DE2615626A1 - Stroemungsteiler - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

• DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2 615626

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON = 555476 8000 MO N CH E N 2, TELEGRAMME: KARPATENT MATHI LDENSTRASSE 12 TELEX: 529068 KARPD

W 26 975/76 12/gr 9.April 1976

Bendix Westinghouse Limited Bristol(England)

Strömungsteiler

Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsteiler und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf Strömungsteiler zur Verwendung in durch die Energie von Strömungsmittel unterstützten Lenkvorrichtung^! nachstehend der Einfachheit halber als Servolenkvorrichtungen bezeichnet.

In der GB-PS 1 4-31 4-37 ist eine hydraulisch unterstützte Steuervorrichtung beschrieben, um Unterstützung bzw. Verstärkung für eine von einem Steuerteil ausgeübte Kraft zu schaffen. Die Vorrichtung hat eine Strömungsmitteleintrittsöffnung und eine Strömungsmittelaustrittsöffnung, sowie einen Strömungsteiler, um das von der Eintrittsöffnung kommende Strömungsmittel zwischen zwei parallelen Strömungswegen aufzuteilen. Der Strömungsteiler ist derart ausgeführt, daß in den Strömungswegen Drosselung geschaffen ist. Weiterhin sind

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Mittel vorgesehen, durch, welche erreicht wird, daß eine Erhöhung des Strömungsmitteldrucks stromabwärts dieser Mittel in einem Strömungsweg relativ zu dem Druck in dem anderen Strömungsweg von einer vergrößerten Verengung oder Drosselung ir dem letzteren Strömungsweg begleitet ist.Weiterhin umfaßt die Vorrichtung eine Ventileinrichtung mit einem ersten Ventilteil, welcher durch den Steuerteil relativ zu einem weiteren Ventilteil aus einer mittleren Stellung in jeder von zwei Eichtungen verschoben werden kann. Die Ventileinrichtung weist weiterhin eine Druckaustrittsöffnung auf, die mit jedem der Strömungswege zwischen dem Strömungsteiler und der Ventileinrichtung verbunden ist. Die Ventilteile sind derart gestaltet, daß einerseits zwischen ihnen variable Verengungen in jedem Strömungsweg geschaffen sind derart, daß eine Bewegung wirksam ist, die eine Verengung zu vergrößern, und daß andererseits zwischen ihnen Reaktionsräume in den Strömungswegen geschaffen sind. Die Strömungsmitteldriicke wirken in diesen Räumen dahingehend, Reaktionen zwischen den Teilen zu erzeugen, die auf den Steuerteil übertragen werden können und denen der Steuerteil entgegenwirkt.

Die in der genannten Literaturstelle beschriebenen Strömungsteiler zur Vervsadung in der Steuervorrichtung haben das Bestreben, vorherrschend auf Druck anzusprechen, und ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Strömungsteiler zu schaffen, der, wenn er in einer hydraulisch unterstützten Strömungsmittelvorrichtung verwendet wird, mehr von der Strömung abhängig ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Strömungsteiler geschaffen, der eine Strömrngsmitteleintrittsöffnung hat, von welcher sich Leitungen zu Strömungswegen und zu Austrittsöffnungen erstrecken. Die Strömungswege verlaufen über Bereiche oder Räume, von denen auf jeweils eine Seite eines Teiles eingewirkt wird, der dad.uach beweglich ist, um eine Verengung in

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in einem Strömungsweg zu vergrößern,während die Verengung in dem anderen Strömungsweg verkleinert wird, oder umgekehrt. Der eine Strömungsweg verläuft weiterhin über eine dritte Verengung in einem Durchgang in dem bewegbaren Teil derart, daß im Betrieb für den Fall, daß Strömungsmittel in der dritten Verengung strömt, der bewegbare Teil in einer solchen Richtung vorgespannt wird, daß die Strömungsmittelströmung von der Eintrittsöffnung zu derjenigen Austrittsöffnung konzentriert wird, welche die größere Strömungsmittelmenge fordert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung beispielsweise erläutert, in welcher eine kraftunterstützte Ausführung schematisch dargestellt ist, bei welcher ein Strömungsteiler gemäß der Erfindung verwendet wird·

Der Strömungsteiler weist ein Hauptgehäuse 1 auf mit einer Eintrittsöffnung 2 zur Verbindung mit einer Quelle hydraulischer Druckmittels, wobei diese Quelle typisch eine Hydraulikpumpe sein kann, die von der Maschine eines Kraftfahrzeuges angetrieben ist. Die Eintrittsöffnung 2 ist mit zwei Durchgängen 3 und 4 versehen, die mit einer Kammer in Verbindung stehen, die durch einen zweckentsprechend gestalteten bewegbaren Teil 7 in zwei Räume 5 und 6 getrennt ist. Der bewegbare Teil 7 ist zwischen zwei Sitze 8 und 9 bewegbar, die zusamen mit dem bewegbaren Teil 7 je eine Verengung oder Drosselstelle in dem betreffenden Strömungsweg von der Eintrittsöffnung 2 über den Durchgang 3 zur Austrittsöffnung 10 bzw. von der Eintrittsöffnung 2 über den Durchgang 4 zur Austrittsöffnung 11 schaffen.

Es ist weiterhin ersichtlich, daß der Strömungsweg von dem Durchgang 3 zur Austrittsöffnung 10 über einen weiteren Durchgang 12 durch die Mitte des bewegbaren Teiles 7 verläuft, und daß dieser Durchsang 12 eine Verengung 13 enthält. Der bewegbare Teile 7 ist mit einer Verlängerung 14 versehen, die mit enger Passung in einer Bohrung 15 angeordnet ist derart, daß die Austrittsöffnung 10 des einen Strömungsweges von der Austrittsöffnung 11 des anderen Strömungsweges im wesentlichen getrennt ist.

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Der Strömungsteiler ist als Ausführungsbeispiel und schematisch so dargestellt, daß er mit einer Kraftunterstützungsvorrichtung oder Servovorrichtung verbunden ist, die einen Zylinder16 und einen darin angeordneten beweglichen Kolben 17 aufweist.Eine Seite des Kolbens 17 ist mit der Austrittsöffnung 10, und die andere Seite des Kolbens 17 mit der Austrittsöffnung 11 verbunden.

Mit der Austrittsöffnung 11 ist weiterhin eine Seite eines Steuerventils 18 verbunden, und die andere Seite des Steuerventils 18 ist mit dem Baum 19 auf der gemäß der Zeichnun£ linken Seite des bewegbaren Teils 7 verbunden, d.h. mit einer Stelle stromauf der Verengung 13· Das Steuerventil 18 weist gemäß der schematischen Darstellung ein Ventilglied 20 auf, welches in der einen oder in der anderen Richtung bewegbar ist, um entsprechend öffnungen zu öffnen oder zu schließen, durch welche hindurch eine gewisse Druckmittelströmung zum Sumpf 21 der Vorrichtung ermöglicht ist.

Zur Beschreibung der Arbeitsweise des Strömungsteilers sei zunächst angenommen, daß die hydraulische Pumpe arbeitet und daß Druckmittel daher durch die Durchgänge 3 und 4- in die Räume 5 und 6 strömt, wobei das Ventilglied 20 des Steuerventils 18 sich in mittlerer Stellung befindet, und wobei zu keiner Seite des Kolbens 17 der Kraftunterstützungsvorrichtung oder Servovorrichtung 16 Druckmittel strömt. Unter diesen Bedingungen ergibt sich stationäre und im wesentlichen gleiche Druckmittelströmung durch die Verengungen zwischen dem beweglichen Teil 7 und den Sitzen 8 und 9 über das Steuerventil 18 zum Sumpf 21. Es sei jedoch angenommen, daß beispielsweise zufolge geringfüg^r Bewegung des Ventilgliedes 20 dahingehend, daß das Bestreben besteht, die Strömung zum Sump 21 vor einem der Strömungswege zu erhöhen und von dem anderen der Strömungswege au verringern, der bewegliche Teil 7 aus seiner Gleichgewichtsstellung herausbewegt wird. Vird hier beispielsweise angenommen, daß eine relative Druckerhöhung sich im

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Raum 19 ergibt, so hat der bewegliche Teil 7 das Bestreben, sich gemäß der Zeichnung nach rechts zu bewegen, wodurch er wiederum das Bestreben hat, die Verengung im Bereich des Sitzes 9 zu verringern und die Verengung im Bereich des Sitzes 8 zu vergrößern. Der Ordnung halber sei bemerkt, daß in der vorliegenden Beschreibung eine Verringerung einer Verengung bedeutet, daß ihr Durchtrittsquerschnitt sich vergrößert, während eine Vergrößerung einer Verengung bedeutet, daß ihr Durchtrittsquerschnitt sich verkleinert. Eine Druckmittelströmung durch den Durchgang 12 und die Verengung 13 hindurch führt zu einer Vorspannung des beweglichen Teils 7 weiterhin in einer Richtung, in welcher das Bestreben besteht, die Verengung im Bereich des Sitzes 8 zu schließen, indem der bewegliche Teil 7 sich gegen den Sitz 8 legt, derart, daß das gesamte von der Pumpe kommende Druckmittel in den Durchgang 3 eintritt und durch die Verengung I3 hindurch zur Austrittsöffnung 10 strömt, um Bewegung des Kolbens 17 derart hervorzurufen, daß das Bestreben besteht, der Wirkung des Steuerventils 18 entgegenzuwirken. Auf der linken Seite des Kolbens 17 aus dem Zylinder 16 verdrängtes Druckmittel strömt über das Steuerventil 18 hindurch zum Sumpf 21. Wenn eine stabile Stellung des Kolbens 17 erreicht ist, d.h. eine Stellung erreicht ist, in welcher die Drücke an den Austrittsöffnungen 10 und 11 die Straßenkräfte ausgleichen, hört die Strömung durch den Durchgang 12 auf, und die Strömungen in den beiden Strömungswegen durch die Durchgänge 3 und 4- hindurch und zur Steuereinrichtung 18 sind wiederum im wesentlichen gleichmäßig bzw. ausgeglichen.

Für den Fall, daß der Kolben 17 sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, um eine Gleichgewichtsstellung zu erreichen, ergibt sich Druckmittelströmung durch cie Drossel 13 und den Durchgang 12 hindurch in entgegengesetzter Richtung mit der Wirkung, daß der bewegliche Teil 7 in einer Richtung vorgespannt wird, daß die im Bereich des Sitzes 9 geschaffene Verengung geschlossen wird, so daß das gesamte Druckmittel von

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der Eintrittsöffnung 2 durch, den Durchgang 4- und die maximal geöffnete Verengung im Bereich des Sitzes 8 zur Austrittsöffnung 11 strömt. Wenn wiederum die Strömung im Gleichgewichtszustand der Servoeinrichtung 16, 17 aufhört, kehrt der "bewegliche Teil 7 des Strömungsteilers im wesentlichen in seine mittlere Stellung zurück, so daß die Strömung in den beiden Strömungswegen wiederum im wesentlichen ausgeglichen ist.

Es ist noch zu bemerken, daß, wie aus der Zeichnung ersichtlich, die Verengungen bzw. Drosselstellen zwischen dem beweglichen Teil 7 und den gegenüberliegenden Gehäusesitzen 8 und 9 unter anderem gebildet sind durch Schaffung konischer Flächen an dem beweglichen Teil 7-

Weiterhin ist zu bemerken, wie ebenfalls aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Verlängerung 14 einen Durchmesser hat, der im wesentlichen dem Durchmesser entspricht, an welchem eine Schließung der Verengungen erfolgt, wenn die entsprechende konische Fläche des beweglichen Teils 7 mit der zugehörigen Sitzfläche 8 bzw. 9 des Gehäuses 1 in Eingriff tritt. Auf diese Weise hat die Vorrichtung symmetrische Strömungsfunktion.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   'Λ J Strömungsteiler mit einer Strömungsmittel eintrittsöffnung, von welcher aus Durchgänge zu Strömungswegen und zu Austrittsöffnungen führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungswege über Bereiche oder Räume (5 und 6) verlaufen, in denen jeweils auf eine Seite eines Teiles (7) eingewirkt wird, der dadurch bewegbar ist, um eine Verengung im Bereich des Sitzes (8 bzw. 9) in dem einen Strömungsweg zu verringern und in dem anderen Strömungsweg zu vergrößern, oder umgekehrt, und daß der eine Strömungsweg (3» 5» 9i 12, 10) eine dritte Verengung (13) in einem Durchgang (12) in dem bewegbaren Teil (7) derart aufweist, daß im Betrieb für den Fall des Vorhandenseins einer Strömung in der dritten Verengung der bewegbare Teil (7) in einer Richtung vorgepannt wird, daß die Strömung von der Eintrittsöffnung (2) zu derjenigen Austrittsöffnung (10 oder 11) verläuft, die größere Strömungsmenge fordert.
2. 2. Strömungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Ventilgliedeinrichtung aufweist, der bewegliche Teil (7) ein hohles Ventilglied ist, welches in Übereinstimmung mit der geforderten Strömungsverengung bewegbar ist, und daß der hohle Bereich in dem Ventilglied den genannten Durchgang (12) aufweist.
3. 3. Strömungst.eil er nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen durch konische Ausbildungen an dem Ventilglied (7) gebildet sind, und daß die genannten Bereiche oder Räume (4-, 5) jeweils durch Teile dieser konischen AusbildungDgebildet sind.
4. 4. Strömungsteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch, gekennzeichnet, daß das Ventilslied bzw. der bewegbare Teil (7) eine Kolbenverlängerung (14) trägt, die im Betrieb Druckmittel unterworfen ist, welches durch die dritte Verengung (13) strömt.

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5. 5. Strömungsteiler nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenverlängerung (14) einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser einer gegenüberliegenden der konischen Ausbildungen (9) bei vollständiger bzw. verschlossener Verengung ist, so daß die Torrichtung symmetrische Strömungsfunktion hat.
6. 6. Strömungsteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß er in einer Kraftunterstützungsvorrichtung angeordnet ist, die eine Kraftunterstützungseinrichtung (16,17) aufweist, die über ein Steuerventil (18) mit dem Strömungsteiler gekoppelt ist, und daß das Steuerventil wirksam ist, zu bewirken, daß die Verengungen im Bereich der Sitze (8, 9) sich in einem Sinn ändern, daß Druckmittelströmung zur Kraftunterstützungseinrichtung (16,17) in Übereinstimmung mit der Richtung des Arbeitens des Steuerventils (18) ermöglich ist.

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