive at a higher speed, the solenoid valve opens 30 and it flows over the pipe 31 a speed-dependent oil flow to the reaction chamber 29 , The one through the aperture 32 generated back pressure acts in the chamber 29 as reaction pressure on a spring-side end face of the ring piston 28 , This reaction pressure is added to the force of the spring 27 added, the rolling body 24 through the conical surface of the pressure ring 25 be pushed inwards. In order to overcome the centering force and to control the rotary slide valve, the driver now needs more manual force so that the rolling elements slide outwards. This twisting force, which is dependent on the driving speed and must also be overcome, conveys the so-called steering feel when driving at high speed. The power steering feels stiffer. A cut-off valve can be used to limit the reaction pressure 33 provide.

11

Ventilbuchsevalve sleeve

22

Drehschieberrotary vane

33

Antriebswelledrive shaft

44

Abtriebswelleoutput shaft

55

Drehstabtorsion bar

66

Tanktank

77

Hochdruckpumpehigh pressure pump

88th

zentrale Ringnutcentral ring groove

99

Druckleitungpressure line

1010

Zulaufbohrunginlet bore

1111

Ringnutring groove

1212

Ringnutring groove

1313

Innenraum von 2inner space from 2

1414

Bohrungdrilling

1515

segmentartiger Fortsatzsegmental extension

1616

Mitnehmertakeaway

16A16A

MittnehmerMitt takers

1717

1818

1919

2020

Aussparungrecess

2121

Aussparungrecess

2222

Aussparungrecess

2323

Aussparungrecess

2424

Wälzkörperrolling elements

2525

Druckringpressure ring

2626

Kegelflächeconical surface

2727

Federfeather

2828

Ringkolbenannular piston

2929

RückwirkungskammerReaction chamber

3030

Magnetventilmagnetic valve

3131

Leitungmanagement

3232

Blendecover

3333

AbschneidventilAbschneidventil

Claims (1)

Drehschieberventil, insbesondere für hydraulische Hilfskraftlenkungen, mit folgenden Merkmalen: – eine in einem Gehäuse gelagerte Ventilbuchse (1) umschließt einen Drehschieber (2); – die Ventilbuchse (1) steht mit einer Abtriebswelle (4) und der Drehschieber (2) mit einer ein Lenkhandrad tragenden Antriebswelle (3) in Verbindung; – die Antriebs- (3) und die Abtriebswelle (4) sind mit einem Drehstab (13) miteinander verbunden und begrenzt zueinander verdrehbar; – zwischen der Ventilbuchse (1) und dem Drehschieber (2) ist eine Zentriereinrichtung (24, 25, 28, 29) vorgesehen; – auf die Zentriereinrichtung wirkt eine veränderliche Druckkraft ein, die das Aussteuern des Drehschieberventils (1, 2) in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße erschwert, – und ein durch eine Feder (27) belasteter Ringkolben (28) schließt eine Rückwirkungskammer (29) ab und – der Ringkolben (28) stützt sich über einen Druckring (25) an den Wälzkörpern (24) ab, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – der Drehschieber (2) hat einen segmentartigen Fortsatz (15), der zwischen durch die Abtriebswelle (4) gebildete und radial gegenüberliegende Mitnehmer (16 und 16A) greift und – durch dieses Ineinandergreifen werden zwischen dem Fortsatz (l5) und den Mitnehmern (16 und 16A) Aussparungen (20, 21, 22, 23) zur Aufnahme der Wälzkörper (24) gebildet.Rotary slide valve, in particular for hydraulic power steering systems, with the following features: - a valve bush mounted in a housing ( 1 ) encloses a rotary valve ( 2 ); - the valve bushing ( 1 ) stands with an output shaft ( 4 ) and the rotary valve ( 2 ) with a drive shaft carrying a steering handwheel ( 3 ) in connection; - the drive ( 3 ) and the output shaft ( 4 ) are with a torsion bar ( 13 ) connected to each other and rotatable to a limited extent; - between the valve bushing ( 1 ) and the rotary valve ( 2 ) is a centering device ( 24 . 25 . 28 . 29 ) intended; - A variable pressure force acts on the centering device, which causes the control of the rotary slide valve ( 1 . 2 ) depending on the size of a company, - and a spring ( 27 ) loaded ring piston ( 28 ) closes a reaction chamber ( 29 ) from time to time - the ring piston ( 28 ) is supported by a pressure ring ( 25 ) on the rolling elements ( 24 ), characterized by the following features: - the rotary valve ( 2 ) has a segment-like extension ( 15 ) between the through the output shaft ( 4 ) formed and radially opposite drivers ( 16 and 16A ) engages and - by this interlocking between the extension ( l5 ) and the carriers ( 16 and 16A ) Cutouts ( 20 . 21 . 22 . 23 ) to accommodate the rolling elements ( 24 ) educated.