DE2403006C3 - Steuerventil für Druckmittel-Steuerung von Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Druckmittelsteuerungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Steuerventil ist Gegenstand eines nicht vorveröffentlichten Vorschlags.

Steuerventile dieser Art haben neben der Steuerung des Druckmittels zu den Druckräumen eines Servozylinders den Zweck, durch den zwischen den Reaktionskolben und dem Ventilkolben wirkenden unterschiedlichen Druck dem Fahrer des Kraftfahrzeuges das Fahrgefühl einer mechanischen Lenkung, jedoch mit vermindertem Kraftaufwand zu vermitteln.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Steuerventil, dessen Einbauraum beispielsweise durch Einbau in den Servokolben einer Hilfskraftlenkung eingeengt ist, mit einer Lenkkraftbegrenzungsejnrichtung zu versehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche ausgeführten Merkmale gelöst

Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer in einer Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

ίο F i g. 1 die Anordnung eines Steuerventils in einer Hilfskraftlenkung,

F i g. 2 und F i g. 3 Ausführungsbeispiele des Steuerventils der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab bei Mittelstellung des Ventiikolbens,

F i g. 4 das Steuerventil der F i g. 3 mit ausgelenktem Ventilkolben,

Fig.5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerventils der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab mit ausgelenktem Ventilkolben.

Ein Steuerventil 1 ist in einer Hilfskraftlenkung nach Fig. 1 so angeordnet, daß den Stirnseiten eines Ventilkolbens 2 benachbarte Zulaufräume 3 und 4 über eine Leitung 5 ständig mit einer Servopumpe 6 verbunden sind. Eine zentrale Rücklaufnut 7 ist über eine Leitung 8 mit einem Behälter 9 verbunden. Zwei Ringnuten 10 und 11 des Ventilkolbens 2 sind über Leitungen 12 und 13-init Zylinderräumen 14 und 15 eines Servomotors 16 verbunden.

Auf die Darstellung eines Druck- und Strombegrenzungsventils, eines Nachsaugventils und des mechanischen Teils der Hilfskraftlenkung wurde verzichtet, da diese Teile für die Wirkungsweise des Steuerventils ohne Bedeutung sind.

Das Steuerventil 1 ist in dem Ausführungsbeispiel in einem Kolben 17 angeordnet, der zusammen mit einem Lenkgehäuse 18 den Servomotor 16 bildet.

Der Ventilkolben 2 ist in einem Ventilzylinder 19 axial verschiebbar angeordnet und ist durch einen Zapfen 20 entsprechend der Drehung au einem nicht dargestellten Lenkhandrad verstellbar. In zwei Axialbohrungen 21 und 22 (F i g. 2) des Ventilkolbens 2 sind zwei gegenüber dem Ventilzylinder 19 unverschiebbare Reaktionskolben 23 und 24 geführt. Diese Reaktionskolben 23 und 24 erzeugen bei einer Verschiebung des Ventilkolbens 2 aus seiner Mittellage eine Rückwirkungskraft, die dem vom Fahrer aufzubringenden Lenkkraftanteil entspricht. In zur Mitte des Ventilkolbens 2 hin offenen Axialbohrungen 25 und 26 jedes Reaktionskolbens 23 bzw. 24 ist ein Überdruckventil 27 bzw. 28 angeordnet,

so das aus einem Hilfskolben 29 bzw. 30 und einer durch eine Druckfeder 31 bzw. 32 belasteten Kugel 33 bzw. 34 besteht.

Die Zulaufseiten der Überdruckventile 27 und 28, die durch den jeweiligen Ventilsitz der Kugel 33 bzw. 34 an dem Hilfskolben 29 bzw. 30 gebildet werden, sind über radiale Drosselbohrungen 35 bzw. 36 in den Reaktionskolben 23 bzw. 24 mit den Zulaufräumen 3 bzw. 4 verbunden. Zwei an den Ablaufseiten der Überdruckventile 27 bzw. 28 angeordnete Federräume 37 bzw. 38 und zwei in den Axialbohrungen 21 bzw. 22 des Ventilkolbens 2 angeordnete Reaktionsräume 39 und 40 sind durch radiale Drosselbohrungen 41 bzw. 42 in dem Ventilkolben mit den Ringnuten 10 bzw. 11 verbunden.

Die Ringnuten 10 und U stehen bei Mittelstellung des Ventilkolbens 2 über offene Zulaufsteuerkanten 43 bzw. 44 mit den Zulaufräumen 3 bzw. 4 und über offene Rücklaufsteuerkanten 45 bzw. 46, Ringnuten 47 bzw. 48 in dem Ventilzylinder 19 und Bohrungen 49 bzw. 50 mit

der zentralen Rqeklaufnut 7 in Verbindung,

Eine andere Ausführungsform des Steuerventils ist in Fig,3 gezeigt. Hierbei sind Überdruckventile 327 und 328 als Kolbenventile ausgebildet.

In einer über Drosselbohrungen 51 bzw, 52 mit den Zulaufräumen 3 bzw. 4 verbundenen Axialbohrung 53 bzw, 54 jedes Reaktionskolbens 323 bzw, 324 ist ein Kolben 55 bzw. 56 angeordnet Der Kolben 55 weist seitliche Steuerflächen 57 bzw. 58 auf und wird van einer Druckfeder 59 bzw. 60 über einen Federteller 61 bzw. 62 in seiner Schließstellung gehalten. Die übrigen Teile des Steuerventils 301 entsprechen denen des Steuerventils 1 in Fig. 1.

Durch die Auslenkung des Veiitilkolbens 2 in der in F i g. 4 gezeigten Weise wird der eine Zulauf ι aum 3 über |5 die weit geöffnete Zulaufsteuerkante 43, die Ringnut 10 und die Leitung 12 mit dem einen Zylinderraum 14 verbunden. Der andere Zylinderraum 15 ist über die Leitung 13, die Ringnut 11, die weit geöffnete Rücklaufsteuerkante 46, die Ringnut 48 und die Bohrung 50 mit der zentralen Rücklaufnut 7 verbunden. Die entgegengesetzte Zulaufsteuerkante 44 und «iie entgegengesetzte Rücklaufsteuerkante 45 sind geschlossen.

Der eine Reaktionsraum 39 ist über die Drosselbohrung 41, die Ringnut 10 und die offene Zulaufsteuerkante 43 mit dem Zulaufraum 3 verbunden, während der andere Reaktionsraum 40 über die Drosselbohrung 42, die Ringnut 11, die offene Rücklaufsteuerkante 46, die Ringnut 48 und die Bohrung 50 mit der zentralen Rücklaufnut 7 verbunden ist. Der Druckunterschied in den beiden Reaktionsräumen 39 und 40 ergibt eine entgegengesetzt zu der Auslenkbewegung des Zapfens 20 auf den Ventilkolben 2 gerichtete Reaktionskraft. Diese Reaktionskraft ergibt die vom Fahrer des Fahrzeugs aufzubringende Lenkkraft.

An dem Oberdruckventil 328 herrscht an dessen Ablaufseite der Rücklaufdruck der zentralen Rücklaufnut 7. Bei dem Überdruckventil 327 herrscht in dieser Stellung des Ventilkolbens 2 sowohl an der Zulaufseite als auch an der Ablaufseite der Arbeitsdruck des Zulaufraumes 3, der gleich dem des Zulauf raumes 4 ist.

Übersteigt der Arbeitsdruck eine durch die Abmessungen des Überdruckventils 328 bestimmte Höhe, so öffnet das Überdruckventil 328, d. h. der Kolben 56 wird gegen die Kraft der Druckfeder 60 verschoben, bis die seitlichen Steuerflächen 58 des Kolbens 56 eine Verbindung herstellen zwischen dem Zulaufraum 4 und dem Reakticnsraum 40.

Der Druck des Zulaufraumes 4 wird über die Steuerflächen 58 gedrosselt in den Reaktionsraum 40 so übertragen.

Da der Reaktionsraum 40 über die Drosselbohrung 42 mit der zentralen Rücklaufnut 7 verbunden ist, wird sich in diesem Reaktionsraum 40 ein Mischdruck einstellen, der dem Druck in dem Reaktionsraum 39 entgegenwirkt. Es wird somit deutlich, daß im normalen Fahrbetrieb eine ein sicheres Fahrgefühl erzeugende, mit steigendem Arbeitsdruck in den Zylinderräumen 14 und 15 wachsende Reaktionskraft erzeugt wird, während beim Parkieren die Reaktionskraft auf einen für einen leichten Parkiervorgang erträglichen Wert begrenzt wird.

Je nach den Anforderungen an die Lenkkraftcharakteristik läßt sieh durch entsprechende Wahl der Durchmesser der Drosselbohrungen 35, 36, 41, 42, 31 und 52 der Druck in den Reaktionsräumen 39 und 40 und somit die Reaktionskraft oberhalb der durch die Überdruckventile festgelegten Höhe beeinflussen. Es ist beispielsweise eine vollständige Begrenzung der Reaktionskraft auf die festgelegte Höhe möglich oder aber ein weiteres geringfügiges Ansteigen oberhalb des Öffnungspunktes des Überdruckventils.

Beim Auslenken des Ventilkolbens 2 in entgegengesetzter Richtung gilt das Entsprechende.

Die Funktionsweise des Steuerventils 1 der F i g. 2 entspricht der beschriebenen Wirkungsweise des Ventils 301 der F i g. 3 und F i g. 4 und wird deshalb nicht näher erläutert.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind Überdruckventile 527 und 528 nach Fig.5 zwischen Reaktionsräumen 539 bzw. 540 und einer zentralen Rücklaufni't 7 in einem Ventilkolben 502 angeordnet Reaktionsräume 539 und 540 sind .'"nerseits durch die Überdruckventile 527 bzw. 528, andererseits durch Reaktionskolben 523 bzw. 524 begrenzt und über Drosselbohrungen 63 bzw. 64 mit Ringnuten 510 bzw. 511 verbunden. Die Ablaufseiten der Überdruckventile

527 und 528 sind über Drosselbohrungen 65 bzw. 66 mit den Ringnuten 47 bzw. 48 und dadurch mit der zentralen Rücklaufnut 7 verbunden. Für die weiteren Teile des Steuerventils 501 gilt entsprechend die Beschreibung zur F ig. 1.

Durch ein Auslenken des Ventilkolbens 502 in der in F i g. 5 gezeigten Richtung wird der eine Reaktionsraum 539 über die Drosselbohrung 63 und die Ringnut 510 mit dem Zulaufraum 3 verbunden, während der andere Reaktionsraum 540 über die Drosselbohrung 64 und die Ringnut 511 mit der zentralen Rücklaufnut 7 verbunden wird. Der entstehende Druckunterschied in den beiden Reaktionsräumen 539 und 540 ergibt eine entgegengesetzt zu der Auslenkbewegung des Zapfens 20 wif den Ventilkolben 502 gerichtete Reaktionskraft

Übersteigt der als Reaktionsdruck in dem Reaktionsratun 539 wirkende Arbeitsdruck die durch das Überdruckventil 527 bestimmte Höhe, so öffnet dieses. Der Reaktionsdruck und damit die Reaktionskraft auf den Ventilkolben 502 steigt somit nicht bzw. je nach Bemessung der Drosselbohrungen 63 und 65 nur geringfügig weiter an.

Beim Auslenken des Ventilkolbens 502 in entgegengesetzter Richtung gilt das Entsprechende.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Überdruckventile 27 und 28 bzw. 327 und 328 bzw. 527 und

528 in dem Steuerventil 1 bzw. 301 bzw. 501 ist in vorteilhafter Weise eine Lenkkraftbegrenzung für Lenkungen mit geringem Einbauraum ermöglicht Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß durch die zwischen den Reaktionsräuirun und den Ringnuten des Ventilkolbens angeordneten Drosselbohrungen bei derartigen Steuerventilen auftretende Schwingungen wirkungsvoll gedämpft werden. Außerdem ist durch entsprechende Bemessung der Drosselbohrungen vor und hinter den Überdruckventilen eine vollständige oder teilweise Begrenzung der Reaktionskraft oberhalb eines bestimmten Wertes möglich.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Steuerventil für eine Servopumpe aufweisende Druckrojttelsteuerungen von Hilfskraftlenkungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Ventüzyllnder, einem gegenüber dem Ventilzylinder axial verschiebbaren Ventilkolben und in Axialbohrungen des Ventilkolbens geführten Reaktionskolben mit zwei in den Axialbohrungen des Ventilkolbens durch die Reaktionskolben begrenzten Reaktionsräumen, die durch Drosselbohrungen mit zwei Ringnuten des Ventilkolbens verbunden sind, in dem zwei wechselweise vom Arbeitsdruck aufsteuerbare und als Oberdruckventile ausgebildete Lenkkraftbegrenzungsventile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulaufseite jedes Oberdruckventils (27 und 28,327 und 328) mit einem ständig mit der Servopumpe (6) in Verbindung stehenden Zulaufraum (3 bzw. 4) des Steuerventil (1, 101) und die Ablaufseite jedes Überdruckventils (27 und 28,327 und 328) mit dem zugehörigen Reaktionsraum (39 bzw. 40) verbunden ist sowie die den Drosselbohrungen (41 und 42) zugeordneten Ringnuten (10 bzw. 11) des Ventilkolbens (2) wechselweise durch die Steuerbewegung des Ventilkolbens mit dem Druckmittelzu- bzw. -ablauf (3, 4 bzw. 7) verbunden werden, wodurch oberhalb eines bestimmten Arbeitsdruckes der Druck in jeweils einem der Reaktionsräume (39 bzw. 40) in Richtung einer Angleichung an den Druck in dem anderen Reaktionsraum (40 bzw. 39) im Sinne einer Druckerhöhung verändert wird.

2. Steuerventil nach Ansprutn 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile (27 und 28; 327 und 328) in zur Mitte des Vt.itilkolbens (2) hin offenen Axialbohrungen (25 bzw. 26; 53 bzw. 54) jedes Reaktionskolbens (23 bzw. 24, 323 bzw. 324) angeordnet sind.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jedem Überdruckventil (27 und 28,327 und 328) zugeordnete Zulaufbohrung als Drosselbohrung (35 und 36, 51 und 52) ausgebildet ist.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile (27 und 28) als Kugelsitzventile ausgebildet sind.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruckventile (327 und 328) als Kolbenventile ausgebildet sind, deren Kolben (55 bzw. 56) mit seitlichen Steuerflächen (57 bzw. 58) versehen sind.