DE102005058625A1

DE102005058625A1 - Drehschieberventil

Info

Publication number: DE102005058625A1
Application number: DE102005058625A
Authority: DE
Inventors: Peter Ertle
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Ein Drehschieberventil (1) für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen weist einen Drehstab (2), einen Drehschieber (3) und eine Steuerbuchse (4) auf. Der Drehschieber (3) weist dabei eine Drucknut (9) auf, welche mit unter Druck stehendem Hydraulikmedium versorgbar ist. In Abhängigkeit eines Lenkbefehls wird der Drehschieber (3) zu der Steuerbuchse (4) verschoben, sodass das unter Druck stehende Hydraulikmedium von der Drucknut zur hydraulischen Unterstützung einer Lenkbewegung einsetzbar ist. Der Drehschieber (3) bildet dabei einen Rücklaufraum (10) für das Hydraulikmedium aus, wobei von der Drucknut (9) wenigstens eine Bohrung (11) zu dem Rücklaufraum (10) führt und diese (bedarfsweise) durch ein Verschlusselement druckabhängig geöffnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Drehstab, einem Drehschieber und einer Steuerbuchse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein gattungsgemäßes Drehschieberventil ist aus der DE 197 40 352 A1 bekannt.

Derartige Drehschieberventile für Hilfskraftlenkungen enthalten in der Regel zwei Ventilelemente, die koaxial ineinander beweglich angeordnet und relativ zueinander verdrehbar sind. Dabei ist ein Ventilelement mit einem Ventil-Eingangsglied, beispielsweise einer Lenkhandhabe, verbunden und als Drehschieber ausgebildet. Das andere Ventilelement ist mit einem Ventil-Ausgangsglied, beispielsweise einem Ritzel, verbunden und als Steuerbuchse ausgeführt. Der Drehschieber kann in einer Axialbohrung der Steuerbuchse geführt sein und umgekehrt. Beide Ventilelemente weisen Steuer-Längsnuten auf, die wenigstens zu einem Teil in ihrer axialen Länge begrenzt sind und miteinander zusammenwirken zur Steuerung eines Hydraulikmediums zu und von Arbeitsräumen eines Hydraulikzylinders bzw. eines Servomotors. Zur Rückstellung der beiden Ventilelemente aus einer ausgelenkten Stellung in ihre Neutralstellung kann eine Drehstabfeder eingesetzt werden.

Der hydraulische Druck wird von einer Pumpe erzeugt, die das Hydraulikmedium einer Drucknut eines Drehschiebers zuführt. In Abhängigkeit eines Lenkbefehls werden der Drehschieber und die Steuerbuchse zueinander verdreht, sodass das unter Hochdruck stehende Hydraulikmedium von der Drucknut zur hydraulischen Unterstützung einer Lenkbewegung eingesetzt und einem Arbeitsraum des Servomotors zugeführt wird.

Aus verschiedenen Gründen, beispielsweise um eine Überhitzung einer den hydraulischen Druck erzeugenden Pumpe zu vermeiden, weisen die aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Drehschieberventile Druckbegrenzungseinrichtungen auf. Die bekannten Druckbegrenzungseinrichtungen werden in Form einer sogenannten Druckbegrenzungsventil-Patrone (DBV-Patrone) an einem Ventilgehäuse des Drehschieberventils angebracht. Die DBV-Patrone bzw. Bypassventil stellt gemäß dem Stand der Technik ein separates Bauteil dar, wodurch die Materialkosten und der Montageaufwand erhöht werden. Nachteilig ist darüber hinaus der zusätzliche Einbauraum, den die DBV-Patrone bzw. Bypassventil benötigt. Die DBV-Patrone öffnet ab einem definierten Druck (und in Sondervarianten als Bypassventil mit limitiertem Leckölstrom), in der Regel kurz vor Erreichen des maximalen Systemdrucks, eine Verbindung zwi schen dem Zulauf und dem Rücklauf. D.h. das unter Druck stehende Hydraulikmedium wird unter Umgehung des eigentlichen Drehschieberventils direkt zu einem Hydraulikbehälter bzw. der Druckmittelpumpe zurückgefördert. Von Nachteil ist dabei, dass wenn das Druckbegrenzungsventil eine Fehlfunktion hat bzw. defekt ist, ein Kurzschluss zwischen Zu- und Rücklauf entstehen kann. Das kann in der Konsequenz bedeuten, dass in den Arbeitsräumen der Hydraulikzylinder kein hydraulischer Druck mehr aufgebaut werden kann und somit die Servolenkfunktion ausfällt. Gemäß dem Stand der Technik muss dies durch entsprechend aufwändige Maßnahmen verhindert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen zu schaffen, das die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik löst, wobei die Bauraumanforderungen, die Kosten für die Bauteile und der notwendige Montageaufwand minimiert werden sollen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.

Die von der Drucknut zu dem Rücklaufraum führende Bohrung, die somit eine Bypassverbindung darstellt, erfüllt dieselbe Funktion wie die gemäß dem Stand der Technik eingesetzte DBV-Patrone bzw. Bypassventil. Im Unterschied zu der Druckbegrenzungsventil-Patrone erfordert die erfindungsgemäße Lösung jedoch keinen zusätzlichen Bauraum, verursacht deutlich geringer Montagekosten und reduziert die Bauteilvielfalt. Die erfindungsgemäße Lösung weist eine hohe Stabilität und Ausfallsicherheit auf. Das Anbringen von zusätzlichen Angussaugen am Ventilgehäuse, wie dies gemäß dem Stand der Technik notwendig ist, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht erforderlich. Da es sich bei Drehschieberventilen um Serienteile mit hohen Stückzahlen handelt, sind Handling- und Kostenvorteile besonders relevant.

Durch die erfindungsgemäße Lösung sind die gleichen Anforderungen wie bei dem System gemäß dem Stand der Technik erfüllt, z. B. Pumpenschonung am Hubende bzw. im DBV-Betrieb und Temperatursenkung im System durch den durch die Bohrung fließenden Kreislauf des Hydraulikmediums. Durch die beschriebenen Lösungen können auch Druckspitzen vermieden werden.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Rücklaufraum im wesentlichen durch den Innenraum des Drehschiebers ausgebildet ist. Drehschieber weisen im allgemeinen eine im wesentlichen zylindrische, koaxial angeordnete Bohrung auf, in der eine Drehstabfeder verläuft. Dieser Innenraum des Drehschiebers kann nun in einfacher Weise mit einem Rücklauf verbunden werden, der zu einem Druckmittelbehälter bzw. der Eingangsseite einer Servopumpe führt. Durch die erfindungsgemäß von der Drucknut in den Rücklaufraum führende Bohrung entsteht somit eine Bypassverbindung, durch die das unter Hochdruck stehende Hydraulikmedium von der Drucknut direkt zu der Eingangsseite der Pumpe bzw. einem Druckmittelbehälter zurückgeführt werden kann. Das Hydraulikmedium kann somit die Pumpe kühlen.

Durch die Bohrung kann die Drucknut nach innen mit dem Rücklaufraum/Innenraum des Drehschiebers verbunden werden. In einfacher Weise kann die Bohrung durch ein Durchbohren der die Drucknut von dem Rücklaufraum/Innenraum des Drehschiebers trennenden Wandung erzeugt werden.

Die Bohrung kann vorzugsweise einen Durchmesser bzw. eine Drosselstelle aufweisen, durch die gewährleistet ist, dass die Funktionalität des Lenksystems aufgrund des abströmenden Hydraulikmediums nicht beeinträchtigt ist.

Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Bohrung durch ein druckabhängig öffnendes Verschlusselement verschlossen ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Verschlusselement die Bohrung beim Überschreiten eines definierten Drucks in der Drucknut öffnet, so dass das Hydraulikmedium von der Drucknut in den Rücklaufraum strömen kann. Hierbei ist es ausreichend, wenn das Verschlusselement die Bohrung kurz vor Erreichen des System-Maximaldrucks öffnet, so dass ein kleiner Hydraulikstrom, ein sogenannter Leckölstrom, fließen kann. Überhitzungserscheinungen an der Servopumpe treten im allgemeinen erst auf, wenn der Maximaldruck erreicht ist. Der Erfinder hat dabei erkannt, dass es ausreichend ist, kurz vor Erreichen des System-Maximaldrucks einen kleinen Hydraulikstrom über die erfindungsgemäße Bypassverbindung direkt zu der Eingangsseite der Pumpe bzw. dem Druckmittelbehälter zurückzuführen. Das Rückführen dieses kleinen Hydraulikstromes beeinflusst die Funktionsfähigkeit des Lenksystems dabei nicht.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bohrung einen definierten Durchmesser derart aufweist, dass selbst bei einem Ausfall bzw. bei einer Funktionsstörung des Verschlusselementes, welche zu einem der permanent abfließende Strom des Hydraulikmediums führt, dieser derart gering ist, dass das Lenksystem in seiner Funktionsfähigkeit nur unwesentlich beeinflusst wird. Im Unterschied zu den Lösungen aus dem Stand der Technik, bei denen bei einem Ausfall der Druckbegrenzungsventil-Patrone ein Kurzschluss befürchtet werden muss, der verhindert, dass ein hydraulischer Druck aufgebaut werden kann, und somit die gesamte Lenkunterstützung ausfällt, weist die erfindungsgemäße Lösung erhebliche Sicherheitsvorteile auf. Der Durchmesser der Bohrung kann beispielsweise 0,3 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 0,6 mm aufweisen. Diese Werte können in Abhängigkeit von Kundenvorgaben bzw. konstruktiven Merkmalen des Lenksystems variieren.

Vorgesehen sein kann, dass das Verschlusselement ebenfalls in Relation zu möglichen kundenspezifischen Parametern bzw. konstruktiven Merkmalen des Lenksystems bei einem Systemdruck bis 140 bar, vorzugsweise 115 bis 125 bar öffnet.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Verschlusselement als elastisches Element ausgebildet und/oder durch eine Federkraft beaufschlagt ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verschlusselement als Feder, beispielsweise in Form einer Federhülse bzw. als Ringfeder, ausgebildet ist. Die Federhülse bzw. die Ringfeder wird dabei in den Innendurchmesser bzw. den Innen raum des Drehschiebers eingebracht und in einer Position fixiert, in der die Federhülse bzw. die Ringfeder die in den Innenraum führende Öffnung der Bohrung verschließt. Die Ringfeder bzw. die Federhülse kann dabei hinsichtlich ihrer Federkraft in einfacher Weise so ausgelegt werden, dass diese die Bohrung erst ab Erreichen eines vorgegebenen Systemdrucks öffnet und einen Hydraulikstrom von der Drucknut in den Innenraum des Drehschiebers einfließen lässt. Hierbei sind bereits sehr kleine Öffnungswege von beispielsweise 0,1 bis 0,2 mm ausreichend. Bereits bei diesen kleinen Öffnungswegen kann gewährleistet werden, dass der zum Durchfließen für das Hydraulikmedium vorhandene Umfangsquerschnitt dem Durchmesser der Bohrung entspricht.

Durch die Ringfeder bzw. die Federhülse kann in einfacher Weise sichergestellt werden, dass die Bohrung erst bei Erreichen eines vorgegebenen Systemdrucks geöffnet wird. Die Funktionalität des Lenksystems wird dabei unterhalb des derart definierten Öffnungsdruck nicht beeinträchtigt. Die Ringfeder bzw. die Federhülse kann mit geringem Zusatzaufwand als Verschlusselement in den Drehschieber eingebracht werden. Die druckabhängige Bypassverbindung wird somit in konstruktiv einfacher Weise lediglich durch das Einbringen einer definierten Bohrung, die von der Drucknut zu dem Rücklaufraum führt, und das Einbringen einer Ringfeder bzw. einer Federhülse in den Rücklaufraum bzw. den Innenraum des Drehschiebers erzeugt.

Die Federhülse bzw. die Ringfeder kann in einfacher Weise derart hergestellt werden, dass sich diese am Innendurchmesser des Drehschiebers verspannt ist und die Bohrung druckabhängig verschließt. Weitere Maßnahmen zur Positionierung der Ringfeder bzw. der Federhülse sind an sich nicht notwendig. Es kann jedoch vorgesehen sein, dass der Innendurchmesser des Drehschiebers in dem Bereich, in dem die Federhülse bzw. die Ringfeder positioniert werden soll, eine Nut oder Anschläge aufweist, durch die die Position der Federhülse bzw. der Ringfeder definiert vorgegeben wird. Die Nut bzw. die Anschläge können dabei auch einer zusätzlichen Fixierung der Federhülse bzw. der Ringfeder in der vorgegebenen Position dienen. Ergänzend oder alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Federhülse bzw. die Ringfeder einen Dichtsitz aufweist. Der Dichtsitz kann dabei als Auswölbung, Erhöhung, Halbkugel, Kegelspitze, Stift oder dergleichen ausgebildet sein. Hieraus können Vorteile bezüglich einem definierten Öffnen der Bohrung bzw. einem definierten Verschließen derselben entstehen. Darüber hinaus kann der Dichtsitz zur Positionierung der Federhülse zu der Bohrung verwendet werden. Sobald der Dichtsitz – im druckunbelasteten Zustand – in die Bohrung "einrastet", ist sichergestellt, dass sich die Federhülse in der vorgesehen Position befindet.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die in den Rücklaufraum mündende Öffnung der Bohrung und das Verschlusselement als Kugelsitz ausgebildet sind. Das Verschlusselement kann dabei als Kugel ausgebildet sein, die, beispielsweise beaufschlagt durch eine Federkraft einer Spiralfeder oder die bereits erwähnte Federhülse, die Bohrung druckabhängig verschließt. Durch die Ausbildung der Öffnung der Bohrung und des Verschlusselementes als Kugelsitz wird eine traditionelle Ausgestaltung gewählt, mit der die meisten Ventile arbeiten.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt durch ein Drehschieberventil;
2 einen Querschnitt durch ein Drehschieberventil ohne eine Darstellung des Ventilgehäuses;
3 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß von einer Drucknut zu einem Rücklaufraum führende Bohrung, welche durch ein als Federhülse ausgebildetes Verschlusselement verschlossen ist;
4 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV der 3;
5 eine Darstellung gemäß 3, wobei die Federhülse die Bohrung druckabhängig geöffnet hat;
6 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie VI-VI der 5;
7 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß von der Drucknut zu dem Rücklaufraum führende Bohrung, mit einer zu 3 alternativen Ausgestaltung der Federhülse;
8 eine Darstellung gemäß 7, wobei die Federhülse die Bohrung druckabhängig geöffnet hat;
9 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß von der Drucknut zu dem Rücklaufraum führende Bohrung, mit einer zu 3 alternativen Ausgestaltung des Verschlusselements;
10 eine Darstellung gemäß 9, wobei das Verschlusselement die Bohrung druckabhängig geöffnet hat;
11 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße von einer Drucknut zu einem Rücklaufraum führende Bohrung, welche durch ein als Kunststoffring ausgebildetes elastisches Verschlusselement verschlossen ist;
12 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie XII-XII der 11;
13 eine Darstellung gemäß 11, wobei der Kunststoffring die Bohrung druckabhängig geöffnet hat;
14 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie XIV-XIV der 13;
15 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße von einer Drucknut zu einem Rücklaufraum führende Bohrung, welche durch ein dreiteilig aufgebautes Verschlusselement verschlossen ist, und
16 eine Darstellung gemäß 15, wobei das Verschlusselement die Bohrung druckabhängig geöffnet hat.
Drehschieberventile für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt, wozu beispielsweise auf die DE 197 40 352 A1 und die DE 197 47 639 A1 verwiesen wird, weshalb nachfolgend auf eine nähere Beschreibung der bekannten Elemente verzichtet wird. Nachfolgend wird lediglich auf die erfindungsrelevanten Merkmale näher eingegangen.
1 zeigt ein Drehschieberventil 1 für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Drehstab 2, einem Drehschieber 3, einer Steuerbuchse 4 und einem Ventilgehäuse 5. Der Drehschieber 3 ist mit dem Drehstab 2 fest verbunden. Die Steuerbuchse 4 ist mit einer Ausgangswelle 6, welche ein Ritzel 7 trägt, fest verbunden. Das Ritzel 7 ist Teil eines ansonsten nicht näher dargestellten Zahnstangen-Lenkgetriebes der Hilfskraftlenkung. Wird das Drehschieberventil 1 nicht in einer Zahnstangen-Hilfskraftlenkung, sondern in einer Kugelmutter-Hilfskraftlenkung verwendet, so ist das Ritzel 7 ersetzt durch eine Lenkschnecke.
Der Drehstab 2 und die Ausgangswelle 6 sind miteinander durch eine Drehstabfeder 2a verbunden, so dass zwischen dem Drehstab 2 und der Ausgangswelle 6 und damit zwischen dem Drehschieber 3 und der Steuerbuchse 4 eine begrenzte Verdrehung möglich ist. Durch diese Verdrehung zwischen dem Drehschieber 3 und der Steuerbuchse 4 wird das von einer nicht dargestellten Servopumpe geförderte Hydraulikmittel, beispielsweise Öl, dem jeweiligen Arbeitsraum eines ebenfalls nicht dargestellten Servomotors zugeführt und von dem entsprechend anderen Arbeitsraum zurück zu einem ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelbehälter geleitet. Dies ist aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt, wozu auf die eingangs genannten Schriften verwiesen wird.
Die Steuerbuchse 4 weist eine Ringnut 8 auf, durch die das unter Druck stehende Hydraulikmedium einer Drucknut 9 des Drehschiebers 3 zuführbar ist.
Wie aus 1 und 2 sowie im Detail aus 3 bis 10 ersichtlich ist, weist der Drehschieber 3 einen Rücklaufraum 10 für das Hydraulikmedium auf. Der Rücklaufraum 10 ist dabei im wesentlichen durch den Innenraum bzw. den Innendurchmesser des Drehschiebers 3 gebildet. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, den Innenraum des Drehschiebers 3, d.h. den Rücklaufraum 10 zur Rückführung vom Hydraulikmedium aus dem jeweils druckentlasteten Arbeitsraum zurück zu einem Druckmittelbehälter zu verwenden. Hierzu können entsprechende Bohrungen vorhanden sein, die das von dem druckentlasteten Arbeitsraum ausströmende Hydraulikmedium in den Innenraum des Drehschiebers 3 einströmen lassen. Im Ausführungsbeispiel ist dies nicht dargestellt. In der Regel wird das aus dem druckentlasteten Arbeitsraum ausströmende Hydraulikmedium nicht durch den Innenraum des Drehschiebers 3, sondern auf andere Weise in einen Druckmittelbehälter zurückgeführt (siehe hierzu die zitierten Schriften zum Stand der Technik).
Wie aus 1 bis 10 ersichtlich, ist die Drucknut 9 des Drehschiebers 3 mittels einer Bohrung 11 mit dem Rücklaufraum 10 verbunden, wodurch unter Hochdruck stehendes Hydraulikmedium durch die Bohrung 11 in den Rücklaufraum 10 gelangen kann. In nicht dargestellter Weise ist der Rücklaufraum 10 dabei mit einem Druckmittelbehälter bzw. der Eingangsseite einer Druckmittelpumpe verbunden. Hierzu sind für den Fachmann eine Vielzahl von konstruktiven Ausführungsformen naheliegend. Im Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 11 durch ein druckabhängig öffnendes Verschlusselement 12 verschlossen. Das Verschlusselement 12 öffnet dabei die Bohrung 11 erst beim Überschreiten eines definierten Drucks in der Drucknut. Im Ausführungsbeispiel entspricht dieser Öffnungsdruck annähernd dem Maximal-Systemdruck.
Gemäß 1 bis 8 ist das Verschlusselement als Federhülse 12 bzw. als Ringfeder ausgebildet. Die Federhülse 12 ist dabei am Innendurchmesser des Drehschiebers 3 verspannt und verschließt die Bohrung 11 druckabhängig. In nicht näher dargestellter Weise kann vorgesehen sein, dass der Drehschieber 3 an seinem Innen durchmesser in dem Bereich, in dem die Federhülse 12 positioniert werden soll, eine Nut aufweist.
Die 3 bis 6 zeigen die Federhülse 12 in einer einfachen Ausführungsform. In den 3 und 4 ist die Bohrung 11 durch die Federhülse 12 verschlossen. D.h. der Druck in der Drucknut 9 liegt unterhalb des vorgesehenen Öffnungsdrucks. Die 5 und 6 zeigen eine Darstellung, bei der die Bohrung 11 durch ein entsprechendes Verschieben bzw. Zusammendrücken der Federhülse 12 zu dem Rücklaufraum 10 geöffnet ist. Der Druck in der Drucknut 9 hat dabei ein Niveau erreicht, das höher ist als die Verschluss- bzw. Federkraft der Federhülse 12. Die Federhülse 12 wird somit von der Bohrung 11 abgehoben, so dass das Hydraulikmedium aus der Drucknut 9 in den Rücklaufraum 10 einströmen kann.
Die 7 und 8 zeigen eine Variante zu der in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsform. Dabei zeigt die 7 eine Stellung, bei der die Bohrung 11 verschlossen ist, während 8 eine Stellung zeigt, in der die Bohrung 11 geöffnet ist. Wie sich aus 7 und 8 ergibt, weist die in dieser Ausführungsform dargestellte Federhülse 12 einen Dichtsitz 13 auf. Der Dichtsitz 13 ist dabei als Auswölbung ausgebildet. Gemäß den 7 und 8 ist im Unterschied zu den 3 bis 6 auf eine drosselartige Verjüngung der Bohrung 11 im Bereich der in den Rücklaufraum 10 mündenden Öffnung 14 der Bohrung 11 verzichtet worden. Eine definierte Drosselwirkung – falls dies gewünscht ist – kann sich dabei durch ein Zusammenspiel des Öffnungsquerschnittes 14 der Bohrung 11 und der Form des Dichtsitzes 13 ergeben.
Die 9 und 10 zeigen eine weitere zu den 3 bis 8 unterschiedliche Ausführungsform. Das Verschlusselement ist dabei als Kugel 16 ausgebildet und stellt gemeinsam mit der in den Rücklaufraum 10 mündende Öffnung 14 einen Kugelsitz 15 dar. Die Kugel 16 verschließt, beaufschlagt durch eine Federkraft, die Bohrung 11 druckabhängig. Im Ausführungsbeispiel wird die Federkraft dabei durch eine Federhülse 12' bzw. eine Ringfeder erzeugt. Die Federhülse bzw. die Ringfeder 12' gemäß den 9 und 10 kann dabei der Federhülse 12 bzw. der Ringfeder gemäß den 3 bis 8 entsprechen. Alternativ kann die Federkraft, um die Kugel 16 gegen die Bohrung 11 zu drücken, jedoch auch durch eine beliebige andere Feder, beispielsweise eine Spiralfeder, erzeugt werden. Die Erzeugung der Federkraft durch eine Federhülse 12' hat sich jedoch hinsichtlich der einfachen und zuverlässigen Positionierung derselben in dem Rückwirkraum 10 als besonders geeignet herausgestellt.
Alternativ dazu kann die Federkraft auch durch einen entsprechend nachgebenden Kunststoffring, beispielsweise aus einem geeigneten Elastomer-Kunststoff, erzeugt werden. Ein derartiger Kunststoffring kann auch gemäß den 3 bis 8 eingesetzt werden.
In den 11 bis 14 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt, bei der das Verschlusselement als vorzugsweise dünnwandiger Kunststoffring 12 ausgebildet ist, welcher sich druckabhängig elastisch verformt bzw. elastisch ausbeult und dadurch die Bohrung 11 freigibt. Der Kunststoffring 12 kann aus einem beliebigen geeigneten Kunststoff, beispielsweise einem Elastomer-Kunststoff hergestellt sein. Im Ausführungsbeispiel ist der Kunststoffring als Hydrelring 12 ausgebildet. Die elastische Verformung des Hydrelrings 12 kann über dessen Vorspannung und dessen Wandstärke definiert werden. Der Öffnungsdruck, d. h. der Druck ab dem der Hydrelring 12 die Bohrung 11 freigibt, lässt sich zwar nicht so exakt einstellen wie dies bei einer Ausgestaltung des Verschlusselementes mit einer metallischen Ringfeder der Fall ist, allerdings hat sich in Versuchen herausgestellt, dass nicht unbedingt ein genauer und eng tolerierter Öffnungsdruck definiert werden muss. Es hat sich gezeigt, dass durch einen Hydrelring 12 eine ausreichende Definition des Öffnungsdrucks möglich ist. Die bezüglich der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen möglichen Varianten, beispielsweise ein Dichtsitz oder der Einsatz einer Verschlusskugel können ebenfalls in Kombination mit dem Hydrelring 12 realisiert werden. Vorgesehen sein kann beispielsweise auch eine dickwandige, mit einer Ölnut versehene Ausgestaltung des Hydrelrings. Die Ölnut des Hydrelrings kann dabei als umlaufende Tasche bzw. Nut ausgebildet sein, welche mit der Öffnung der Bohrung 11 in Verbindung steht. Somit wird die Ölnut mit dem in der Bohrung 11 anliegenden Druck beaufschlagt, sodass der Hydrelring 12 auf der gesamten Fläche und nicht nur im Bereich der Öffnung der Bohrung 11 gestaucht wird. Der Vorteil besteht unter anderem darin, dass der Hydrelring 12 somit dickwandig ausgebildet sein kann, wodurch dieser besser an der vorgesehenen Stelle in dem Drehschieber eingepresst werden kann.
Wie sich aus den 11 bis 14 ergibt, verschließt der Hydrelring 12 die Bohrung 11 solange ein definierter Druck in der Drucknut 9 nicht erreicht ist, d. h. bei einem normalen Betrieb der Hilfskraftlenkung. Bei Überschreiten des vorgesehenen Druckbereichs öffnet der Hydrelring 12 die Bohrung 11 zu dem Rücklaufraum 10. Dies erfolgt dadurch, dass der Hydrelring 12 partiell ausgebeult wird. Somit wird gewährleistet, dass bei niedrigen Drücken kein bzw. nur wenig Lecköl durch die Bohrung 11 abfließt und erst bei einem höheren Druck eine größere Menge Lecköl zur Pumpenkühlung zur Verfügung steht. In Versuchen hat sich dabei herausgestellt, dass bei einer höheren Temperatur der notwendige Öffnungsdruck sinkt, d. h. der Hydrelring 12 öffnet die Verbindung zwischen der Bohrung 11 und dem Rücklaufraum 10 früher, so dass bei höheren Temperaturen früher und somit auch mehr Lecköl zur Pumpenkühlung zur Verfügung steht.
In den 15 und 16 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt, bei der das Verschlusselement 12 dreiteilig ausgebildet ist. Dabei ist ein Trägerelement bzw. ein Trägerring 12a vorgesehen, welcher eine umlaufende Nut aufweist. In der umlaufenden Nut ist ein O-Ring 12b sowie ein Verschlussring 12c eingesetzt. Der O-Ring 12b drückt dabei den Verschlussring 12c gegen die Bohrung 11 und verschließt diese druckabhängig. 15 zeigt dabei eine Darstellung, bei der die Bohrung 11 durch den Verschlussring 12c verschlossen ist. Analog zu den vorstehend bereits beschriebenen Ausführungsformen öffnet das Verschlusselement 12 die Bohrung 11 zu dem Rücklaufraum 10 sobald ein vorgesehener Druck erreicht bzw. überschritten wird. Dies ist in 16 dargestellt.
Gemäß der in den 15 und 16 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Trägerring 12a aus Aluminium ausgebildet ist. Der Verschlussring 12c ist im Ausführungsbeispiel als Teflonring ausgebildet. Der Trägerring 12a kann einen Kanal oder eine umlaufende Nut aufweisen, durch die, wie in 15 und 16 dargestellt, Leckageöl von der Bohrung 11 in den Rücklaufraum 10 strömen kann.
In den Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass die Bohrung 11 als definierte Drosselbohrung ausgebildet ist bzw. einen als Drossel wirkenden verjüngenden Querschnitt aufweist. Somit kann sichergestellt werden, dass auch bei einem Funktionsausfall der Federhülse 12 bzw. des Kunststoffrings die Menge an abfließendem Hydraulikmedium derart gering ist, dass die Funktionsfähigkeit des Lenksystems nicht negativ beeinflusst wird.
In Versuchen hat sich herausgestellt, dass eine Ausgestaltung der Bohrung 11 mit einer einfachen Drosselstelle ausreichend ist. Vorstellbar ist jedoch auch eine strömungsdynamische Gestaltung der Drossel derart, dass diese bei hohen Lenksystemölmengen, d. h. wenn bei niedrigem Druck schnelle Lenkbewegungen ausgeführt werden, aufgrund von absichtlichen Verwirbelungen sehr wenig Öl durch die Drossel fließt, wodurch Lenkgeschwindigkeitseinbußen minimiert werden. Gleichzeitig kann die strömungsdynamische Gestaltung der Drossel derart sein, dass bei hohem Druck eine große Menge von Lecköl die Drossel passieren und zur Kühlung der Pumpe eingesetzt werden kann. Der Vorteil der strömungsdynamischen Gestaltung der Drossel besteht darin, dass somit auf ein Schalten der Bohrung 11 verzichtet werden kann, wodurch weiche, nicht merkbare Übergänge realisierbar sind. Diese Lösung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn auf ein Verschlusselement 12 vollständig verzichtet werden soll.
Die erfindungsgemäße Lösung kann auch bei anderen Ventilausführungen, z. B. bei Servotronikventilen, 10-Nuten-Ventilen und dergleichen, eingesetzt werden.

1: Drehschieberventil
2: Drehstab
2a: Drestabfeder
3: Drehschieber
4: Steuerbuchse
5: Ventilgehäuse
6: Ausgangswelle
7: Ritzel
8: Ringnut
9: Drucknut
10: Rücklaufraum
11: Bohrung
12: Verschlusselement, Federhülse
13: Dichtsitz
14: Öffnung
15: Kugelsitz
16: Verschlusselement, Kugel

Claims

Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Drehstab, einem Drehschieber und einer Steuerbuchse, wobei der Drehschieber wenigstens eine Drucknut aufweist, welche mit unter Druck stehendem Hydraulikmedium versorgbar ist, wobei durch eine in Abhängigkeit eines Lenkbefehls vorgesehene Verdrehung des Drehschiebers zu der Steuerbuchse das unter Druck stehende Hydraulikmedium von der Drucknut zur hydraulischen Unterstützung einer Lenkbewegung einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschieber (3) einen Rücklaufraum (10) für das Hydraulikmedium ausbildet und eine Bohrung (11) von der Drucknut (9) zu dem Rücklaufraum (10) führt.
Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücklaufraum (10) im wesentlichen durch den Innenraum des Drehschiebers (3) gebildet ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (11) durch ein druckabhängig öffnendes Verschlusselement (12,16) verschlossen ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (12,16) die Bohrung (11) beim Überschreiten eines definierten Drucks in der Drucknut (9) öffnet, so dass Hydraulikmedium von der Drucknut (9) in den Rücklaufraum (10) strömen kann.
Drehschieberventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (12) als elastisches Element ausgebildet ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement als Kunststoffring (12) ausgebildet ist, welcher sich druckabhängig elastisch verformt.
Drehschieberventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffring ein Hydrelring (12) ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (12,16) als Feder ausgebildet oder durch eine Federkraft beaufschlagt ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement als Federhülse (12) bzw. als Ringfeder ausgebildet ist.
Drehschieberventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhülse (12) bzw. die Ringfeder im Innenraum bzw. am Innendurchmesser des Drehschiebers (3) verspannt ist und die Bohrung (11) druckabhängig verschließt.
Drehschieberventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhülse (12) bzw. die Ringfeder einen Dichtsitz (13) aufweist.
Drehschieberventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz (13) als Auswölbung, Erhöhung, Halbkugel, Kegelspitze oder dergleichen ausgebildet ist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Rücklaufraum (10) mündende Öffnung (14) der Bohrung (11) und das Verschlusselement (16) als Kugelsitz (15) ausgebildet sind.
Drehschieberventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement als Kugel (16) ausgebildet ist und durch eine Federkraft beaufschlagt die Bohrung (11) druckabhängig verschließt.
Drehschieberventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft durch die Federhülse (12) bzw. die Ringfeder erzeugbar ist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhülse (12) bzw. die Ringfeder mittels einer Nut im Innenraum bzw. am Innendurchmesser des Drehschiebers (3) positioniert ist.
Drehschieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (11) als definierte Drosselbohrung ausgebildet ist.