DE1101187B - Steuerventil fuer Fluessigkeits-Hilfskraftlenkungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Flüssigkeits-HilfskraftLenkungen mit zwei in einem Ventilkörper angeordneten, relativ zueinander dreh- und gegeneinander drückbaren sowie federnd miteinander verbundenen Ventilgliedern, in deren einander gegenüberllegenden Stirnflächen Taschen vorgesehen sind, durch die eine Auslaßleitung entweder mit einer Druckleitung oder einer Entlastungsleitung bei relativer Drehung der Ventilglieder aus einer Mittellage verbindbar ist.

Bei bekannten Steuerventilen dieser Art wird das Andrücken der Ventilglieder durch die Arbeitsflüssigkeit selbst bewirkt, wobei ein Teil der Arbeitsflüssigkeit für diesen Zweck abgezweigt wird. Bevor die dichte Anlage erfolgt, kann Flüssigkeit zwischen den Stirnflächen der Ventilglieder abströmen. Dies ist aber nachteilig, da eine genaue Steuerung des Druckmittelstromes in die richtige Tasche nur dann gewährleistet ist, wenn die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Ventilglieder dicht aneinanderfügen.

Die Erfindung ermöglicht dies dadurch, daß ein von dem Ventilkörper getragenes Druckglied die Vorbelastung von Lagern bewirkt, die zwischen den Ventilgliedern und an deren Außenstirnflächen liegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung Hegen die Taschen am äußeren Umfang der Venitilglieder, und das Lager zwischen den Ventilgliedern ist radial einwärts der Taschen angeordnet.

Die Erfindung ist weiterhin, und zwar nur im Zusammenhang mit Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittellage der Ventilglieder die zur Auslaßleitung führende Tasche die zur Druckleitung und zur Entlastungsleitung führenden Taschen miteinander verbindet, so daß der Umlauf von Druckflüssigkeit von der Druckleitung zur Entlastungsleitung erfolgt und in der Auslaßleitung der gleiche Druck wie im Flüssigkeitsstrom herrscht, ferner dadurch, daß die die Tasche zur Auslaßleitung enthaltende Stirnfläche des Ventilgliedes eine Tasche enthält, die zu einer zweiten Auslaßleitung führt, welche so angeordnet ist, daß bei relativer Drehung der Ventilglieder aus ihrer Mittellage eine der Taschen, ausschließlich mit der zur Druckleitung führenden Tasche verbunden ist, und schließlich dadurch, daß das eine Ventilglied einen Ring von Taschen enthält, die abwechselnd mit den beiden Auslaßleitungen verbunden sind und daß die benachbarte Stirnfläche des anderen Ventilgliedes einen entsprechenden Ring von Taschen enthält, die abwechselnd zu der Druckleitung und der Entlastungsleitung führen.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Hilfskraftlenkung mit einem Steuerventil nach der Erfindung, Steuerventil für Flüssigkeits-Hilfskraftlenkungen

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich, (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Vorwerk

und Dipl.-Ing, K. Walther, Patentanwälte,

Berlin-Charlottenburg, Bolivarallee 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Mai 1958

Paul Vincent Wysong jun„ Saginaw, Mich. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 4 ein Teillängsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform des Steuerventils,

Fig. 5 ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 4, in Richtung der Pfeile gesehen, und

Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 4, in Richtung der Pfeile gesehen.

Gemäß Fig. 1 hat ein Flüssigkeitsservomotor 10 in einem Zylinder 12 einen Servokolben 14 mit einer Aussparung 16, in die ein einziger Zahn 18 einer Lenkstockwelle 20 eingreift. Die Lenkstockwelle 20 arbeitet über einen nicht dargestellten Lenkstockhebel auf das Lenkgestänge des Fahrzeugs.

Der Servokolben 14 hat eine Bohrung 22 zur Aufnahme einer Schnecke 24, die mit dem Servokolben 14 durch eine Kette von Kugeln 26 gekuppelt ist. Die Bohrung des Servokolbens enthält schraubenförmige Nuten, die mit den Gängen der Schnecke die Laufbahn für die Kugeln 26 bilden, für die ein Rücklaufrohr 30 vorgesehen ist

Ein mit der Schnecke 24 ein Teil bildendes Ventilglied 34 ist zusammen mit einem mit ihm zusammenarbeitenden Ventilglied 36 in einem Ventilkörper 38 angeordnet, der fest mit dem Servozylinder 12 ver-

109 528/453

bunden ist. Das Ventil enthält eine Platte40., die gegen Schultern des Zylinders 12 und des Ventilkörpers 38 anliegt.

An dem Ventilglied 36·· sitzt fest eine Welle 42/die sich zusammen mit einer: Lenkwelle 44 dreht. 'Das Ventilglied 36 hat eine zentrale Bohrung, die durch einen Stopfen 43 verschlossen ist und in der ein Torsionsstab 46 liegt. Dieser ist über einen Befestigungsteil 48 mit dem Ventilglied 36 und über einen Befestigungsteil 50 mit dem Ventilglied 34 verbunden. Die Ventilglieder 34 und 36 sind von Büchsen 52 bzw. 52' umgeben, die als Lager und ,zugleich der Leitung der Arbeitsflüssigkeit dienen.

Ein Teil der Welle 42 des Ventilgliedes 36 ist von einer Stellmutter 54 umgeben, die in den Ventilkörper 38 eingeschraubt und durch einen Haltering 56 gesichert ist. Die Stellmutter. 54 belastet Drucklager 58, 60 und 62, die zwischen der Stellmutter 54 und der äußeren Stirnfläche des Ventilglieds 36 bzw. zwischen den beiden Ventilgliedern 34 und 36 bzw. zwischen dem Ventilglied 34 und der Platte 40 vorgesehen sind. Die Platte 40 und die Stellmutter 54 haben Aussparungen, um die Drucklager 62 bzw. 58 aufzunehmen. Eine die Welle 42 des Ventilglieds 36 umschließende Dichtung 64 verhindert das Entweichen von Arbeitsflüssigkeit aus dem Ventilkörper und sichert ein Lager 66, in dem sich die Welle 42 dreht.

Wie Fig. 3 zeigt, hat das Ventilglied 36 in seiner inneren Stirnfläche mehrere Taschen 70 und 72, die abwechselnd über den Umfang verteilt sind. Die Taschen 70, von denen in Fig. 1 zwei zu erkennen sind, stehen über kurze radiale Kanäle 74 mit einer Ringnut 76 in der Büchse 52' in Verbindung, die über einen kurzen Kanal 79 mit einer Einlaßöffnung 80 im Ventilkörper verbunden ist.

Die Taschen 72 in der inneren Stirnfläche des Ventilglieds 36 stehen über Kanäle 82 (Fig. 3) mit einer Kammer 84 (Fig. 1) in Verbindung, die mit einer Auslaßöffnung 88 im Ventilkörper 38 verbunden ist.

An die Einlaßöffnung 80 ist die Förderseite einer Pumpe angeschlossen, während die Auslaßöffnung 88 mit einem Behälter verbunden ist, aus dem die Pumpe ansaugt.

Wie Fig. 2 zeigt, hat das Ventilglied 34 in seiner inneren Stirnfläche mehrere-Taschen90 und 92, die von Steuerrippen 94 begrenzt sind. Die Taschen 90 stehen über kurze radiale Kanäle 96 mit einer Ringnut 98 in der Büchse 52 in Verbindung, 'die, wie Fig. 1 zeigt, mit der unteren oder linken Kammer 100 des Servomotors 10 verbunden ist. Die Taschen 92 stehen über Kanäle 102 mit einer Ringkammer 104 in Verbindung, die zwischen der · äußeren Stirnfläche des Ventilglieds 34 und der Platte 40 liegt und von der ein in die Platte 40 gebohrter Kanal 106 in die obere oder rechte Kammer 108 des Servomotors führt.

Aus der inneren Stirnfläche des Ventilglieds 36 ragt ein Stift 110, der mit Spiel in ein Loch 112 (Fig. 2) in der inneren Stirnfläche des Ventilglieds 34 reicht.

Befinden sich die Ventilglieder 34 und 36 in der mittleren, zentrierten Lage zueinander, so liegen die Steuerrippen 94 des Ventilglieds 34 zentral vor den Taschen 70 und 72 des Veptilglieds 36. Von den Taschen 70 ist ein Flüssigkeitsstrom rings umdieSteuerrippen 94 zu den Taschen 90 und 92 -und von diesen zu den Auslaßtaschen 72 möglich, weil die Steuerrippen 94 etwas schmaler Ms die Taschen sind. Das durch die Ventilglieder 34 <ünd 36 gebildete Ventil ist also in der zentrierten Lage offen, d. h., daß die Flüssigkeit dann frei von der Einlaßöffnung 80 zur Auslaßöffnung gegen den statischen Druck der Flüssigkeit in den Servomotorkammern 100 und 108 strömen kann.

Arbeitsweise

Der Torsionsstab 46 steht anders wie die bei bekannten Hilfskraftlenkgetrieben verwendeten Schraubenfedern nicht unter einer Vorbelastung und beginnt sich daher augenblicklich zu verwinden, wenn auf die

ίο Lenkwelle 44 eine Lenkkraft einwirkt. Das Verwinden des Torsionsstabes ergibt eine relative Drehung des Ventilglieds 36 zum Ventilglied 34, die durch das Spiel des Stiftes 110 im Loch 112 ermöglicht ist. Der Stift 110 und das Loch 112 stellen eine Sicherheitsvorrichtung dar, da bei Ausfall der Hydraulik das Fahrzeug über die beiden Ventilglieder 34 und 36 ohne Hilfskraft gelenkt werden kann.

Die Drehung des Ventilglieds 36 in Bezug zum Ventilglied 34 bedingt das Entstehen eines Druck-Unterschiedes beiderseits des Servokolbens 14, so daß je nach der Drehrichtung des Ventilglieds 36 der Druck in der Kammer 100 oder 108 überwiegt. Bei einem Rechtseinschlag beispielsweise dreht sich das Ventilglied 36 im Uhrzeigersinn, und es strömt die Flüssigkeit von den Taschen 90 über die radialen Kanäle 96 und die Ringnut 98, so daß sich der Druck in der unteren Kammer 100 des Servomotors erhöht. Dies bedingt eine Bewegung des Servokolbens 14 nach rechts und ein Drehen der Lenkstockwelle 20 entgegen dem Uhrzeigersinn. Bei einem Linkseinschlag fließt die Flüssigkeit von den Taschen 92 über die Kanäle 102, die Ringkammer 104 und den Kanal 106 zur oberen Kammer 108 des Servomotors, wodurch ein Drehen der Lenkstockwelle 20 im Uhrzeigersinn bewirkt wird.

Da das Ventilglied 34 ein Stück mit der Schnecke 24 ist, versucht dieses dauernd, das von Hand gedrehte Ventilglied 36 einzuholen. Daher folgt dem Aufhören der Lenkkraft fast augenblicklich das Zentrieren der beiden Ventilglieder ohne Verzögerung der Kräfte, die die Umkehr der Bewegung der Lenkgetriebeteile bewirken.

Die Größe der Verwundung des Torsionsstabes 46, wenn die Lenkkraft einwirkt, ist durch die Belastung, also den Lenkwiderstand, bestimmt und verläuft im wesentlichen nach einer geradlinigen Funktion. Somit benötigt die Verwindung des Torsionsstabes um 2° eine etwa doppelt so große Lenkkraft, wie wenn die Verwindung nur 1° beträgt. Die tatsächlichen Werte sind natürlich von dem Durchmesser und/oder der Länge des Torsionsstabes abhängig. Zu bevorzugen ist ein Wert von etwa 10,4 kg/cm je Grad Verwundung.

Eine abgewandelte Bauform des Steuerventils ist in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Gleiche Teile haben hierbei die gleichen Bezugszeichen erhalten wie bei der ersten Ausführunigsform. Eine druckbeaufschlagte Platte 120 steht über einen gebohrten Kanal 122 dauernd mit der Einlaßöffnung 80 in Verbindung, so daß in einer Kammer 124 stets der Leitungsdruck herrscht.

Die Platte 120 sucht sich also stets nach rechts zu bewegen und übt auf die Drucklager 58, 60 und 62 eine Vorbelastung aus. Ferner drückt sie die beiden Ventilglieder 34 und 36 gegeneinander. Kanäle 126 und 128 dienen der Schmierung der Lager 62 bzw. 58.

Die Platte 120 verhindert die Verbindung der oberen Kammer 108 des Servomotors 10, da eine der Platte 40 der Fig. 1 bis 3 entsprechende Platte 40 α keinen Kanal enthält. Die Büchse52 hat jedoch zwei Ringnuten 130 und 132. Die Ringnut 130 ist mit der

To Kammer 108, die Ringnut 132 mit der Kammer 100

des Servomotors 10 verbunden. Wie Fig. 5 zeigt, ist die Ringnut 130 über kurze radiale Kanäle 134 in der Büchse 52 mit Taschen 136 in der inneren Stirnfläche des Ventilglieds 34 verbunden. Die Ringnut 132 ist durch Kanäle 140 mit Taschen 142 verbunden, die in der gegenüberliegenden Stirnfläche des Ventilglieds 34 gebildet sind.

Die Arbeitsweise dieses abgewandelten Steuerventils entspricht der des Steuerventils gemäß den Fig. 1 bis 3. ίο

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für Flüssigkeits-Hilfskraftlenkungen mit zwei in einem Ventilkörper angeordneten relativ zueinander dreh- und gegeneinander drückbaren sowie federnd miteinander verbundenen Ventilgliedern, in deren einander gegenüberliegenden Stirnflächen Taschen vorgesehen sind, durch die eine Auslaßleitung entweder mit einer Druckleitung oder einer Entlastungsleitung bei relativer Drehung der Ventilglieder aus einer Mittellage verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Ventilkörper (38) getragenes Druckglied (54) die Vorbelastung von Lagern (60, 58 und 62) bewirkt, die zwischen den Ventilgliedern (34 und 36) und an deren Außenstirnflächen liegen, so daß die einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Ventilglieder (34 und 36) dicht gegeneinanderliegen.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taschen (70, 72 und 90) am äußeren Umfang der Ventilglieder (34 und 36) liegen und das Lager (60) zwischen den Ventilgliedern radial einwärts der Taschen angeordnet ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittellage der Ventilglieder (34 und 36) die zur Auslaßleitung (96) führende Tasche die zur Druckleitung (80) und zur Entlastungsleitung (88) führenden Taschen (70 und 72) miteinander verbindet, so daß der Umlauf von Druckflüssigkeit von der Druckleitung (80) zur Entlastungsleitung (88) erfolgt und in der Auslaßleitung (96) der gleiche Druck wie im Flüssigkeitsstrom herrscht.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tasche (90) zur Auslaßleitung (96) enthaltende Stirnfläche des Ventilgliedes (34) eine Tasche (92) enthält, die zu einer zweiten Auslaßleitung (102) führt, welche so angeordnet ist, daß bei relativer Drehung der Ventilglieder (34 und 36) aus ihrer Mittellage eine der Taschen (90 bzw. 92) ausschließlich mit der zur Druckleitung (80) führenden Tasche (70) verbunden ist.

5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ventilglied (34) einen Ring von Taschen (90 und 92) enthält, die abwechselnd mit den beiden Auslaßleitungen (96 und 102) verbunden sind, und daß die benachbarte Stirnfläche des anderen Ventilgliedes (36) einen entsprechenden Ring von Taschen (70 und 72) enthält, die abwechselnd zu der Druckleitung (80) und der Entlastungsleitung (88) führen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 956 654, 953 408, 553, 942 248;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 711 872;
USA.-Patentschriften Nr. 2 587 495, 2 464 110.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 52Ϊ/453 2.61