DE4420746C2 - Lenkventil - Google Patents
LenkventilInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed
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Description
Die Erfindung betrifft ein Lenkventil zur Versorgung eines Stellgliedes mit
Hydraulikdruck, bestehend aus einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle,
einer die Eingangswelle umgebenden Ventilhülse und einer durch Druck
beaufschlagbaren, ein Zentriermoment erzeugenden Reaktionsvorrichtung.
Lenkventile der vorstehend beschriebenen Art werden insbesondere in
Servolenk-Systemen eingesetzt. Eine mit einer Lenkstange verbundene
Eingangswelle wirkt hydraulisch mit einer sie umgebenden Ventilhülse
zusammen, die ihrerseits mit einer mit einem Ritzel versehenen Ausgangswelle
verbunden ist. Das Ritzel wirkt auf die Zahnstange einer Lenkung. Von einer
Pumpe wird Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch das System gepumpt. Bei
einer relativen Verdrehung der Eingangswelle zur Ventilhülse wird
Hydraulikdruck einem Hydraulikmotor zugeführt, welcher die
Zahnstangenbewegung in eine der beiden möglichen Richtungen unterstützt.
Eine durch Druck beaufschlagbare Reaktionsvorrichtung ist an dem System
angeordnet, um ein Zentriermoment zu erzeugen. Üblicherweise wird zu
diesem Zweck ein mit einer Druckfeder beaufschlagter Reaktionskolben
verwendet, der zusätzlich beispielsweise geschwindigkeitsabhängig mit
Hydraulikdruck beaufschlagbar sein kann, wodurch das zu überwindende
Drehmoment zur Verdrehung der Eingangswelle relativ zur Ventilhülse
geschwindigkeitsabhängig variiert wird. Derartige vorbekannte
Reaktionskolben sind drehfest gegenüber der Eingangswelle mittels Kugeln
fixiert, die in auf der Eingangswelle angeordneten Längsnuten geführt werden.
Weiterhin ist der Reaktionskolben durch eine Druckfeder in Richtung
Ventilhülse vorgespannt. An der zum Reaktionskolben weisenden Stirnfläche
der Ventilhülse ist ein sogenannter Erweiterungskolben angeordnet, der
zusammen mit der gegenüberliegenden Stirnfläche des Reaktionskolbens eine
elastische Drehmitnahme bildet. Zu diesem Zweck sind an den sich
gegenüberliegenden Stirnflächen des Erweiterungskolbens und des
Reaktionskolbens V-förmige Nuten angeordnet, in welche Kugeln eingesetzt
sind. Wird auf die Eingangswelle ein Drehmoment aufgebracht, wird dieses
über den Reaktionskolben und die elastische Drehmitnahme auf die Ventilhülse
übertragen. Durch die in den V-förmigen Nuten angeordneten Kugeln der
elastischen Drehmitnahme, Kugelkupplung genannt, wird das Drehmoment in
eine axiale Kraft umgesetzt, welche gegen die Federkraft der den
Reaktionskolben beaufschlagenden Feder wirkt. Sobald diese von der
Kugelkupplung erzeugte Axialkraft die gegenwirkende Federkraft übersteigt,
wird der Reaktionskolben von der Ventilhülse axial wegbewegt und eine
relative Verdrehung zwischen Eingangswelle und Ventilhülse ermöglicht. Eine
Variation des Drehmomentes kann dadurch erzeugt werden, daß ein
einstellbarer Hydraulikdruck auf die der Feder gegenüberliegende Seite des
Reaktionskolbens gebracht wird.
Neben der an sich unzulänglichen Kopplung zwischen Eingangswelle und
Reaktionskolben, welche ein Bearbeiten der Eingangswelle zur Erzeugung von
Längsnuten erforderlich macht und eine mechanische Schwächung und einen
großen Herstellungsaufwand bedeutet, ist eine die Axialbewegung des
Reaktionskolbens gegenüber der Eingangswelle erlaubende, eine relative
Verdrehung des Reaktionskolbens gegenüber der Eingangswelle jedoch
verhindernde Nuten-/Kugelanordnung praktisch nicht ohne Spiel herstellbar.
Darüber hinaus müssen die vielen unterschiedlichen Einzelelemente in eine
mechanische Grundeinstellung zur Montage gebracht werden, was aufgrund
der vielen relativ bewegbaren Elemente schwierig ist. Weiterhin ist die
Abdichtung schwierig, da die Reaktionskolbenoberseite gegen den durch die
Eingangswelle geführten Tankrücklauf abgedichtet werden muß.
Üblicherweise werden die Hydraulikmittelleitungen für den System- bzw.
Arbeitsdruck zwischen der Ventilhülse und der Eingangswelle geführt,
während zumindest die Tankrücklaufleitung durch die Eingangswelle
hindurchgeführt ist. Hydraulikdruckabhängige Reaktionselemente werden mit
einem von außen über besondere Leitungen herangeführten Druck
beaufschlagt.
Wird beispielsweise ein durch eine Spiralfeder druckbeaufschlagter
Reaktionskolben zur Zentrierung verwendet, hängt die sich ergebende
Reaktionskolbenvorspannung von der Qualität der Ventilvormontage ab. Es
entsteht eine unerwünschte Streubreite der einzustellenden
Federvorspannung. Wegen der Verwendung der Spiralfeder ist darüber hinaus
die Federkraft gegen den Reaktionskolben nicht konzentrisch. Es ergeben sich
somit Verschränkungen des Ventils, die sich in Form von Reibung gegen die
Eingangswelle bis hin zu Hysteresisproblemen auswirken.
Die gattungsbildende DE 37 39 848 A1 offenbart ein Drehschieberventil für
hydraulische Hilfskraftanlagen, wobei eine Rückwirkungseinrichtung im
Drehschieberventil integriert ist und der Rückwirkungsdruck in einem großen
Bereich variierbar ist. Dazu sind in Radialbohrungen des Drehschiebers
Rückwirkungskolben geführt und stützen sich unter der Belastung von
Zentrierfedern über Wälzkörper an dachförmigen Schrägflächen der
Ventilbuchse ab. Die die Rückwirkungskolben enthaltenen Radialbohrungen
haben über eine Zulaufbohrung und eine Ringnut mit einer Hochdruckpumpe
Verbindung. Eine konzentrische Axialbohrung enthält einen durch einen
Elektromagnet betätigbaren Kolben, der den Rückwirkungsdruck verändern
kann. Der Kolben enthält außerdem ein Abschneidventil zur Begrenzung des
Rückwirkungsdruckes. Dieses Drehschieberventil ist in einem gesonderten
Ventilgehäuse untergebracht.
Die DE 36 90 102 C2 offenbart eine Servolenkvorrichtung mit einer
Vorrichtung zur Änderung der Servolenkcharakteristik. Aufgrund der
Feststellung, daß als Ursache von Schräglenktendenzen
Fertigungsungenauigkeiten bei Zentriereinrichtungen vorliegen, wird eine eine
zusätzliche Baulänge und eine gesonderte Druckmittelzuführung benötigende
Zentriereinrichtung vorgeschlagen, wobei eine in einem Gehäuse ausgebildete
Ringnut der Druckmittelzuführung zu radialwirkenden Kolben dient, wird
vorgeschlagen, daß die Nuten, auf welche die Kolben wirken, zwischen ihren
schrägen Flanken jeweils eine Grundfläche aufweisen, auf die das innere Ende
des jeweiligen Kolbens als Abschluß von dessen Bewegung aufsetzbar ist.
Die DE 36 26 101 A1 offenbart ein Lenkventil, bei welchem ein angetriebenes
Teil mit einem antreibenden Teil durch ein spanloses Kaltumformverfahren
verbunden ist.
Neben den beschriebenen Nachteilen wie schwere mechanische
Einstellbarkeit, einem großen Bauteileaufwand und einer schwierigen
hydraulischen Abdichtung besteht ein Nachteil vorbekannter Lenkventile der
gattungsgemäßen Art darin, daß wegen der zusätzlichen, im wesentlichen
axial wirkenden Reaktionselemente die Baugröße, insbesondere die Baulänge
nicht reduziert werden kann.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Lenkventil der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß die oben
genannten Nachteile vermieden werden und das Lenkventil wirtschaftlicher
herstell- und montierbar, praktisch wartungsfrei und störunanfällig ist und
hinsichtlich der Baulänge gegenüber herkömmlichen Lenkventilen verkleinert
werden kann.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Lenkventil
dadurch verbessert, daß die Reaktionsvorrichtung zwischen Eingangswelle
und Ventilhülse integriert ist und ventilhülsenseitig eine durch einen in die
Ventilhülse eingepreßten Sechskantring gebildete Sechs
kant-Innenflächenausbildung aufweist.
Durch die Anordnung eines radial wirkenden Reaktionselementes wird in erster
Linie der gesamte Bauteilbedarf zur Umlenkung von Drehmomenten in
Axialkräfte vermieden. Darüber hinaus wird die mechanische Einstellung
erheblich vereinfacht, da Bauteile nicht mehr gleichzeitig in einer relativen
Winkelposition und einer relativen Axialposition zueinander eingerichtet
werden müssen. Die in radialer Richtung wirkende Reaktionsvorrichtung kann
zwischen Eingangswelle und Ventilhülse positioniert werden, so daß das
Lenkventil gegenüber herkömmlichen Lenkventilen erheblich verkürzt
ausgeführt werden kann. Weiterhin ist die Abdichtung vereinfacht. Durch die
Anordnung der Druckmittelleitungen und dem Tankrücklauf zwischen
Eingangswelle und Ventilhülse werden keine zusätzlichen Dichtmittel benötigt,
um weitere Bauelemente wie beispielsweise herkömmliche Reaktionselemente
abzudichten.
In vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen, daß das Radialkräfte ausübende
Reaktionselement durch ein Federelement druckbeaufschlagt ist. Auf diese
Weise kann eine einfache mechanische Mittenzentrierung des Lenkventils
bewirkt werden. Ein federbeaufschlagtes Reaktionselement übt eine zwischen
Eingangswelle und Ventilhülse wirkende Radialkraft aus. So kann
beispielsweise durch die einfache Ausbildung einer Nockenbahn an der
Ventilhülseninnenwandung eine Trennung zwischen Bereichen hohen Drucks
und Bereichen geringen Drucks bewirkt werden, wodurch eine Zentrierung
ermöglicht ist. Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß das Reaktionselement
durch Hydraulikdruck beaufschlagt ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich,
die in radialer Richtung wirkenden Kräfte in Abhängigkeit von
Hydraulikdruckparametern zu regeln, beispielsweise
geschwindigkeitsabhängig. Gemäß einem Vorschlag der Erfindung wird das
Reaktionselement durch einen Steuerdruck beaufschlagt, welcher in besonders
vorteilhafter Weise durch eine Axialbohrung in der Eingangswelle zugeführt
wird.
Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß das Reaktionselement wenigstens einen
zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse angeordneten Kolben
aufweist, der druckabhängig in radialer Richtung bewegbar ist. Gemäß einem
alternativen Vorschlag der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das
Reaktionselement zwischen der Eingangswelle und der Ventilhülse
angeordnete Kugeln aufweist. Diese können wie die Kolben druckabhängig
radial bewegt werden. In vorteilhafter Weise wird vorgeschlagen, daß die
Kugeln ventilhülsenseitig in einem Sechskantring angeordnet sind.
Beispielsweise können drei Kugeln in entsprechenden Nuten oder Bohrungen
der Eingangswelle angeordnet und ventilhülsenseitig in einem wie
vorgeschlagenen Sechskantring gehalten sein. Unter Druckbeaufschlagung
werden die Kugeln bemüht sein, auf den Sechskantring ein Drehmoment
auszuüben, bis jede der Kugeln in einer Ecke des Sechskants zur Anlage
kommt. Ein Verdrehen der Eingangswelle relativ zur Ventilhülse erfordert dann
ein Drehmoment, welches eine den auf die Kugel wirkenden Druck
übersteigende Kraft erzeugen kann. In vorteilhafter Weise sind die Kugeln in
der Eingangswelle in Bohrungen angeordnet, die in Winkeln von 120°
zueinander in einer radialen Ebene der Eingangswelle ausgebildet sind.
Gemäß einem Vorschlag der Erfindung sind die Eingangswelle und die
Ausgangswelle mittels eines Torsionsstabes miteinander verbunden.
Das erfindungsgemäße Lenkventil zeichnet sich dadurch aus, daß es in sehr
einfachen Zentrierverfahren montiert werden kann. Das in radialer Richtung
wirkende Kräfte ausübende Reaktionselement braucht zur Montage nach dem
Einsetzen nur unter Druck gesetzt werden, so daß sich die aufgrund der
Radialkräfte ergebende neutrale Verdrehposition zwischen Ventilhülse und
Eingangswelle einstellen läßt, die rein mechanisch einer maximalen
Ausrückposition der bewegbaren Bauteile des Reaktionselementes entspricht.
Dann läßt sich beispielsweise der Sechskantring relativ zur Ventilhülse
arretieren, wodurch das Lenkventil mechanisch eingestellt ist. Durch die
Verwendung einfacher Reaktionselemente wird das erfindungsgemäße
Lenkventil sehr kostengünstig und einfach herstellbar. Werden beispielsweise
in Bohrungen in der Eingangswelle einsetzbare Kugeln verwendet, die in einem
Sechskantring laufen, der mit der Ventilhülse verbunden wird, sind die
genannten Bauteile bereits die einzigen Zusatzbauteile. Die Abdichtung wird
wegen der Trennung der Leitungsbereiche zwischen Eingangswelle und
Ventilhülse und der bedarfsweisen Führung von Steuerdruck durch die
Axialbohrung der Eingangswelle erheblich vereinfacht.
In der einfachsten Ausführungsform können federbelastete Kugeln zwischen
Eingangswelle und Ventilhülse angeordnet werden, wobei die Ventilhülse
beispielsweise an der Innenwandung in Art eines Sechskantringes ausgebildet
ist. Hierdurch wird eine Mittenzentrierung des Lenkventils bewirkt, so daß
herkömmliche Torsionselemente nicht mehr erforderlich sind. In einer weiteren
Ausführung können die Kugeln lose in Bohrungen der Eingangswelle
eingesetzt und ventilhülsenseitig in einer sechskantringartigen Bahn geführt
werden. Der durch das Innere der Eingangswelle geführte Steuerdruck bewirkt
dann bei Druckaufbau zunächst eine Positionierung des Ventils in
Neutralstellung. Um eine leckagefreie Verbindung zwischen der
Ausgangswelle und der Steuerhülse herzustellen, können diese in einer
hydraulisch balancierten Position miteinander verpreßt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische, teilgeschnittene Seitenansicht eines
Ausführungsbeispiels eines Lenkventils und
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1.
Das in den Figuren gezeigte Lenkventil 1 umfaßt eine Eingangswelle 2, die mit
einem nicht gezeigten Lenkgestänge verbunden ist, sowie eine Ausgangswelle
3, die über ein nicht gezeigtes Ritzel mit einer Zahnstange verbunden ist. Die
Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 sind über einen Torsionsstab 4
miteinander verbunden. Die Ausgangswelle 3 ist mit einer Ventilhülse 5
verbunden, die die Eingangswelle 2 umgibt. Die Ventilhülse 5 kann je nach
baulicher Ausgestaltung auch als integriertes Bauteil mit der Ausgangswelle 3
gebildet sein. Zwischen der Eingangswelle 2 und der Ventilhülse 5 werden die
Druckmittelleitungen für den System- bzw. Arbeitsdruck und den Tankrücklauf
geführt. Zwischen der Eingangswelle 2 und der Ventilhülse 5 ist eine
Reaktionsvorrichtung 6 angeordnet, mit welcher radial wirkende Kräfte
ausgeübt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist am freien Ende der
Ventilhülse 5 ein Sechskantring 9 angeordnet und mit der Ventilhülse 5 an der
Verbindung 10 verbunden. In dem Bereich, mit welchem die Eingangswelle 2
innerhalb des Sechskantringes 9 angeordnet ist, sind in der Eingangswelle 2
Bohrungen 7 ausgeführt, in welche Kugeln 8 eingesetzt sind. Die Kugeln 8
bewegen sich entlang der Sechskantbahn 11 im Inneren des Sechskantringes
9. Hinter der druckmitteldichten Verbindung 12 zwischen der Ventilhülse 5
und der Ausgangswelle 3 ist eine Bohrung 13 angeordnet, über welche
Steuerdruck in das Innere der Eingangswelle geführt werden kann. Dieser
Steuerdruck wirkt auf die in das Innere der Eingangswelle 2 zeigenden
Oberflächen der Kugeln 8 und drückt diese nach außen. Unter Druck sind die
Kugeln bestrebt, in die Ecken der Sechskantbahn 11 zu gelangen, wodurch
das Ventil zentriert wird. Ja nach Steuerdruck ist ein entsprechendes
Drehmoment zur relativen Verdrehung von Eingangswelle 2 zur Ventilhülse 5
erforderlich, wodurch die Kugeln 8 gegen den auf sie radial wirkenden Druck
in die Bohrungen in der Eingangswelle hineingedrückt werden müssen, um
sich entlang der Sechskantbahn 11 zu bewegen. Dieses druckabhängige
Drehmoment erfordert somit druckabhängige Steuerkräfte. Damit können in
Abhängigkeit diverser Parameter, beispielsweise der Geschwindigkeit, die
Lenkkräfte bestimmt werden. Die nicht durch Kugeln besetzten Enden des
Sechskantringes werden zur Bildung von Rücklaufleitungen verwendet.
Beim Zusammensetzen des gezeigten Lenkventils brauchen die einzelnen
Bauteile nur in axialer Richtung relativ zueinander positioniert zu werden.
Anschließend kann durch Aufbringen eines Systemdrucks die Ventilhülse
relativ zur Eingangswelle hydraulisch zentriert werden. Anschließend kann die
Ventilhülse 5 an der Verbindung 12 beispielsweise durch Pressen mit der
Ausgangswelle 3 verbunden werden. Danach ist das Lenkventil 1 mechanisch
zu zentrieren.
Werden zusätzlich zum Systemdruck noch andere, die Kugeln 8
vorspannenden Mittel wie beispielsweise Federn oder dergleichen eingesetzt,
kann unter Umständen auf den Torsionsstab 4 verzichtet werden. Aufgrund
der Tatsache, daß keine axial wirkenden Reaktionselemente erforderlich sind,
kann neben der Reduktion auf eine Minimalzahl von Bauteilen auch die
Baulänge verkürzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Lenkventil
2 Eingangswelle
3 Ausgangswelle
4 Torsionsstab
5 Ventilhülse
6 Reaktionsvorrichtung
7 Bohrung
8 Kugel
9 Sechskantring
10 Verbindung
11 Sechskantbahn
12 Verbindung
13 Bohrung
2 Eingangswelle
3 Ausgangswelle
4 Torsionsstab
5 Ventilhülse
6 Reaktionsvorrichtung
7 Bohrung
8 Kugel
9 Sechskantring
10 Verbindung
11 Sechskantbahn
12 Verbindung
13 Bohrung
Claims (7)
1. Lenkventil zur Versorgung eines Stellgliedes mit Hydraulikdruck,
bestehend aus einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einer die
Eingangswelle umgebenden Ventilhülse und einer durch Druck
beaufschlagbaren, ein Zentriermoment erzeugenden
Reaktionsvorrichtung, wobei die Reaktionsvorrichtung (6) eine zwischen
der Eingangswelle (2) und der Ventilhülse (5) radial wirkende Kraft
ausübt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Reaktionsvorrichtung zwischen Eingangswelle und Ventilhülse
integriert ist und ventilhülsenseitig eine durch einen in die Ventilhülse
eingepreßten Sechskantring gebildete Sechskant-Innenflächenausbildung
aufweist.
2. Lenkventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionsvorrichtung durch einen Steuerdruck beaufschlagt ist.
3. Lenkventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Steuerdruck durch eine in der Eingangswelle (2) ausgebildete, axial
verlaufende Bohrung zuführbar ist.
4. Lenkventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reaktionsvorrichtung ventilhülsenseitig eine
Steuerkurven-Innenflächenausbildung aufweist.
5. Lenkventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reaktionsvorrichtung drei Kugeln aufweist, die
in drei im Winkel von 120° in der Eingangswelle angeordnete Bohrungen
(7) angeordnet sind.
6. Lenkventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (2) mit der Ausgangswelle (3)
über einen Torsionsstab (4) verbunden ist.
7. Lenkventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilhülse auf die Ausgangswelle aufgepreßt
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944420746 DE4420746C2 (de) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Lenkventil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944420746 DE4420746C2 (de) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Lenkventil |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4420746A1 DE4420746A1 (de) | 1995-12-21 |
DE4420746C2 true DE4420746C2 (de) | 1997-10-02 |
Family
ID=6520544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944420746 Expired - Fee Related DE4420746C2 (de) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Lenkventil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO1987001164A1 (en) * | 1985-08-13 | 1987-02-26 | Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag | Rotary transmission element for steering mechanism in particular for motor vehicles |
DE3739848C2 (de) * | 1986-12-06 | 1996-09-05 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Drehschieberventil für hydraulische Hilfskraftlenkungen |
DE4139506C2 (de) * | 1990-11-29 | 1996-10-02 | Bishop A E | Drehschieberventil für Servolenkungen |
KR100237965B1 (ko) * | 1991-05-24 | 2000-01-15 | 박스터 존 | 동력조향장치용 로터리밸브 |
-
1994
- 1994-06-15 DE DE19944420746 patent/DE4420746C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4420746A1 (de) | 1995-12-21 |
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Legal Events
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