DE2613041A1

DE2613041A1 - Spaltensteuerung mit offener mittelstellung fuer hydraulische vorrichtungen, insbesondere hilfskrafteinrichtungen von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2613041A1
Application number: DE19762613041
Authority: DE
Inventors: Jozsef Dipl Ing Iviny; Imre Dipl Ing Lendvai; Laszlo Dipl Ing Szekely; Laszlo Dipl Ing Szuecs
Original assignee: Autoipari Kutato Intezet; Csepel Autogyar
Current assignee: Autoipari Kutato Intezet; Csepel Autogyar
Priority date: 1975-04-01
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1976-10-21
Also published as: HU170933B; PL112805B1; DD124468A5; GB1541749A

Description

Spaltensteuerung mit offener Mittelstellung für hydraulische Vorrichtungen, insbesondere Hilfskrafteinrichtungen von Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft eine Spaltensteuerung mit offener Mittelstellung für hydraulische Vorrichtungen, insbesondere Hilfskrafteinrichtungen von Kraftfahrzeugen, bei der ein zylindrischer Steuerschieber in einer Steuerhülse vorgesehen ist, und die Steuerkennlinie den Ansprüchen einer Servolenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge in besonderem Maße entspricht.

In der Hydraulik sind zahlreiche Ausführungsformen von Absperrhähnen, Drosselventilen, Kugelschiebern und zylindrischen

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Dreh- und Axialschiebern'^ur Steuerung von Iflüssigkeitsströmen bekannt, bei denen die Öffnungs- und Schließcharakteristik keine Rolle spielt, während andererseits Vorrichtungen der genannten Art bekannt sind, bei denen die öffnungs- und Schließcharakteristik funktionswesentlich ist.

Bei den Servolenkeinrichtungen ist der Weg der Steuerbewegung im Vergleich zum Durchflußquerschnitt der Steuervorrichtung wegen der konstruktiven Ausführung der Signalgeberelemente relativ klein. Der Steuerschieber befindet sich nicht in den Endstellungen, sondern in Zwischenstellungen in einem funktioneilen Betriebszustand, wobei die Anforderungen an die Kennlinie unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Arbeitskolben der Servolenkeinrichtung mit der Steuerung mechanisch rückgekoppelt ist, gekennzeichnet werden können.

Eine bekannte Ausführungsform der hydraulischen Steuervorrichtungen, wobei vor allem diejenigen Steuervorrichtungen in Betracht stehen, die für Servolenkeinrichtungen benutzt werden, ist so ausgebildet, daß sowohl der Steuerschieber als auch die Steuerhülse mit rundlaufenden Futen unterschiedlicher Breite und rechteckigen Querschnitts versehen sind, und die Steuerbewegung durch axiales Verschieben des Steuerschiebers erfolgt. Die entstehenden Steueröffnungen sind Teile einer Zylindermantelfläche, die, in eine Ebene abgewickelt, einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die andere bekannte Ausführungsform einer Steuervorrichtung für Servolenkeinrichtungen ist mit einem Drehschieber ausgerüstet.

Die Steuerschieber der Steuerventile sind mit axialen Rippen versehen, während die Steuerhülsen parallele jedoch bezüglich

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ihrer Breite von den erstgenannten Rippen abweichende Rippen aufweisen.Die durch die Rippen und Nuten gebildeten SteuerÖffnungen besitzen in in eine Ebene abgewickeltem Zustand ebenfalls eine rechteckige Querschnittsform.

Die Verwendung von mit rechteckigen SteuerÖffnungen ausgerüsteten Steuervorrichtungen hat den Vorteil einer verhältnismäßig einfachen Herstellbarkeit verbunden mit ausreichender Genauigkeit. Nachteilig allerdings' ist, daß ihre Steuerkennlinie (SpaltenCharakteristik) einen ungünstigen Verlauf zeigt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Größe der Steueröffnung von der Strecke der Relativbewegung linear abhängt, weshalb die Druckänderung, da es sich hierbei um eine Drosselregelung handelt, nichtlinear oder proportional der Strecke der Steuerbewegung ist, obgleich eine gerade Linie als Steuerbewegungsstrecke-Flüssigkeitsdruck-Kennlinie vorteilhaft erscheint.

Während eines großen Teils der Steuerbewegungsstrecke steigt der Flüssigkeitsdruc.k nur in geringem Maße an, während die Flüssigkeitsdruckänderung im Endbereich der Steuerbewegungsstrecke rasch erfolgt, der Druck also stark ansteigt.

Eine Servolenkeinrichtung, die mit einer solchen Steuervorrichtung ausgerüstet ist, zeigt in einem großen Bereich der relativen Steuerbewegungsstrecke eine nur geringe Empfindlichkeit, dagegen in dem verhältnismäßig kurzen Endbereich eine zu hohe Empfindlichkeit. Die Neigung der Servolenkeinrichtungen zur Vibration ist in der Regel auf diese hohe Empfindlichkeit zurückzuführen.

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In Fig. 1 der Zeichnung sind verschiedene Kennlinien von Steuerventilen dargestellt. Auf der Abszisse des gezeigten Diagramms sind die Steuerbewegungsstrecke und auf der Ordinate der Flüssigkeitsdruck aufgetragen. Ideal wäre eine gerade Kennlinie g. mit einem Steigungswinkel von 4-5°. Die Kennlinie go gilt für Steuerventile, die mit rechteckigen Steueröffnungen versehen sind. Gemäß der idealen Steuerkennlinie ist die Flüssigkeitsdruckänderung der Steuerbewegungsstrecke proportional, d.h. die Druckempfindlichkeit während der ganzen Steuerbewegungsstrecke ist konstant. Die Druckempfindlichkeit ergibt sich aus dem Tangens des Winkels cC, den die Kennlinie mit der Abszisse einschließt. Man erkennt, daß die Kurve gp eine von dem Idealzustand sehr stark abweichende Druckempfindlichkeit kennzeichnet. Im Ausgangspunkt der Kennlinie, also in der Grundstellung der Steuervorrichtung, kennzeichnet sie eine Grundstellungsdruckempfindlichkeit ■fcg <&* während im Endpunkt der Kurve oder Kennlinie, die zum Höchstdruck gehört, die Druckempfindlichkeit sehr viel größer ist als der durch die ideale Kennlinie tgck,- = 1 gehörende Wert. Bei einem Vergleich der Steuerkennlinien ist es üblich, die Endstellungsempfindlichkeit zur Grundstellungsempfindlichkeit ins Verhältnis zu setzen, also den Quotienten

^'2 zu bilden. Je kleiner dieses Verhältnis ist, desto

günstiger ist der Verlauf der Druckempfindlichkeit in Abhängigkeit von der Steuerbewegungsstrecke.Bei der idealen Kennlinie gy. ist das Verhältnis 1.

Betrachtet man die Arbeitsweise einer mit rechteckigen Steueröffnungen versehenen Steuervorrichtung im Hinblick auf die Geometrie des Verschließens, so ist festzustellen, daß das Verschließen der Steueröffnungsquerschnitte bei gleichmäßiger

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Bewegung, also konstanter Geschwindigkeit, des Steuerschiebers gleichmäßig erfolgt, wobei die Ventile bei Verwendung von Axialsteuerschiebern genauso arbeiten wie bei Verwendung von Drehsteuerschiebern. Daraus ergibt sich die ungünstige Kennlinie g~ in Fig. 1.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Steuerung zu schaffen, die eine bessere Kennlinie als die bekannten Steuerungen aufweist, also der idealen Kennlinie näherkommt, was bedeutet, daß die Steuerung eine größere Druckempfindlichkeit in der Grundstellung und eine kleinere Druckempfindlichkeit in der Endstellung aufweist. Darüber hinaus soll die zu schaffende Steuerung einen geringeren herstellungstechnischen Aufwand erfordern als die bekannten Steuerungen der genannten Art, oder zumindest den Herstellungsaufwand dieser bekannten Steuerungen nicht überschreiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Steueröffnungen, welche sich in den Steuerelementen, d.h. dem Steuerschieber und der Steuerhülse, befinden, so auszubilden, und anzuordnen, daß nicht nur ein geringerer Herstellungsaufwand notwendig ist, sondern vor allem die Veränderung der Durchströmungsquerschnitte bei der Steuerbewegung nichtlinear erfolgt, sondern anfangs mit größerer Geschwindigkeit als im weiteren Verlauf der Steuerung, wodurch sich eine Drosseldrucksteuerung ergibt, die der idealen Kennlinie besser angenähert ist. Dies bedeutet, daß erfindungsgemäß eine an eine bewegungsproportionale Druckregelung angenäherte Spaltsteuerung mit offener Mittelstellung für hydraulische Vorrichtungen geschaffen wird, die zwei alternativ oder wechselweise wirkende Arbeitsräume besitzt, wobei als Steuervorrichtung eine Steuerhülee und ein zylindrischer Steuerschieber

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koaxial ineinander angeordnet sind und das eine der genannten beiden Elemente mit dem Steuersignalgeber, beispielsweise der Lenkspindel oder dem Lenkgestänge des Fahrzeugs, wenigstens während der Steuerbewegungsstrecke in bewegungsübertragender Verbindung steht, während das andere Steuerelement in bezug auf die Steuerbewegungsrichtung festliegt. Des weiteren sind Hydraulikflüssigkeitszufluß- und Abflußleitungen an der Steuervorrichtung vorgesehen sowie Zuflußleitungen zu den Arbeitsräumen, und die Steueröffnungen an den einander zugeordneten Mantelflächen des Steuerschiebers und der Steuerhülse sind mit Hydraulikleitungen verbunden und in Abhängigkeit von den herrschenden Drücken so ausgebildet, daß eine teilweise Überdeckung von Konfigurationen der gegenüberliegenden Steuerelemente erfolgt, wobei der Durchströmungsquerschnitt durch Addition oder Subtraktion eines oder zweier vorhandener Kreisschnitte gebildet wird und die Steueröffnungen so angeordnet sind, daß die gemeinsame Sehne der Kreisschnitte auf der Steuerbewegungsrichtung senkrecht steht.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann gleichermaßen bei Axialsteuerschiebern und bei Drehsteuerschiebern Anwendung finden, wobei im ersteren Fall die Steueröffnungen aus den umlaufenden Nuten des Steuerschiebers und aus den diese Nuten teilweise überdeckenden Bohrungen der Steuerhülse gebildet werden, während im letzteren Fall in Längsrichtung verlaufende Rippen vorgesehen sind.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Durchmesser der radialen Bohrung, die sich an einem der Steuerelemente, zweckmäßigerweise an der Steuerhülse, befindet, größer ist als die Breite der Kippe des mit diesem Steuerelement zusammenwirkenden anderen Steuerelements, also

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zweckmäßigerweise des Steuerschiebers, wobei der Mittelpunkt der Bohrung bei offener Mittelstellung an der Mittellinie der Rippe liegt.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist der idealen Steuerkennlinie mit Steueröffnungen, die aus Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers bestehen, weitgehend angenähert.

Die erfindungsgemäßen Steueröffnungen sind Teile von Zylindermantelflächen zweier ineinandergreifender Steuerelemente, deren Steuerbewegung entweder eine relative Axialverschiebung oder eine relative Axialverdrehung um die gemeinsame Achse ist, also entlang einer Mantellinie erfolgt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, in der auf der gemeinsamen Drehachse senkrechten Ebene Vertiefungen bzw. Bohrungen auszubilden, die durch auf der gemeinsamen Achse der beiden Steuerelemente senkrechte oder mit ihren Meridianebenen parallele Achsrichtung aufweisende zylindrische Mantelflächen oder 3?lächenteile begrenzt sind, wobei die Steuerformation eines Steuerelements durch zwei an dem anderen Steuerelement ausgebildete,von Kreisbögen begrenzte Querschnitte geformt wird, die in einer der Radial- oder Meridianebene parallelen Ebene Kreisschnitte sind. Diese Steuerformationen zweier Steuerelemente überdecken sich teilweise, und die eine Bohrung des einen Steuerelements liegt in der Mitte des Achsabstandes der beiden Bohrungen des anderen Steuerelements, wenn die Steuerung die Mittelstellung einnimmt. In Abhängigkeit von dem Verhältnis von Achsabstand zu Zylinderdurchmesser sind verschiedene Ausführungaoformen der Erfindung möglich.

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2 6 1 3 Γ)

Bei der einen Ausführungsform ist der Achsabstand kleiner als die Summe der Durchmesser je einer Bohrung der verschiedenen Steuerelemente. In diesem Fall entstehen die Steueröffnungen als Addition von zwei auf zwei Seiten einer gemeinsamen Sehne liegenden Kreisschnitten, so daß die Steueröffnungen bikonvex geformt sind. Hierbei werden die Steueröffnungen von der konkaven Seite der Zylinderflächen begrenzt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist der Achsabstand zweier Steuerformationen von dem einen Steuerelement größer als der Durchmesser der von ihm bestimmten Zylinderflächen abgegrenzten Steuerformationen des Gegensteuerelements. Die Steueröffnung ist durch die konvexe Seite der Steuerformation und durch die konkave Seite der Mantelfläche der !Formation (Bohrung) von dem Gegensteuerelement getrennt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Achsabstand kleiner als der Durchmesser der von ihm bestimmten Zylinderflächen, aber größer als der Durchmesser der einzigen Bohrung des Gegensteuerelements. In diesem Fall ergeben sich die Steueröffnungen aus der Differenz zwischen den zwei Kreisschnitten, die auf derselben Seite der gemeinsamen Sehne liegen und eine konkav-konvexe Form aufweisen. Die Steuerspalten sind einerseits durch die konkaven Seiten der sich schneidenden Zylindermantelflächen und andererseits durch die konvexe Fläche der Bohrung von dem Gegensteuerelement getrennt. Aus steuertechnischen Gesichtspunkten ist es zweckmäßig, wenn die gemeinsame Sehne höchstens dem kleineren Durchmesser gleich oder kleiner ist als dieser Durchmesser, so daß sie an der zu der Steueröffnung hingewandten Seite de^~ senkrecht zur Steuerbewegung verlaufenden Durchmessers liegt.

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Zur Herbeiführung einer konkav-konvexen Spaltensteuerung wird erfindungsgemäß insofern eine technisch vorteilhafte Möglichkeit geboten, als ein zylindrischer Bolzen in die radiale Bohrung des Steuerschiebers eingepaßt und gesichert wird, dessen äußere Stirnfläche eine Formation aus zwei sich in einer größeren Sehne als der Bolzendurchmesser schneidenden Mantelflächen an der Stirnseite durch eine gekrümmte Fläche begrenzt ist, wobei das Einpassen in den Steuerschieber so erfolgt, daß die Sehne auf der Steuerbewegungsrichtung senkrecht steht, wobei die Stirnfläche aus Gründen einer zweckmäßigerweise gemeinsam erfolgenden Bearbeitung in die ManieLflache des Steuerschiebers fällt. Die die Gegenformation bildende Bohrung, die konzentrisch zu der oben genannten Sehne in dem anderen Steuerelement ausgebildet ist, weist einen kleineren Durchmesser auf, als die Sehne lang ist, wobei die Hälfte der Längendifferenz an beiden Enden der Sehne zur Bildung einer Dichtungsfläche am Mantel herangezogen wird.

Die im obigen beschriebene Steuervorrichtung mit offener Mittelstellung eignet sich insbesondere für Kraftfahrzeuglenkeinrichtungen, die einen Kolben mit zwei Arbeitsräumen aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Die Steuerkennlinie verschiedener Steuerventile, wobei mit g,. die ideale Kennlinie, g₂ die Kennlinie von Steuerungen mit rechteckigen Steueröffnungen und g,, g^ die Kennlinie der erfindungsgemäßen Steuerung bezeichnet ist,

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Fig. 2 die schematische Darstellung eines Drehsteuerventils mit einem doppeltwirkenden Kolben,

und M- Steuerformationen oder -Stellungen der Steuerung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Servolenkeinrichtung mit Steuerventil gemäß der Erfindung,

Fig. 6 einen Querschnitt der Steuervorrichtung der in Fig. 5 gezeigten Servolenkeinrichtung nach der Linie B-B in Fig. 5,

Fig. 7 eine geometrische Darstellung der Bildung einer konvex-konkaven Steueröffnung,

ig. 7a,
und 7b eine Ausführungsform der Steueröffnung von

Fig. 7,

Fig. 8 eine weitere geometrische Darstellung einer konvex-konkaven Steueröffnung,

Fig. 8a ein Ausführungsbeispiel der Steueröffnung von Fig. 8,

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Steueröffnung von Fig. 8, und

Fig. 9a eine £ei!schnittansicht längs der Linie A-A in Fig. 9-

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Fig. 1 wurde schon in der Einleitung der Beschreibung erläutert. Durch Meßergebnisse ist bewiesen, daß die ideale Kurve g. am besten mit der Kennlinie g, der Steuerspalten gemäß der Erfindung angenähert ist.

Fig. 2 zeigt ein Vierwege-Steuerventil mit offener Mittelstellung mit den gekoppelten Hydraulikmittelleitungen und einem doppeltwirkenden Kolben. Die Pumpe 1 liefert die Hydraulikflüssigkeit durch die Leitung 2 zur Steuerhülse 3· In der Steuerhülse ist der Steuerschieber 4 untergebracht, der mit Rippen 5,6 versehen ist, die die Flüssigkeitszufuhrkanäle und Abfuhrkanäle 7 und 8 teilweise überdecken, wodurch Steueröffnungen 9 und 10 bei dem Zufuhrkanal 7 bzw. 11 und 12 bei dem Abfuhrkanal entstehen. Die Steueröffnungen 9 und 11 bzw. 10 und 12 stehen durch die Räume 13 bzw. 14 in Verbindung, wobei der Raum 13 mit dem Arbeitsraum 16 des mit einem doppeltwirkenden Kolben 18 versehenen ArbextsZylinders durch den Kanal 19 und der andere Raum 14 mit dem Arbeitsraum 17 durch den Kanal 20 ständig verbunden ist.

Die Steueröffnungsformationen der Steuervorrichtung nach Fig. 1 sind in den Fig. 3a, 3b, 3c auf die Ebene des Durchströmungsquerschnittes projiziert dargestellt.

Die Steueröffnungen gemäß Fig. 3a, 3b, 3c sind die freibleibenden Kreisflächenteile , die durch Überdeckung der kreisförmigen öffnungen 21 und der an den Steuerschieber befindlichen rippenförmigen Formationen 22,23,24, die in bezug aufeinander symmetrisch angeordnet sind, zustande kommen.

Die Steueröffnungen 9,10 sind in den Figuren in offener Mittelstellung dargestellt. Der Pfeil ¹¹A" zeigt die Bewegungsrich-

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tungen der Steuervorrichtung, und wenn die Öffnung 9 sich schließt, vergrößert sich gleichzeitig die DurchströmungsquerSchnittfläche der Öffnung 10. Da sich der hydraulische Widerstand (Drosselung) der sich schließenden Öffnung 9 vergrößert, vermindert sich gleichzeitig der hydraulische Widerstand der Öffnung 10.

Aus der Fig. 2 ist zu sehen, daß sich die Öffnung 12 gleichzeitig mit der Schließung der Öffnung 9 schließt, weshalb sich der Druck im Raum 14 gegenüber dem Grundstellungsdruck steigert, während er sich im Raum 15 vermindert. Der Ablauf der Drucksteigung im Raum 14· hängt im Grunde genommen vom Einfluß der Schließung der Öffnungen 9 und 12 ab. Das Öffnen der Öffnung 10 beeinflußt die Druckänderung nur wenig. Das Schließen der öffnungen mit einer Kreisschnittflache nach den Fig. 3a, Jb, 3c zeigt einen Verlauf, der bei gleichmäßiger Steuerbewegung anfangs rasch erfolgt, später sich jedoch verzögert. Man kann das Verhältnis von Grundstellungs- zu Endstellungsdruckempfindlichkeit durch die Abgrenzkurve und durch das Verhältnis zwischen der Kreisfläche und der freigelassenen Kreisquerschnittsfläche beeinflussen.

Bei der Ausführung nach den Fig. 3b und 3c werden die Steueröffnungen wie beim Steuerschieber so bei der Steuerhülse aus in der Projektion durch Kreisbogen abgegrenzter Formationen gebildet.

Die Kennlinie der Steuervorrichtung nach Fig. 3 ist als Beispiel in Fig. 1 mit g, bezeichnet dargestellt. Man erkennt die Verbesserung der Grundstellungs- und der Endstellungsdruckempfindlichkeit gegenüber der Kennlinie g~.

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Die mit durch Zylindermantelflächen begrenzten Steueröffnungen versehenen Steuervorrichtungen können weiter verfeinert werden dadurch, daß mehrere parallel geschaltete Öffnungsgruppen verwendet werden, die sich in Größe oder Lage oder in Größe und Lage unterscheiden.

So ergeben sich drei verschiedene Möglichkeiten der Kombination. Die drei verschiedenen Möglichkeiten sind in IFig. 4 mit rundlaufenden Rippen bzw. mit geraden Rippen des Steuerschiebers als eine dreiteilige Gruppe zu betrachten. In Pig. 4a sind die Durchmesser der Bohrungen von unterschiedlicher Länge} in Fig. 4b sind die Bohrungen der Steuerhülse gleich groß, aber auf verschiedenen Mantellinien angeordnet; und in Pig.4c sind die Bohrungen der Steuerhülse ebenfalls auf verschiedenen Mantellinien angeordnet, jedoch verschieden groß. Die Kennlinie der Steuervorrichtung nach Fig. 4a ist in Fig. 1 mit g^ dargestellt. Es ist zu sehen, daß eine weitere Verbesserung gegenüber der Kurve g, zur idealen Kurve g^ erreichbar ist.

Eine mit der neuartigen Steuervorrichtung ausgerüstete Servolenkeinrichtung für Kraftfahrzeuge ist in einer Ausführungsform in Fig. 5 dargestellt. Die Steuervorrichtung ist mit einem Drehsteuerschieber versehen und in dem Arbeitskolben untergebracht. Die Projektionen der Steueröffnungen sind Kreisschnitte.

Im Lenkgehäuse 25 ist der Arbeitskolben 26 angeordnet, von dem ein bestimmter Bereich als Zahnstange 27 ausgebildet ist und mit dem Zahnsegment der Lenkwelle 28 in Eingriff steht. Die Lenkspindel 29 ist im Deckel 30, die Lenkmutter 31 im Arbeitskolben 26 gelagert. Im Arbeitskolben 26 ist auch die

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Steuerhülse 32 angeordnet, der der Steuerschieber 33 zugeordnet ist. Der Steuerschieber 33 ist mit der Lenkmutter 31 durch den Mitnehmer 34- gekoppelt. Die Lenkmutter 31 kann sich nur in dem Ausmaß der Steuerbewegung verdrehen und in den Endstellungen der Steuerbewegung schlägt sie in nichtdargestellter Weise an.

An der Mantelfläche der Steuerhülse 32 sind Steuerbohrungen 35,37 beispielsweise so angeordnet, daß je drei Bohrungen auf dieselbe Mantellinie fallen, und die Bohrungsgruppen, be-

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stehend aus je drei Bohrungen^ voneinander um 90 entfernt angeordnet sind, wie es im Schnitt "B" zu sehen ist (Fig. 6).

Der Steuerschieber 33 ist beispielsweise mit sich in Richtung der Mantellinie erstreckenden Steuerrippen 36,38 versehen, und diese bilden mit den eine Kreisquerschnittsform aufweisenden Steuerbohrungen 35,37 Steueröffnungen dadurch, daß die Breiten der Steuerrippen 36,38 kleiner sind als die Durchmesser der Steuerbohrungen 35,37· Das Öl wird von der Pumpe in die Steuervorrichtung durch die Steuerbohrung 35, die mit den je2wei gegenüberliegenden Steuerrippen 36 des Steuerschiebers in Verbindung steht, hineingefördert und tritt aus dieser durch die Steuerbohrung 37, die mit den anderen beiden Steuerrippen 36 in Verbindung steht, aus.

Die Räume 39,4-0 zwischen den beiden Steuerrippen 36,38 halten den Steuerschieber 33 gegen die Steuerhülse 32 wechselweise in der Mittelstellung, so daß die Mittelebenen der Steuerrippen 36,38 entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten Querschnitt, die Achsen der Steuerbohrungen 36,37 schneiden. Wird der

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Steie?schieber 33 entsprechend der Steuerbewegung in irgendeiner Richtung gedreht, so wird die Durchströmungsquerschnittsfläche der kreisschnittförmigen Steueröffnungen anfangs rasch, später immer langsamer verschlossen, wie dies unter Bezug auf Fig. 2 und 3 "beschrieben ist, wodurch der Öldruck sich im Arbeitsraum gemäß der Kennlinie g^ bzw. g^, (Fig. 1) ändert.

In Fig. 7 ist die geometrische Lösung der Herstellung von SteuerÖffnungen mit reinen Zylindermantelflächen dargestellt, die als Variante nach Fig. 3c zu betrachten ist, wobei zwei konvexe, die SteuerÖffnungen begrenzende Flächen 41 und 42 auf einem der Steuerelemente entlang der Mantelfläche, die einen Krümmungsradius von 6/2 besitzt, ausgebildet werden können. Diese Flächen begrenzen die Steueröffnungen 45 und 46 zusammen mit den konkaven Seiten 43a und 44a der auf dem Gegensteuerelement ausgebildeten Steuerbohrungen 43 und 44.

In Fig. 7a ist eine Ausführungsform der geometrischen Anordnung der Steuervorrichtung nach Fig. 7 dargestellt. Auf einem der Steuerelemente,zweckmäßigerweise auf dem Steuerschieber 47, ist eine Hut 50 mit einer Breite m ausgebildet, die eine Krümmung Q/2 besitzt. Das Ende der Nut 50 tat eine durch die konzentrischen Zylindermantelflächen 48 und 49 bestimmte Abrundung m/2.

Die konvexe Seite 50a, der Nut 50 begrenzt die Steueröffnung 52 zusammen mit der konvexen Seite 51a, der in dem nichtdargestellten Gegensteuerelement zweckmäßigerweise in der Steuerhülse hergestellten Bohrung 51· Unter "Gegensteuerelement¹¹ wird also jeweils entweder die Steuerhöhe oder der Steuerschieber verstanden. Die Bohrung 51 ist mit der nichtdargestellten anderen Seite der Nut 49 beispielsweise durch die Nut 53 zur

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Durchführung des Hydraulikmittels verbunden. Gemäß Fig. 7b sind die Seiten 53» 5^· der Nut rundumlaufend ausgebildet. Die Breite der Nuten m und η ist größer als die größte Steueröffnungsbreite .

In Fig. 8 ist eine weitere geometrische Lösungsmöglichkeit für die Ausbildung der Steueröffnungen mit Zylindermantelflächen als Begrenzung dargestellt, die auch unter die Variante Fig. 3c einzuordnen ist.

Gemäß der Ungleichung mit dem verwendeten Buchstabenzeichen sind die Steueröffnungen 58 und 59 durch die einzige konkave Mantelfläche der Bohrung 55 mit einem Durchmesser Q , die auf einem der Steuerelemente ausgebildet ist, und durch die konkaven Mantelflächenteile der auf dem anderen Steuerelement ausgebildeten beiden Zylinderflächen 56 und 57 begrenzt, die einen Achsabstand A voneinander aufweisen.

Nach Fig. 8a kann die Ausführungsform gemäß Fig. 8 durch zwei untereinander nichtverbundenen, aber mit den verschiedenen Arbeitsräumen einzeln in nichtdargestellter Weise in Verbindung stehenden Kanälen 60 und 61 verwirklicht werden, die eine Krümmung von -~- aufweisen und bei denen der Abstand ihrer Mittelpunkte in die Mittelebene fällt.

In dem nichtdargestellten Gegensteuerelement sind die Steueröffnungen 65 und 66 durch die konkaven Mantelbereiche 62a und 62b der Bohrung 62 und durch die konvexen Mantelbereiche 63 und 64 der Nut begrenzt.

Die Ausführungsform nach Fig. 9 und Fig. 9a entspricht geometrisch derjenigen von Fig. 8.

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Um günstigere Herstellungsbedingungen zu erhalten, kann man mit freiem Werkzeugauslauf die keine gemeinsame Achse aufweisenden, bikonvexen, zylindrischen Mantelflächenteile 67 und 68 von dem Ende eines selbständigen Bolzens 69 aus, der eine Stirnfläche 72 mit derselben Krümmung aufweist wie die Mantelfläche 71 des Schiebers 70, um die in der Krümmungsebene des Bolzens liegenden Achsen 73 "und 74- bearbeiten. Der Bolzen 69 wird im Fertigzustand in der radialen Bohrung 75 des Schiebers 70 so befestigt, daß die zylindrische Fläche 71 des Schiebers und die Stirnfläche 72 des Bolzens zusammenfallen. Dies wird zweckmäßigerweise durch eine gemeinsame Oberflächenbearbeitung nach dem Einpressen sichergestellt.

Der Durchmesser D des Bolzens 69 ist kleiner als die Sehne h der zylindrischen Mantelfläche 67 und 68, aber größer als der Durchmesser O der in dem nichtdargestellten Gegensteuerelement ausgebildeten Steuerbohrung 76. Die Steuerräume 77 und 78 sind durch die Kanäle 79 und 80 mit den zu den beiden verschiedenen, nichtdargestellten Arbeitsräumen führenden Bohrungen 81 und 82 verbunden.

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Claims

Patentansprüche

Spaltensteuerung mit offener Mittelstellung für hylische Vorrichtungen, insbesondere Servolenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, die zwei wechselweise wirkende Arbeitsräume aufweisen, mit einer Steuervorrichtung, die zwei Steuerelemente in Form einer Steuerhülse und eines koaxial in dieser angeordneten, zylindrischen Steuerschiebers aufweist, wobei das eine Steuerelement mit dem Steuersignalgeber, beispielsweise der Lenkspindel oder dem Lenkgestänge eines Kraftfahrzeugs, zumindest längs der Steuerbewegungsstrecke in bewegungsübertragender "Verbindung steht und das andere Steuerelement in wenigstens in demselben Maß an einer Bewegung in Richtung der Steuerbewegung gehindert ist, ferner mit Hydraulikmittelzufluß- und -abflußleitungen für die Steuervorrichtung sowie mit einer Zuflußleitung zu den Arbeitsräumen, wobei die Steueröffnungen in den einander zugeordneten Mantelflächen des Steuerschiebers und der Steuerhülse, die mit den Hydraulikmittelleitungen in Verbindung stehen, Vertiefungen bildende Formationen sind, die sich in den gegenüberliegenden Steuerelementen gegenseitig teilweise überdecken, dadurch gekennzeich· ne t , daß die zur Durchströmungsrichtung senkrechte Fläche eine Formation bildet, die aus einem Kreisschnitt (21) besteht oder durch Addition oder Subtraktion zweier Kreisschnitte erzeugbar ist, und daß die Steueröffnungen (9,10, 11,12,45,52) so angeordnet sind, daß die gemeinsame Sehne der Kreisschnitte (21) auf der Steuerbewegungsrichtung senkrecht steht.

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2. Spaltensteuerung mit Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steueröffnungen durch radiale Bohrungen (7,8) des einen Steuerelements (3) und durch Rippen (5,6) des anderen oder Gegensteuerelements (4) gebildet sind.
3. Spaltensteuerung mit Axialsteuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steueröffnungen durch radiale Bohrungen des einen Steuerelements und rundumlaufende Rippen des anderen oder Gegensteuerelements gebildet sind.
4-. Spaltensteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die die Steueröffnung bildende radiale Bohrung (7,8) des einen Steuerelements (3) größer ist als die Breite der Rippe (6,7) cles Gegensteuerelements (4), ^un<i daß in der offenen Mittelstellung der Mittelpunkt der Bohrung auf der Mittellinie der Rippe liegt.
5· Spaltensteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrung des einen Steuerelements durch zwei Bohrungen des Gegensteuerelements umschlossen ist, wobei die Achsen aller Bohrungen radial angeordnet sind und bei Drehschiebersteuerung in einer zur Drehachse senkrechten Ebene und bei Axialschiebersteuerung in einer zur Steuerbewegungsrichtung senkrechten Ebene liegen, wobei der Achsabstand der beiden Bohrungen kleiner ist als die Summe ihrer Durchmesser, und der Achsabstand der beiden Bohrungen durch den Mittelpunkt der Bohrung des Gegensteuerelements in der offenen Mittelstellung halbiert wird.

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6. Spaltensteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet , daß die Steuer-Öffnungen einerseits von in der Mantelfläche des Steuerelements ausgebildeten Bohrungen mit radialer oder parallel zur Meridianebene verlaufende Achsstellung und andererseits von einer Bohrung des Gegensteuerelements begrenzt sind, deren Durchmesser größer ist als der Achsabstand der genannten beiden Bohrungen.

7· Spaltensteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet , daß die Steueröffnungen einerseits von der Mantelfläche zweier in der Mantelfläche des Steuerelements ausgebildeten Bohrungen mit radialer oder zur Meridianebene paralleler Achsstellung und einem Achsabstand, der kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung, und andererseits von einer Bohrung des Gegensteuerelements begrenzt sind, deren Durchmesser größer ist als der Abstand der genannten beiden Bohrungen.

8. Spaltensteuerung nach Anspruch 6 oder 7i dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Stirnfläche (72) eines zylindrischen Bolzens (69), der in eines der Steuerelemente, insbesondere im Steuerschieber (70)» radial eingepaßt und gesichert ist, durch zwei sich in einer Sehne, die größer ist als der Bolzendurchmesser, schneidende zylindrische Mantelflächen (67,68) begrenzt ist, die einen Achsabstand aufweisen, der größer ist als der Bolzendurchmesser, und daß die Stirnfläche (72) des Bolzens eine der Mantelfläche des Steuerschiebers (70) entsprechende Krümmung aufweist, und beim Einpassen des Steuerschiebers die Sehne senkrecht zur Steuerbewegungsrichtung liegt und die Stirnfläche (72) in die Mantelfläche (71) des Steuerschiebers (70) fällt.

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9. Spaltensteuerung nach einem der Ansprüche 1 Ms 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwei oder mehr Steueröffnungen gleichen oder unterschiedlichen Querschnitts und mit gleichen oder unterschiedlichen Begrenzungskurven hydraulisch parallel geschaltet sind.

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