DE202004012963U1

DE202004012963U1 - Hydraulisches Servolenkventilgehäuse

Info

Publication number: DE202004012963U1
Application number: DE200420012963
Authority: DE
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2014-08-19
Also published as: US20060037645A1; DE202004012963U9

Abstract

Hydraulisches Servolenkventilgehäuse mit einem Zulauf (14) zu einem Servolenkventil (12) und einem Rücklauf (16), dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (18) vorgesehen ist, mittels dem sich der Querschnitt des Rücklaufs (16) verändern läßt.

Description

Derartige Servolenkventilgehäuse sind allgemein bekannt und werden in Servolenkungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei das Servolenkventil zur Steuerung des der Servolenkung zugeordneten hydraulischen Servomotors dient. Dabei ist das Servolenkventil in einem auch Ventilturm genannten Gehäuse angeordnet und über den Zulauf mit einer Ölpumpe sowie über den Rücklauf mit einem mit der Ölpumpe in Verbindung stehenden Ölbehälter verbunden. Während im Zulauf ein Betriebsdruck von rund 100 bar herrscht, steht der Rücklauf lediglich unter Atmosphärendruck. Dies kann einerseits bereits bei geringfügigen Druckschwankungen zu Kavitation im Rücklauf und andererseits zu Schwingungen in der im Servolenkventil ausgebildeten Flüssigkeitssäule führen, die sich auf das gesamte Servolenkventilgehäuse sowie den Lenkzylinder übertragen, was wiederum eine unnötige Beanspruchung der Bauteile sowie eine unerwünschte Geräuschentwicklung zur Folge hat.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Servolenkventilgehäuse bereitzustellen, bei dem Kavitation im Rücklauf sowie Schwingungen des Systems verhindert sind.
Erfindungsgemäß ist bei einem Servolenkventilgehäuse der eingangs genannten An ein Ventil vorgesehen, mittels dem sich der Querschnitt des Rücklaufs verändern läßt. Auf diese Weise läßt sich der Rücklaufdruck um bis zu 5 bar erhöhen, wodurch Kavitation im Rücklauf vermieden wird. Ebenso werden unerwünschte Schwingungen gedämpft; der Lenkzylinder wird gleichsam „eingespannt". Um trotz der Erhöhung der Rücklaufdrucks dieselbe Unterstützungskraft im Servozylinder bereitstellen zu können, wird vorzugsweise der Zulaufdruck entsprechend angehoben; die Druckdifferenz zwischen Zu- und Rücklauf bleibt also konstant.
Vorzugsweise ist ein Abzweigkanal vorgesehen, der zwischen dem Rücklauf und dem Zulauf angeordnet ist. Diese Kopplung ermöglicht eine vom Zulaufdruck abhängige Regelung des Rücklaufdrucks.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ventil einen Verstellkolben auf, der im Abzweigkanal angeordnet und vorteilhaft so ausgebildet ist, daß er den Rücklauf gegenüber dem Zulauf abdichtet. So verhindert der Verstellkolben einen hydraulischen Kurzschluß zwischen Zu- und Rücklauf der die Funktionsweise des Servolenkventils beeinträchtigen könnte.
Dabei kann die Veränderung des Rücklaufquerschnitts durch Verschiebung des Verstellkolbens erfolgen, wodurch sich eine einfache und effektive dynamische Regelung des Rücklaufdrucks ergibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Ventil einen Anschlagabsatz auf, der am rücklaufseitigen Ende des Abzweigkanals angeordnet ist und als Anschlag für den Verstellkolben dient. Auf diese Weise läßt sich der Querschnitt des Rücklaufs und damit der Rücklaufdruck innerhalb eines genau definierten Bereichs verändern, wobei die Gefahr einer völligen Abdichtung des Rücklaufs vermieden wird.
Das Ventil weist vorzugsweise ein Rückstellelement auf, das bei einem Absinken des Zulaufdrucks eine Rückstellung des Verstellkolbens und damit eine entsprechende Anpassung des Rücklaufdrucks ermöglicht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rückstellelement ein elastischer Schlauch, der vorteilhaft längs des Rücklaufs angeordnet ist. Dieser elastische Schlauch dient nicht nur der Rückfederung des Verstellkolbens, sondern regelt zusätzlich auch den Strömungsquerschnitt des Rücklaufs.
Vorzugsweise weist das Ventil einen zweiten Ring auf, der am lenkventilseitigen Ende des Rücklaufs angeordnet ist. Dieser sorgt für einen konstanten Öl-Eintrittsquerschnitt in den Rücklauf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Rückstellelement eine Feder, die vorteilhaft um den Verstellkolben im Abzweigkanal angeordnet ist. So ergibt sich ein einfacher, robuster und kostengünstiger Rückstellmechanismus.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung. In dieser zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Servolenkventilgehäuses gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
2 eine Schnittansicht eines Servolenkventilgehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein Servolenkventilgehäuse 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Es wird verschiedentlich auch als Ventilturm bezeichnet und nimmt ein in 1 nur schematisch angedeutetes Servolenkventil 12 auf. Das Servolenkventilgehäuse 10 weist einen Zulauf 14 und einen Rücklauf 16 auf. Der Zulauf 14 dient im Betrieb der Verbindung des Servolenkventils 12 mit einer nicht gezeigten Ölpumpe, und der Rücklauf 16 verbindet das Servolenkventil 12 mit einem ebenfalls nicht gezeigten Ölbehälter, der wiederum mit der Ölpumpe in Verbindung steht.
Ferner sind ein Ventil 18 und ein Abzweigkanal 20 vorgesehen, der zwischen dem Rücklauf 16 und dem Zulauf 14 angeordnet ist. Im Abzweigkanal 20 ist ein Verstellkolben 21 des Ventils 18 angeordnet, der an seinem zulaufseitigen Ende einen Druckfühlerabschnitt 22 und an seinem rücklauflaufseitigen Ende einen Absperrabschnitt 23 aufweist. Der Druckfühlerabschnitt 22 ist dabei so ausgebildet, daß er den Rücklauf 16 gegenüber dem Zulauf 14 abdichtet. Das Ventil 18 weist ferner einen Anschlagabsatz in Form eines ersten Ringes 24 auf, der am rücklaufseitigen Ende des Abzweigkanals 20 angeordnet ist und als Anschlag für den Verstellkolben 21 dient.
Außerdem ist ein Rückstellelement in Form eines elastischen Schlauchs 26 vorgesehen, der längs des Rücklaufs 16 angeordnet ist und einen am lenkventilseitigen Ende des Rücklaufs 16 angeordneten zweiten Ring 28 umspannt. Optional kann das Ventil 18 eine zusätzliche Rückstellfeder (nicht gezeigt) aufweisen, die um den Verstellkolben 21 im Abzweigkanal 20 angeordnet ist.
Im Betrieb des Servolenkventilgehäuses 10 herrscht im Zulauf 14 ein Druck von rund 100 bar, teilweise bis zu 130 bar, was den Druck im Rücklauf 16 deutlich übersteigt. Aufgrund dieses Druckunterschieds wird der Verstellkolben 21 im Abzweigkanal 20 in Richtung des Rücklaufs 16 (in der Figur nach oben) geschoben, wobei der Verstellkolben 21 aufgrund seiner Breite und Länge am ersten Ring 24 abdichtet und einen hydraulischen Kurzschluß zwischen Zulauf 14 und Rücklauf 16 verhindert.
Durch das Anheben des Verstellkolbens 21 wird der elastische Schlauch 26 zusammengedrückt, wodurch sich der effektive Rücklaufquerschnitt verringert, was zu einem Druckanstieg im Rücklauf 16 führt. Dieser Druckanstieg ist abhängig vom Zulaufdruck, dem Volumenstrom, der zulaufdruckseitigen Kolbenfläche des Verstellkolbens 21 und der Federsteifigkeit des elastischen Schlauchs 26.
Der erste Ring 24 erfüllt dabei die Funktion der Hubbegrenzung des Verstellkolbens 21 sowie bei Verwendung einer optionalen Rückstellfeder zusätzlich die eines Widerlagers für die Feder. Der zweite Ring 28 sorgt für einen konstanten Öleintrittsquerschnitt in den Rücklauf 16.
Fällt der Druck im Zulauf 14 ab, dient der elastische Schlauch 26 bzw. die optionale Rückstellfeder zur Rückfederung des Verstellkolbens 21 und so zu einer dynamischen Anpassung des Rücklaufdrucks.
Die in 2 gezeigte zweite Ausführungsform eines Servolenkventilgehäuses 10 verzichtet auf den elastischen Schlauch 26 und folglich auf den zweiten Ring 28 und weist statt dessen als Rückstellelement die bereits erwähnte Rückstellfeder 30 auf, die um den Verstellkolben 21 im Abzweigkanal 20 angeordnet ist. Dabei dient der erste Ring 24 wiederum zur Begrenzung des Kolbenwegs sowie als Widerlager für die Feder 30.
Ansonsten ist das Servolenkventilgehäuse der 2 in Ausgestaltung und Funktion identisch mit dem in 1 gezeigten Servolenkventilgehäuse.

Claims

Hydraulisches Servolenkventilgehäuse mit einem Zulauf (14) zu einem Servolenkventil (12) und einem Rücklauf (16), dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (18) vorgesehen ist, mittels dem sich der Querschnitt des Rücklaufs (16) verändern läßt.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abzweigkanal (20) vorgesehen ist, der zwischen dem Rücklauf (16) und dem Zulauf (14) angeordnet ist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) einen Verstellkolben (21) aufweist, der im Abzweigkanal (20) angeordnet ist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (21) an seinem zulaufseitigen Ende einen Druckfühlerabschnitt (22) und an seinem rücklauflaufseitigen Ende einen Absperrabschnitt (23) aufweist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellkolben (21) so ausgebildet ist, daß er den Rücklauf (16) gegenüber dem Zulauf (14) abdichtet.
Servolenkventilgehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Rücklaufquerschnitts durch Verschiebung des Verstellkolbens (21) erfolgt.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Verstellkolbens (21) in Abhängigkeit vom Zulaufdruck erfolgt.
Servolenkventilgehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) einen Anschlagabsatz (24) aufweist, der am rücklaufseitigen Ende des Abzweigkanals (20) angeordnet ist und als Anschlag für den Verstellkolben (21) dient.
Servolenkventilgehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) ein Rückstellelement (26; 30) aufweist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement ein elastischer Schlauch (26) ist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Schlauch (26J längs des Rücklaufs (16) angeordnet ist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) einen Ring (28) aufweist, der am lenkventilseitigen Ende des Rücklaufs (16) angeordnet ist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement eine Feder (30) ist.
Servolenkventilgehäuse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (30) um den Verstellkolben (21) im Abzweigkanal (20) angeordnet ist.