DE1817868C3 - Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung, das in einem das Lenkgetriebegehäuse in zwei Druckräume unterteilenden Hydraulikkolben angeordnet ist und über eine drehbar gelagerte Kugelmutter betätigt wird, mit Längsnuten am Hydraulikkolben für die Zu- und Rückleitung des Druckmittels.

Ein derartig angeordnetes und betätigtes Steuerventil ist Gegenstand eines nicht vorveröffentlichten Vorschlages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den Ei-.bau in Hilfskrafllenkeinrichtungen der genannten Art besonders geeignetes Steuerventil zu schaffen, das auch die einfache Anordnung einer Mittenzentrierung sowie einer Rückwirkur i'seinrichtung zuläßt.

Diese Aufgabe ist erlmdungsgemäß dadurch gelöst worden, daß das Steuerventil aus einem Ventilkolben mit einer radialen Bohrung für einen Zapfen zum Betätigen des Steuerventils und mit zwei Kolbennuten mit für den ölfluß durchbrochenen Führungsstegen und aus einer Steuerbüchse mit zwei Ringnuten besteht, wobei die eine Kolbennut über eine radiale Bohrung in der Steuerbüchse, einen Kanal und einen Zwischenraum im Hydraulikkolben und weitere axiale Bohrungen mit dem einen Druckraum, die andere Kolbennut "ber eine radiale Bohrung und einen Kanal mit dem anderen Druckraum verbunden sind und daß jede Stirnfläche des Ventilkolbens im Bereich je einer der mit dem Zulaufanschluß verbundenen Längsnuten liegt und die Ringnuten über Bohrungen in die mit dem Rücklaufanschluß verbundene Längsnut münden.

Zur vorteilhaften Anordnung einer Reaktionseinrichtung weist der Ventilkolben an seinen Stirnflächen axiale Bohrungen zur Aufnahme von Reaktionskolben auf, die mit ihrem außenliegenden Ende jeweils in einer fest mit dem Hydraulikkolben verbundenen Halbscheibe verankert sind, während ihr innenliegcndcs Ende über Bohrungen mit der zugehörigen Kolbennui verbunden ist. Zur Fixierung der hydraulischen Mitte des Steuerventils kann eine in der Kugehnuttei angeordnete Mittenzentrierung des Mitnehmers vorgesehen werden. Ferner kann in einem der Reaktionskolben eine einseitig wirkende Feder angeordnet werden die den Ventilkolben mit einer tür die Mittenzentrierung unbedeutenden Kraft spielfrei in Anlage am Zapfen hält Eine weitere Lösung der genannten Aufgabe ergib

iich, wenn das Steuerventil einen Ventilkolben mit drei K.olbennuten in einer Ventilbohrung des Hydraulikkoljens mit zwei Ringnuten aufweist, wobei die mittlere Kolbennut über eine Bohrung und eine Längsnut an einen Zulaufanschluß und die äußeren Kolbennu'.en über Ausnehmungen an Stirnräume, die mit dem Rücklaufanschluß verbunden sind, angeschlossen sind. Vorteilhafterweise sind hierbei im Ventilkolben zwei sich an Reaktionskolben abstützende, vorgesp. nnte Zentrierfedern als Mittenzentrierung angeordnet.

Nachstehend sind anhand einer Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Hydraulikkolben mit einem darin angeordneten Steuerventil, in

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie H-Il in Fig. 1, in

¹⁷Ig. 3 den Längsschnitt durch das Steuerventil nach der Linie Hl-HI in F i g. 1 in größerem Maßstab, in

Fig. 4 einen weiteren Längsschnitt durch das Steuerventil, in

Fig. 5 den Schnitt des Ventilkolbens nach der Linie V-V in Fig.4und in

Fig.6 eine weitere Ausführungsform eines Steuerventils.

In Fig. 1 bis 5 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steuerventils gezeigt, das für den Einbau in den Hydraulikkolben einer Kugelmutterhydrolenkung, quer und außermittig zu dessen Achse, geeignet ist. Eine in einem Lenkgetriebegeh.i'usc 3 aufgenommene Lenkschnecke 2 weist eine Kerbverzahnung 1 zu ihrer Verbindung mit einer nicht gezeichneten Lenkspindel auf. Die Lenkschnecke 2 ist an ihrer Antriebsseite mittels eines Radialaxiallagers 4 in einem Deckelflansch 5 des Lenkgetriebegehäuses 3 gelagert. Das andere Ende der Lenkschnecke 2 ist mittels eines Radiallagcrs 6 im Boden des Lenkgetriebegehäuses abgestützt. Das Lenkgetriebegehäuse 3 weist zwei durch einen Hydraulikkolben 7 voneinander getrennte Druckräume 8 und 9 auf. Ein Zahnsegment 10 einer Lenkstockwelle 11 ragt in den Druckraum 9 hinein. Im Hydraulikkolben 7 ist zwischen zwei Axiallagen, 12 und 12' eine begrenzt drehbare K ugelmutter 13 mit einem in Axialrichtung überstehenden Mitnehmer 14 angeordnet, dessen als Zapfen 15 ausgebildetes Ende über eine Anschlagbohrung 16 in ein senkrecht und außermittig zum Hydraulikkolben 7 angeordnetes Steuerventil 17 eingreift. Die Kugelmutter 13 ist über eine Kugelkette 18 trieblich mit der Lenkschnecke 2 verbunden. Ein Kugelumlaufrohr 19 ermöglicht in bekannter Weise den kontinuierlichen Kugelumlauf. Die Axiallager 12 und 12' sind durch einen Gewindering 20 mit Bohrungen 21 im Hydraulikkolben 7 spielfrei gelagert.

Das Steuerventil 17 besteht aus einem Ventilkolben 22 mit zwei Kolbennuten 23 und 24 und einer Radialbohrung 25, in die der Zapfen 15 des Mitnehmers 14 eingreift. Die Kolbennuten 23 und 24 weisen Führungsstege 26 mit Ausnehmungen für den Öldurchfluß auf, um eine sichere Führung des Vcntilkolbens 22 in einer Stcucrbüchsc 27 /u gewährleisten. Ferner weist (»> die Steuerbüchse 27 zwei Ringnuten 28 und 29 auf. die über Bohrungen 30 und 31 an eine Rücklaufnut 32 angeschlossen sind, die /u einem Rücklaufanschluß Π führt. Die beiden Stirnflächen des Steuerx eniils i7 liegen im Bereich zweier Längsnuten 34 und ?5. die mit <\ϊ einem Zulaufansdiluß 36 verbunden sind. In cinandei gegenüberliegenden axialen Bohrungen 37 und )8 des Ventilkolbens 22 sind zwei Reaktionskolben 3H und 40 angeordnet. Diese sind mittels Nuten in Haibscheiben 41 und 42 eingehängt, die ihrerseits mit Schrauben 43 unJ 44 am Hydraulikkolben 7 befestigt sind und an Anschlägen 45 und 46 abgestützt werden. In den Reaktionskolben 39 und 40 ist jeweils eine axiale Bohrung 47 bzw. 48 angeordnet, die über radiale Bohrungen 49 und 5(1 bzw. 51 und 52 mit der Kolbennut 23 bzw. 24 verbunden ist. Die Strömungsmittelwege sind durch eine radiale Bohrung 62 in der Steuerbüchse, einen Kanal 63 und einen um die Kugelmutter 13 herumführenden Zwischenraum 64 im Hydraulikkolben sowie durch einen Kanal 65 und eine radiale Bohrung 66 vervollständigt. Außerdem ist in einer der axialen Bohrungen 47 bzw. 48 eine Feder 53 angeordnet, die den Veniilkolben 22 spielfrei in Anlage an dem Zapfen 15 hält. Da der Mitnehmer 14 die Anschlagbohrung 16 mit Spiel durchgreift, ist die Lage der Kugelmutter unbestimmt. Deshalb ist eine Mittenzentrierung erforderlich, die sowohl die Lage der Kugelmutier 13 als auch die Lage des Steuerventils 17 bei neutraler Lenkstellung fixiert. Zur Aufnahme einer solchen Mittenzentrierung 54 ist im Mitnehmer 14 eine Bohrung 55 angeordnet, in der eine vorgespannte Feder 56 durch zwei Anschlagbolzen 57 und 58 gehalten wird, die sich ihrerseits an Nutwandungen der Kugelmutter 13 abstützen und mit Fortsätzen in eine Rille 59 der Kugelmutter 13 hineinreichen. Zwei Stellschrauben 60 und 61 mit konischen Spitzen sind im Hydraulikkolben 7 eingeschraubt und gesichert. Die Fortsätze der Anschlagbol· zen liegen an den konischen Spitzen der Stellschrauben 60 bzw. 61 an. Durch Ein- bzw. Ausdrehen der Stellschrauben 60 und 61 wird die Mittellage der Kugelmutter 13 und damit auch die hydraulische Mine des Steuerventils 17 eingestellt.

Die Zuführung des Druckmittels zum Steuerventil 17 erfolgt über die beiden am Hydraulikkolben 7 angeordneten und mit dem Zulaufanschluß 36 verbundenen Längsriuten 34 und 35. Bei neutraler Lenkstellung strömt das Druckmittel ohne Druckaufbau von den Stirnseiten des Steuerventils 17 über offene Sieuerkanten in die Kolbennuten 23 und 24 und weiter in die Ringnuten 28 und 29, über die Bohrungen 30 und 31 in die mit dem Rücklaufanschluß 33 verbundene Rücklaufnut 32. Zwischen dem Zulaufanschluß 36 und dem Rücklaufanschluß 32 ist ein nicht in der Zeichnung gezeigtes Nachsaugventil vorgesehen, um bei Ausfall der Servopuinpe in bekannter Weise eine Notlenkung noch zu ermöglichen. Wird das Steuerventil 17 dagegen bei einem Lenkvorgang in eine Auslenkstellung gebracht, beispielsweise so, daß in F i g. 3 der Venülkolben 22 durch den Zapfen 15 nach rechts verschoben ist, dann wird die linke Kolbennut 24 von der linken Längsnut 35 getrennt und ihre Verbindung mit der Ringnut 29 erweitert, während die rechte Kolbennut 2] von der Ringnut 28 getrennt und ihre Verbindung mii der rechten Längsnut 34 erweitert wird. Dadurch ströiw das Druckmittel unter Druckaufbau aus der Längsnut 3^ in die Kolbennut 23, dann über die radiale Bohrung 62 ir der Steuerbüchse 27, den Kanal 63 und den um di< Kugelmutier 13 herumführenden Zwischenraum 64 in Hydiaulikkolben 7 sowie über die Bohrungen 21 in (iewindering 20 in den Druckraum 8. wodurch dl· Abwärtsbewegung des I luiiuiilikkolhens 7 hydraulisc¹ unierstützi wird, (ileich/eitig wird das Druckmittel au dem Druckraum 9 über den Kanal 65 und die radial Bohiung 66. die Kolhenniit 24 und die Ringnut 29 sowi über die Bohrung 31 in die mit dem Rucklaiifanschluß 3 verbundenen Rücklaufnut 12 verdrängt. Beim Ausler

ken in die andere Richtung gilt das Entsprechende.

Mit dem durch das Auslenken bewirkten Druckaufbau, bespielsweise in der vorgenannten Kolbennut 23, wird der darin herrschende Druck über die radialen Bohrungen 49 und 50 im Steuerventil 17 in die axiale Bohrung 37 des Venlilkolbens 22 mit dem Reaktionskolben 39 übertragen. Dadurch wirkt der mechanischen Verstellbewegung des Ventilkolbens 22 eine hydraulische Gegenkraft entgegen und vermittelt auf diese Weise ein Fahrgefühl, das dem Fahrer den Grad der Auslenkung erkennen läßt. Da auf den anderen Reaktionskolben 40 der niedere Rücklaufdruck des Druckraums 9 einwirkt, ist der Ventilkolben 22 einem Differenzdruck ausgesetzt, dessen Größe proportional der Lenkhandkraft und entgegengesetzt der Verstellbewegung ist.

Fig.6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventils 67 in einem Hydraulikkolben 68, der in einem Lenkgetriebegehäuse 69 mit einem Zulaufanschluß 70 und einem Rücklaufanschluß 71 angeordnet ist. Das Steuerventil 67 besieht aus einem Ventiikolben 72 mit drei Kolbennuten 73, 74 und 75, der in einer Ventilbohrung 76 mit zwei Ringnuten 77 und 78 um das Steuerspiel axial verschiebbar gelagert ist. Dabei greift ein Mitnehmerzapfen 79, ähnlich wie beim vorerwähnten Steuerventil 17, in eine radiale Bohrung 80 ein. Die beiden Stirnseiten des Ventilkolbens 72 weisen axiale Bohrungen 81 und 82 zur Aufnahme von zwei Reaktionskolben 83 und 84 auf, die über vorgespannte Zentrierfedern 85 und 86 jeweils in Anlage an einer Stellschraube 87 bzw. 88 im Hydraulikkolben 68 gehalten sind, deren exzentrischer Teil 89 bzw. 90 dazu dient, um gleichzeitig mit der hydraulischen Mitte des Ventilkolbens 72 auch den an der Kugelmutter befestigten Mitnehmcrzapfen 79 in einer mittigeii L?ge zu halten. Diese Art der Mittenzentrierung ersetzt die bei der ersten Ausführungsform des Steuerventils 17 gezeigte Mittenzentrierung 54.

Der Ventilkolben 72 weist außerdem Bohrungen 91 und 92 auf, die eine Verbindung zwischen der Ringnut 77 und der axialen Bohrung 81 bzw. zwischen der Ringnut 78 und der axialen Bohrung 82 herstellen. Beide Bohrungen 91 und 92 bleiben dauernd offen. Schließlich ist die Kolbcnnut 73 über eine Ausnehmung 93 an seinen Stirnraum 95 und die Kolbennut 75 über eine Ausnehmung 94 an einen Stirnraum 96 angeschlossen.

Der Zulauf des Druckmittels erfolgt über den Zulaufanschluß 70 zu einer im Hydraulikkolben 68 angeordneten Längsnut 97, die über eine Bohrung 98 mit der mittleren Kolbennut 74 verbunden ist. Die Ringnut 77 ist mit dem einen Druckraum, die Ringnut 78 mit dem anderen Druckraum im Lenkgetriebegehäuse 69 verbunden. Die beiden Stirnräume 95 und 96, die ebenfalls in Längsnuten übergehen, sind durch Dichtungsringe 99 und 100 abgedichtet und an den Rücklaufanschluß 71 angeschlossen.

Bei Neutralstellung des Steuerventils 67 fließt das Druckmittel vom Zulaufanschluß 70 über die Längsnut 97 und die Bohrung 98 in die mittlere Kolbennut 74 und gelangt von hier einmal in die Ringnut 77, die Kolbennut 73 und die Ausnehmung 93 in den Stirnraum 95, zum andern in die Ringnut 78, die Kolbennut 75 und die Ausnehmung 94 in den Stirnraum % und von diesem zum Rücklaufanschluß 71, ohne daß ein Druckaufbau stattfindet. In Lenkstellung, wenn beispielsweise der Ventilkolben 72 durch den Mitnehmerzapfen 79 in der Zeichnung nach oben verschoben ist, wird die Kolbennut 74 von der Ringnut 77 und die Ringnut 78 von der Kolbennut 75 getrennt. Dann strömt das Druckmittel unter Druckaufbau von der mit der Kolbennut 74 nunmehr voll verbundenen Ringnut 78 über nicht dargestellte Bohrungen in den einen Druckraum, während Druckmittel aus dem anderen Druckraum über nicht dargestellte Bohrungen in die Ringnut 77 verdrängt wird, von wo es über die Kolbennut 73, die Ausnehmung 93 und den Stirnraum 95 in den Rücklaufanschluß 71 gelangt. Dabei wird der Hydraulikkolben 68 der Lenkrichtung entsprechend verschoben. Beim Lenken in die andere Richtung gilt das entsprechende. Die Ringnut 78 ist breiter als die Ringnut 77 ausgebildet, um bei der erforderlichem Breite des Mitnehmerzapfens 79 eine genügend große Überschneidung der Steuerkanten zu erreichen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung, das in einem das Lenkgetriebegehäuse in zwei Druckräume unterteilenden Hydraulikkolben angeordnet ist und über eine drehbar gelagerte Kugelmutter betätigt wird, mit Längsnuten am Hydraulikkolben für die Zu- und Rückleitung des Druckmittels, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (17) aus einem Ventilkolben (22) mit einer radialen Bohrung (25) für einen Zapfen (15) zum Betätigen des Steuerventils (17) und mit zwei Kolbennuten (23 und 24) mit für den ölfluß durchbrochenen Führungsstegen (26) und aus einer Steuerbüchse (27) mit zwei Ringnuten (26 und 29) besteht, wobei die eine Kolbennui (23) über eine radiale Bohrung (62) in der Steuerbüchse (27), einen Kanal (63) und einen Zwischenraum (64) im Hydraufikkolben (7) und weitere axiale Bohrungen (21) mit dem einen Druckraurn (8), die andere Kolbennut (24) über eine radiale Bohrung (66) und einen Kanal (65) mit dem anderen Druckraum (9) verbunden sind, und daß jede Stirnfläche des Ventilkolbens (22) im Bereich je einer der mit dem Zulaufanschluß (36) verbundenen Längsnuten (34 und 35) liegt und die Ringnuten (28 und 29) über Bohrungen (30 und 31) in die mit dem Rücklaufanschluß (33) verbundene Längsnut münden.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (22) an seinen Stirnflächen axiale Bohrungen (37 und 38) zur Aufnahme von Reaktionskoiben ^39 und 40) aufweist, die mit ihrem außenliegenden Ende jeweils in einer fest mit dem Hydraulikkolben (7) verbundenen Halbscheibe (41) bzw. 42) verankert sind, während ihr innenliegendes, hohles Ende über Bohrungen (49 und 50 bzw. 51 und 52) mit der zugehörigen Kolbennut (23 bzw. 24) verburiden ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der hydraulischen Mitte des Steuerventils (17) eine in der Kugelmutter (13) angeordnete Mittenzentrierung (54) des Mitnehmers (14) vorgesehen ist, die aus einer von zwei Anschlagbolzen (57 und 58) gehaltenen vorgespannten Feder (56) besteht, wobei die Anschlagbolzen (57 und 58) sich in einer Rille (59) der Kugelmutter (13) abstützen und der Mitnehmer (14) duich im Hydraulikkolben (7) angeordnete Stellschrauben (60 und 61) mit konischen bzw. exzentrischen Enden einstellbar ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Reaktionskolben (39 bzw. 40) eine vorgespannte Feder (53) angeordnet ist, die sich am Ventilkolben (22) abstützt.

5. Steuerventil für eine Hilfskraftlenkung, das in einem das Lenkgetriebegehäuse in zwei Druckräume unterteilenden Hydraulikkolben angeordnet ist und über eine drehbar gelagerte Kugelmutter betätigt wird, mit Längsnuten am Hydraulikkolben für die Zu- und Riickleitung des Druckmittels, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (67) einen Ventilkolben (72) mit drei Kolbennuten (73, 74 und 75) in einer Ventilbohrung (76) des Hydraulikkolbens (68) mit zwei Ringnuten (77 und 78) aufweist, wobei die mittlere Kolbennut (74) über eine Botii ung (98') und eine Längsnut (97) an einen Zulaufanschluß (70¹) und die äußeren Kolbennuten (73 und 75) über Ausnehmuneen (93 und 94) an Stirnräume (95 und 96), die mit dem Rücklaufanschluß (71) verbunden sind, angeschlossen sind.

6 Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das Steuerventil (67) zwei in axialen Bohrungen (81 bzw. 82) des Ventilkolbens (72) angeordnete Reaktionskolben (83 und 84) und rieh an diesen abstützende, vorgespannte Zentnerfedern (85 und 86) als Mitienzentrierung aufweist.

7 Steuerventil nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Bohrung (91 bzw. 92) im Ventilkolben (72) die eine Ringnut (77) mn der einen axialen Bohrung (81) und die andere Ringnut (78) mit der anderen axialen Bohrung (82) verbindet.

8 Steuerventil nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stellschrauben (87 und 88) mit einem exzentrischen Teil (89 bzw. 90) im Hydraulikkolben (68) für die Einstellung des Ventilkolbens (72) auf hydraulische Mitte vorgesehen sind.