DE1905366U

DE1905366U - Steuerventil fuer hydraulische hilfskraftlenkungen.

Info

Publication number: DE1905366U
Application number: DEI10922U
Authority: DE
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1961-10-12
Filing date: 1962-10-09
Publication date: 1964-11-26
Also published as: GB985341A; US3102554A

Description

PJUi i520*-9. law

Dipl.-Ing. H. Zoepke

J 10 922/630 Gbm ■ ^Telefon ^⁵⁷⁶⁸

International Harvester Company
180 North Michigan Avenue
Chicago, Illinois (V. St. A.)

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der. Ü

Steuerventil für hydraulische Hilfskraftlenkungen

Die Neuerung bezieht sich auf ein Steuerventil für hydraulische Hilfskraftlenkungen, das aus einem in einer im Ventilgehäuse frei drehbar gelagerten Hülse begrenzt verdrehbaren Drehschieber mit an dessen Umfang vorgesehenen, axialen Längskanälen besteht, die mit in der Hülse befindlichen und ständig mit an Ein- und Auslaßbohrungen angeschlossenen Ringkanälen an der Inenwand des Ventilgehäuses in Verbindung stehenden Radialbohrungen zusammenarbeiten und einem aus zwei in einer Querbohrung des Schiebers gleitend angeordneten und durch eine Feder gegen die kurvenförmig ausgebildete Innenwand der Hülse gedrückten Kolben, wobei die Querbohrung und wenigstens einer der Längskanäle des Drehschiebers durch eine Bohrung miteinander verbunden sind.

Bei der Verwendung von Hilfskraftlenkungen in Schleppern beträgt normalerweise die Frequenz der Vorderradschwingungen 8 - 9/see. In den Steuerventilen solcher Anlagen wird dadurch eine Resonanzschwingung der gleichen Frequenz erzeugt, die einen unberechenbaren und pulsierenden Flüssigkeitsstrom hervorruft und auf diese Weise zu einem gefährlichen Flattern der· Räder führt. Eine Dämpfung der Schwiigmgen der Ventilteile bis zu einer Frequenz von etwa 3/see. würde diesen Nachteil beseitigen.

Bei einem bekannten Steuerventil oToiger Art hat- man daher bereits Dämpfungsmittel vorgesehen, um die auftretenden Schwingungen im Ventil so gut wie möglich aufzufangen und dadurch das gefürchtete Plattern der Räder zu vermeiden. Bei der vor-"bekannten Dämpfungsanordnung handelt es sich jedoch um eine rein mechanische Reibungsdämpfung, die im einzelnen aus zwischen den Kolbenenden und der Hülse angeordneten Formteilen und einem zwischen Drehschieber und Hülse angeordneten gummiartigen Ring besteht. Eine derart beschaffene mechanische Reibungsdämpfung ist nun aber insoweit nachteilig, als der erforderliche Reibungswert nicht mit der gewünschten Genauigkeit ausgelegt werden kann, da sich der Koeffizient schon nach kurzer Betriebsdauer ändert. Dies ist aber vor allem bei Pahrzeuglenkungen sehr bedenklich, da in solchen Fällen die Dämpfung im Anfang zu liegen kommt und nach kurzer Betriebsdauer überhaupt nicht mehr vorhanden sein wird. Das führt bei der bekannten Dämpfungseinrichtung dazu, daß sich der zwischen den in der^: Querbohrung verschiebbaren Kolben befindliche Raum schlagartig verändern kann, so daß die dadurch bedingten Schläge durch die den KolbenzwischenrauBi mit einem der Längskanäle verbindenden Bohrung auf den Drehschieber bzw. die Hülse derart übertragen werden, daß sich die tmerwünschten Resonanzschwingungen im Ventil und damit das Plattern der Räder voll auswirken können.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil für hydraulische Hilfskraftlenkungen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Dämpfungseinrichtungen nicht mehr aufweist. Das wird gemäß der !Teuerung im wesentlichen dadurch erreicht, daß der Flüssigkeitsstrom von und zu der Querbohrung durch ein in der letzteren mit einem der Längskanäle verbindenden Bohrung sitzendes Rückschlagventil und durch das Kolbenspiel in der Querbohrung und/oder durch eine in der Bohrung befindliche Drosselstelle und durch Dichtmittel zwischen den Kolben und der Querbohrung regelbar ist. Zweckmäßig ist die Drosselstelle durch einen eine Längsbohrung

aufweisenden Stopfen mit einem in der Bohrung "beweglichen Stift gebildet«

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen^

Pig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Schleppers mit Hilfskraftlenkung?

S¹Ig. 2 zeigt das Steuerventil in lieutralsteilung, teilweise geschnitten;

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der linie 3-3 in Pig. 2j

Pig. 4 zeigt das Steuerventil in einer Arbeitsstellung, teilweise geschnitten;

Pig. 5 ist ein Schnitt entlang der linie 5-5 in Pig. 4|

Pig. 6 ist eine Teilansicht des Steuerventils mit der Dämpfungs einrichtung 5

Pig. 7 ist eine Teilansicht des Steuerventils mit einer and ei" en Ausführungsform der Dämpfung s einrichtung.

Ein Schleppei" 10 besitzt eine Vorderachse 11 mit Vorderrädern 13 und eine Hinterachse 12 mit Hinterrädern 14« Spurstangen sind an einem Lenkarm 16 befestigt; der am Zahnrad 17 des Lenkgetriebes sitzt. Die Schnecke 18 des Lenkgetriebes steht über das Lenkgestänge 19 und die mechanischen Teile des Steuerventils 20 mit dem Lenkrad 21 in Verbindung.

Die Hilfskraft wird von einem Plüssigkeitssystem geliefert, das einen Arbeitszylinder 22 aufweist, der zwischen einem Ansatz 23 der Vorderachse und dem Lenkarm 16 befestigt ist. Die

Sinlaßseite der Pumpe 24 steht mit dem Tank in Verbindung, während die Auslaßseite über eine Leitung 25 mit einem Mengenteiler 26 und über eine Leitung 27 mit dem Steuerventil 20 in Verbindung steht. Leitungen 28 und 29 verbinden das Steuer#entil 20 mit den beiden Enden des Arbeitszylinders 22. Eine Rückleitung 30 führt vom Steuerventil 20 zum Tank.

Das Steuerventil 20 besteht aus einem Ventilgehäuse 31? einer Zwischenhülse 32 und einem Schieber 33· Eine Einlaßöffnung 34, an die die Leitung 27 angeschlossen wird, geht durch das Gehäuse 31 hindurch und steht mit einem Ringkanal 35 in Verbindung, der sich auf der Innenseite des Gehäuses 31 rundherum erstreckt. Die mittleren Öffnungen 36 und 38, an die die Leitungen 28 und 29 angeschlossen v/erden, stehen mit Ringkanälen 37 und 39 in Verbindung. Eine Rücklauföffnung 40, an die die Leitung 30 angeschlossen wird, steht mit einem Ringkanal 41 in Verbindung.

Der Schieber 33 v/eist ein verzahntes Kupp lungs stück 33a auf, über das er durch eine entsprechende Welle 33b mit dem Steuerrad 21 verbunden ist. Der Schieber 33 ist in der Hülse 32 geführt und weist an seiner Oberfläche eine Anzahl von zueinander parallelen Längskanälen 43 auf, von denen einer mit 43a be.zeichnet ist (nicht alle Kanäle 43 sind gezeigt). Abwechselnd zwischen den Längskanäl'en 43 ist eine Anzahl längerer Kanäle 44 angeordnet, von denen nur einer gezeigt ist. Quer durch den Schieber erstreckt sich ein Kanal 45, in dessen beiden Enden je ein Kolben 46 gleitend geführt ist. Zwischen diesen Kolben, die an den kurvenförmigen Wänden von Aussparungen 48 der Hülse 32 entlanggleiten, ist eine Jeder 47 angeordnet.

Eine Bohrung 49 verbindet den Querkanal 45 mit dem Längskanal 43a. In dieser Bohrung sitzt eine Hülse 50, die an einem Ende einen Ventilsitz 51 und am anderen Ende einen Bund 52 aufweist. In der Hülse 50 ist ein Kugelventil angeordnet, das durch eine

Feder 54 gegen den Sitz 51 gedrückt wird.

Ahi Ende 19a des Lenkgestänges 19 ist ein Stift 55 befestigt, der in einem Langloch 42 des Schiebers 33 geführt ist und mit der Hülse 32 fest verbunden ist. In der Hülse 32 sind eine Anzahl von Radialbohrungen angeordnet, die jedoch nicht alle gezeigt sind? Bohrungen 56 verbinden die Einlaßöffnung 34 über den Hingkanal 35 mit den Längskanälen. 43 j Bohrungen 57 und 58 verbinden die Öffnungen 36 und 38 über die Ringkanäle 37 und 39 mit den Kanälen 43 und 44? wenn der Schieber 33 relativ zur Hülse 32 gedreht wird und zwar innerhalb der Grenzen, die durch die Bewegung des Stiftes 55 in dem Langloch 42 bestimmt werden^ Bohrungen 59 verbinden die Auslaßöffnung 40 über den Ringkanal 41 mit den Kanälen 44· Eine der Bohrungen 56 steht immer mit dem Ringkanal 35 und dem Längskanal 43 a in Verbindung und damit über die Bohrung 49 auch mit dem Querkanal 45· Ebenso steht eine der Bohrungen 59 in ständiger Verbindung mit dem Ringkanal 41 und mit den Aussparungen 48 in der Hülse 32.

Unter normalen Bedingungen, wenn das Fahrzeug in gerader Richtung fährt, nimmt das Steuerventil 20 die in ^ig. 2 dargestellte Neutraisteilung ein. In dieser Stellung fließt die Flüssigkeit in die Eingangsöffnung 34? um den Ringkanal 35? durch die Bohrungen 56, über die Kanäle43 und 43a und dabei an den Bohrungen 57 und 58 vorbei, die in dieser Stellung die Kanäle 43 und 44 überdecken, über die Kanäle 44_s durch die Bohrungen 59, über den Ringkanal 41 und durch die Auslaßöffnunge 40 wieder hinaus. Das Ventil 53 liegt auf seinem Sitz 51 auf, und deshalb fließt keine Flüssigkeit vorn Kanal 43a zum Kanal 45 gegen den Druck der im Querkanal 45 eingeschlossenen Flüssigkeit. Die Kolben 46 werden gegen die kurvenförmigen Wände der Aus§parungen 48 gedruckt und halten den Schieber in der leutralstellung zur Hülse 32.

Bei normaler Geradeausfahrt sind die Vorderräder 13 einer Schwingung unterworfen, die aus den Unebenheiten der Straße

resultiert. Diese Schwingung wird durch die Lenkungsteile 18,

19 und 19a und durch den Stift 55 auf die Hülse 32 des Steuerventils übertragen, wo sie eine Relativbewegung zwischen der Hülse 32 und dem Schieber 33 hervorruft. Es hat sich herausgestellt, daß die Resonanzschwingungen, die im Steuerventil

20 auftreten, ein Pendeln zwischen der Neutralsteilung (Pig.2) und der rechten oder linken Arbeitsstellung (Pig. 4) verursachen, in der die Bohrungen 57 und 58 die Kanäle 43 und 44 nicht mehr überdecken. In diesem Fall fließt die flüssigkeit in die EingangsÖffnung 34, über den Ringkanal 35> durch die Bohrungen 56, über die Kanäle 43» durch die Bohrungen 57? über den Ringkanal 37 und die Öffnung 36 zu einer Seite des Zylinders 22. Die von der anderen Zylinderseite verdrängte Flüssigkeit fließt durch die Öffnung 38, über den Ringkanal 39? durch die Bohrungen 58, über die Kanäle 44, durch die Bohrungen 59_s über den Ringkanal 41 und durch die Öffnung 40 zurück zum Tank. Diese unerwünschte, kurzzeitige Ventilbetätigung verursacht, wenn sie nicht ausgeglichen wird, ein Pulsieren der Flüssigkeit.

Da die beiden Kolben 46 an den Wänden der Aussparungen 48 entlanggleiten, werden sie gegen die im Querkanal 45 eingeschlossene Flüssigkeit gegeneinander gedrückt» Durch ihren genauen Sitz ergibt sich ein Leckverlust der unter Druck stehenden Flüssigkeit aus dem Querkanal 45 und an den Kolben 46 vorbei, oder genau kontrollierbar und vorbestimmt ist» Auf diese Weise wird eine Dämpfung der Schwingfrequenz zwischen der Hülse 32 und dem Schieber 33 zusätzlich zu der Dämpfung erreicht, die durch den Druck der Kolben 46 gegen die Aussparungen 48 erzielt wird. Das unregelmäßige schnelle öffnen und Schließen der Ventilöffnungen wird ausreichend verringert, so daß der Flüssigkeitsstrom zum Zylinder 22 begrenzt wird und die Schwingungen in den Rädern 13 nicht in ein Flattern umwandelt« Wenn das Ventil von einer Arbeitsstellung (Fig. 4) in die leutralstellung (Fig. 2) zurückkehrt, gleiten die Kolben 46 an den Wänden der Ausspartingen 48 entlang und verringern den Druck im Querkanal 45·

Eine Drehung des Lenkrades 21 hat einen normalen Einschlag der Räder zur Folge, da die Flüssigkeit wie oben beschrieben kontrolliert fließen kann. Das lenkrad 21 bewegt über die Teile 33a und 33b den Schieber 33 relativ zur Hülse 32 aus der Heutralstellung (Figo 2) über die Teilarbeitsstellung (Fig. 4) innerhalb der Grenzen, die durch die Yerschiebung des Stiftes 55 in dem Langloch 42 gegeben sind. Wenn der Stift 55 am Ende des Langloches 42 anschlägt, nimmt der Schieber 33 die Hülse

32 mit und dreht sich mit ihr weiter relativ zum Gehäuse 31· In dieser (nicht gezeigten) vollen Arbeitsstellung sind die Bohrungen der Hülse 32 in Bezug auf die Kanäle des Schiebers

33 so ausgerichtet, daß der größte Durchfluß zum Zylinder 22 gegeben ist. Bei Rückstellung des Ventils 20 in die Neutralst ellung wird der Zylinder 22 druckentlastet und beendet seine Bewegung.

In Fig. 7 ist eine abgewandelte Ausführung dargestellt. Dabei sind die beiden Kolben 46 je mit einer Dichtung 60 versehen, um zu verhindern, daß Flüssigkeit aus dem Querkanal 45 um die Kolben 46 fließt, wenn diese an den Wänden der Aussparung 48 entlanggleiten. Die Hülse 50 ist aus der Bohrung 49 entfernt worden, und anstelle des Kugelventils 53 ist in die Bohrung ein Stopfen 61 eingesetzt worden. Der Stopfen weist eine Längsbohrung 62 auf, in der ein Stift 63 sitzt. Das Durchsickern der Flüssigkeit durch diese Drosselbohrung 62 ist kritisch und muß genau gesteuert werden. Versuche haben ergeben, daß ein Durchflußquerschnitt von 0,0008 Quadratzentimeter, der dureh eine Bohrung von 1 Millimeter und einen Stift von 0,98 Millimeter erreicht wird, einen günstigen Verlauf des Durchflusses ergibt. Wenn die Kolben gegeneinander gepreßt werden, fließt die Flüssigkeit gegen den Pumpendruck aus dem Querkanal 45 durch die Drosselbohrung 62 in genau begrenzter Menge zum Kanal 43a. Kehren die Kolben in die Neutralsteilung zurück, so wird die Flüssigkeit unter Pumpendruck vom Kanal 43a durch die Bohrung 62 zum Querkanal 45 zurückgeleitet. Außerdem verhindert.

der Stift 63 ein Verstopfen der Bohrung 62 durch Fremdkörper. Selbstverständlich können die Kolbendichtungen und die Drosselbohrung eher zusätzlich als anstelle des Kugelventils verwendet werden, wenn nötig _? als zusätzliche Steuerung.

Das Ausführungsbeispiel stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Neuerung dar. Sie ist aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern läßt im Rahmen der Ansprüche verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung zu.

Schutzansprüche;

Claims

Schutzansprüche %

1. Steuerventil für hydraulische Hilfskraftlenkungen, bestehend aus einem in einer im Ventilgehäuse frei drehbar gelagerten Hülse "begrenzt verdrehbaren Drehschieber mit an dessen Umfang vorgesehenen, axialen Längskanälen, die mit in der Hülse befindlichen und ständig mit an Ein- und Auslaßbohrungen angeschlossenen Ringkanälen an der Innenwand des Ventilgehäuses in Verbindung stehenden Radialbohrungen zusammenarbeiten und einem aus zwei in einer Querbohrung des Schiebers gleitend angeordneten und durch eine Feder gegen die kurvenförmig ausgebildete Innenwand der Hülse gedrückten Kolben, wobei die Querbohrung und wenigstens einer der Längskanäle des Drehschiebers durch eine Bohrung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom von und zu der Querbohrung (45) durch ein in der letztere mit einem der Längskanäle (43a) verbindenden Bohrung (49) sitzendes Rückschlagventil (50-53) und durch das Kolbenspiel in der Querbohrung (45) und/oder durch eine in der Bohrung (49) befindliche Drosselstelle (61-63) und durch Dichtmittel (60) zwischen den Kolben (46) und der Querbohrung (45) regelbar ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle durch einen eine Längsbohrung (62) aufweisenden Stopfen (61) mit einem in der Bohrung (62) beweglichen Stift (63) gebildet ist.