DE2757511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für eine Fahr­ zeughilfskraftlenkung, nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Ein Drehschieberventil dieser Gattung ist aus der DE-AS 11 81 077 bekannt. Es ist mit einem Lenkmotor in einem ge­ meinsamen Gehäuse aufgenommen und besitzt einen über die Lenkwelle betätigbaren Ventilschieber, der über einen Tor­ sionsstab mit einem Lenkgetriebe-Eingangsglied in Form einer Schraubspindel verbunden ist. An diese Schraubspindel ist auch eine den Ventilschieber koaxial umschließende Ven­ tilhülse drehschlüssig angeschlossen. Die Ventilhülse weist in ihrer Bohrungsfläche axiale Nuten auf, die mit Nuten in der Mantelfläche des Ventilschiebers zur Druckmittelbeauf­ schlagung zweier Arbeitsräume des Lenkmotors über zwei Ar­ beisleitungen zusammenwirken. Zwei Paare einander diametral in der Ventilhülsenbohrung gegenüberliegender Nuten stehen mit einer von der Pumpe kommenden Druckleitung in Verbin­ dung. Ein Paar einander diametral gegenüberliegender Nuten steht mit einer zu einem Behälter führenden Rücklaufleitung und ein weiteres Paar solcher Nuten mit der zum einen Ar­ beitsraum des Lenkmotors führenden Arbeitsleitung in Verbin­ dung. Ein solches Drehschieberventil steuert aber nur den Druckmittelstrom zum Lenkmotor.

Aus der DE-OS 23 60 610 ist ferner ein Drehschieberventil für Hilfskraftlenkungen bekannt, bei dem die den Ventilschie­ ber koaxial umschließende Ventilhülse an ihrer Bohrungsflä­ che zwei Gruppen von in Axialrichtung gegeneinander versetz­ ten Ringnuten aufweist, die mit zugehörigen Ringkanälen an der Außenoberfläche des Ventilschiebers zusammenwirken. Die erste Gruppe von Ringnuten und Ringkanälen dient zur Steue­ rung des Druckmittelstromes zum Lenkmotor, während die ande­ re Gruppe zur Steuerung des Druckmittelstromes zu einer Hilfseinrichtung dient. Durch das Vorhandensein von zwei in Axialrichtung gegeneinander versetzten Gruppen von Ringnuten und Ringkanälen am Drehschieberventil wird dessen axiale Baulänge vergrößert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehschieber­ ventil der eingangs angegebenen Art mit einer zusätzlichen Steuerfunktion für einen weiteren hydraulischen Verbraucher auszustatten, ohne die Baugröße merklich zu steigern.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Drehschieber­ ventil für eine Fahrzeughilfskraftlenkung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehschieberventil liegen die axialen Steuernuten für den zusätzlichen hydraulischen Ver­ braucher zwischen den Steuernuten für den Lenkmotor. Man er­ hält so auf einfache Weise ein sehr kompaktes Aggregat, des­ sen Unterbringung auch unter räumlich gedrängten Verhältnis­ sen im Motorraum eines Fahrzeugs keine besonderen Schwierig­ keiten bereitet.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeich­ nung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen Fahrzeughilfskraftlenkung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, die einen Lenkmotor und ein damit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnetes Drehschieberventil zeigt,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2 in einer Stellung, in der ein Druckmittelstrom von einer Pumpe zu einer Hilfseinrichtung geleitet wird und

Fig. 4 einen der Darstellung in Fig. 3 entsprechen­ den vergrößerten Teilschnitt in einer Stel­ lung, in der der von der Pumpe kommende Druckmittelstrom zu der Hilfseinrichtung hin gesperrt und dem in Fig. 2 dargestellten Lenkmotor zugeführt wird.

In Fig. 1 ist schematisch eine Fahrzeughilfskraftlenkvor­ richtung 20 in Verbindung mit einer einzelnen Pumpe 22 dar­ gestellt, die Druckmittel zur Unterstützung einer Lenk­ bewegung an lenkbaren Fahrzeugrädern 24, 26 und zum Betrieb einer schematisch mit 28 gekennzeichneten Hilfseinrichtung liefert. Bei der Hilfseinrichtung kann es sich um eine Win­ de, Bremsen oder andere erwünschte Ausrüstungen handeln, die durch das Druckmittel zu betätigen sind. Die Vorrichtung 20 ist mit den steuerbaren Fahrzeugrädern über ein in bekannter Weise ausgebildetes Lenkgestänge 32 verbunden, das eine Mit­ telstange 34 umfaßt, die mit den Rändern 24 und 26 durch ein Paar Spurstangen 37 und 38 verbunden ist. Die Vorrichtung 20 bewirkt die Schwenkung eines Lenkstockhebels 40, der mit der Mittelstange 34 verbunden ist, so daß dadurch das Lenkge­ stänge 32 zur Drehung der Fahrzeugräder in bekannter Weise betätigbar ist. Die Vorrichtung 20 umfaßt einen Lenkmotor 44 und ein Drehschieberventil 36. Das Drehschieberventil 36 und der Lenkmotor 44 besitzen einen gemeinsamen Gehäuseaufbau 48 (siehe Fig. 2). Durch die Schaffung eines gemeinsamen Gehäuseaufbaus 48 für den Lenkmotor 44 und das Drehschieberventil 36 erhält die Vorrichtung 20 einen relativ kompakten Aufbau, so daß sie in einem gedrängt vollen Motorraum eines Fahrzeugs ohne weiteres untergebracht werden kann.

Das Drehschieberventil 36 (Fig. 1) ist durch eine Druckmit­ telleitung 52 mit der Pumpe 22 verbunden. Entsprechend ist das Drehschieberventil 36 durch eine Geräteleitung 54 mit der Hilfseinrichtung 28 verbunden. Das Drehschieberventil 36 ist darüber hinaus durch Kanäle oder Leitungen, die von dem Gehäuse 48 umschlossen und in Fig. 1 schematisch mit 58 ge­ kennzeichnet sind, mit dem Lenkmotor 44 verbunden.

Der Lenkmotor 44 (Fig. 2) umfaßt einen im wesentlichen zy­ lindrischen Kolben 62, der in einem Zylinder 64 angeordnet ist. Der Kolben 62 teilt den Zylinder 64 in ein Paar volumen­ veränderlicher Kammern, d. h. in eine erste bzw. obere Kammer 68 an einem Ende des Kolbens 62 und in eine zweite bzw. un­ tere Kammer 70 an dem entgegengesetzten Kolbenende. Der Kol­ ben 62 ist mit Getriebezähnen verbunden, die einen Zahnstan­ gentrieb 74 bilden, welcher in Kämmeingriff mit einem bogen­ förmigen Zahnsegment 76 steht. Das Zahnsegment 76 ist ein­ stückig mit einer Quer- bzw. Abtriebswelle 78 ausgebildet. Die Quer- oder Abtriebswelle 78 ist in bekannter Weise mit dem Lenkstockhebel 40 verbunden, so daß durch die bei einer Axialbewegung des Kolbens in dem Gehäuse 48 von diesem auf die Ausgangswelle 78 übertragenen Kräfte in bekannter Weise eine Schwenkbewegung des Lenkstockhebels bewirkt wird. Der kompakte Aufbau der Vorrichtung 20 wird dadurch gefördert, daß das Zahnsegment 76 in dem Gehäuseaufbau 48 zusammen mit dem Kolben 62 und dem Drehschieberventil 36 untergebracht ist.

Der Kolben 62 und das Drehschieberventil 36 sind durch eine Rückkopplungseinrichtung 82 miteinander verbunden. Bei einer axialen Bewegung des Kolbens 62, bei der Darstellung in Fig. 2 nach rechts, durch die Wirkung des Druckmittels in der Kam­ mer 68 werden durch mehrere Kugeln 86 Antriebskräfte von einem innerhalb des Kolbens ausgebildeten Gewindes 88 auf ein Gewinde 90 übertragen, das auf der Außensei­ te einer drehbaren Schraubspindel 92 ausgebildet ist. Diese Antriebskräfte drehen die Schraubspindel 92 zur Betätigung des Drehschieberventils 36 in eine Schließlage, wenn der Kol­ ben 62 sich um ein Maß bewegt hat, das dem Maß der Drehung eines Lenkrades 98 (Fig. 1) entspricht, das über eine Ein­ gangswelle 100 (Fig. 2) mit dem Drehschieberventil 36 verbun­ den ist. Bei einer Axialbewegung des Kolbens 62 nach links (gemäß der Darstellung in Fig. 2) werden die Kugeln 86 glei­ chermaßen im Sinne einer Überführung des Drehschieberventils in die Schließlage wirksam.

Das Drehschieberventil 36 umfaßt einen drehbaren Ventilschie­ ber 104, der koaxial in einer Ventilkammer 106 in dem Gehäuse 48 angeordnet ist (siehe Fig. 2). Der Ventilschieber 104 ist von einer Ventilhülse 108 umschlossen, die ebenfalls koaxial zu der Ventilkammer 106 angeordnet ist. In einer zy­ lindrischen Bohrungsfläche 110 der Ventilhülse 108 ist eine Vielzahl von axialen Nuten in kreisförmiger Anordnung ausge­ bildet. Der Ventilschieber 104 wirkt mit der drehbaren Ven­ tilhülse 108 so zusammen, daß von der Pumpe 22 kommendes Druckmittel (siehe Fig. 1) der Hilfseinrichtung 28 zugelei­ tet wird, wenn der Lenkmotor 44 inaktiv ist. Mit Einleitung eines Lenkvorgangs durch die Drehung des Lenkrades 98 wird der Ventilschieber 104 gegenüber den Nuten in der koaxialen Ventilhülse 108 gedreht, wodurch der Druckmittelstrom zu der Hilfseinrichtung 28 gesperrt und dem Lenkmotor 44 zugeführt wird.

Der Ventilschieber 104 ist mit einem Paar einander diametral gegenüberliegender längsverlaufender Stege 112 und 114 ver­ sehen, die mit einem Paar diametral gegenüberliegender Nuten 116 und 118 zusammenwirken, welche in der Ventilhülse 108 ausgebildet sind. Die Nuten 116 und 118 sind medienleitend mit der Hilfseinrichtung 28 durch eine ringförmige Gehäuse­ nut 120 (Fig. 2) verbunden, die die Ventilhülse 108 umgibt und mit der Geräteleitung 54 (Fig. 1) verbunden ist.

Von der Pumpe 22 (Fig. 1) wird das Druckmittel durch die Lei­ tung 52 einer ringförmigen Gehäusenut 121 (Fig. 2) zugeführt. Die Gehäusenut 121 ist mit einem ersten Paar diametral ein­ ander gegenüberliegender axialer Nuten 122 und 124 (Fig. 3) und mit einem zweiten Paar diametral einander gegenüberlie­ gender axialer Nuten 126 und 128 verbunden. Die Nuten 122, 124, 126 und 128 in der Ventilhülse 108 sind einander gegen­ überliegenden Seiten der Öffnungen 116 und 118 benachbart angeordnet. Die Stege 112 und 114 (Fig. 3) an dem Ventil­ schieber 104 sind in ihrer Breite geringer bemessen als die Breite der Nuten 116 und 118. Wenn sich der Ventilschieber 104 in der unbetätigten Position befindet, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, kann Druckmittel durch die Nut 116 strömen und von den Nuten 122 und 124 in der in Fig. 3 schematisch durch die Pfeile dargestellten Weise zu der Hilfseinrichtung gelangen. Darüber hinaus kann Druckmittel durch die Nut 118 strömen und von den Nuten 124 und 128 zu der Hilfseinrich­ tung gelangen. Dadurch kann die Hilfseinrichtung betrieben werden, wenn der Lenkmotor 44 kein Druckmittel benötigt.

Wenn sich der Ventilschieber 104 in Neutralstellung befindet, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, sind die Arbeitskammern 68 und 70 im Lenkmotor 44 medienleitend mit einem Rücklauf in Verbindung. Somit ist ein Paar einander diame­ tral gegenüberliegender Rücklaufnuten 132 und 134, die in der Ventilhülse 108 ausgebildet sind, mit einer ringförmigen Nut 136 (Fig. 2) im Gehäuse verbunden. Die Nut 136 ist wie­ derum in einem in Fig. 1 schematisch bei 138 dargestellten Behälter verbunden. Ein Paar längs­ verlaufender Stege 142 und 144 (Fig. 3) an dem Ventilschieber 104 ist dabei mittig zwischen den einander gegenüber­ liegenden Steuernuten der Rücklaufnuten 132 und 134 angeordnet. Dadurch kann das Druckmittel von einem Paar ein­ ander diametral gegenüberliegender Nuten 148 und 150, die in der Ventilhülse 108 ausgebildet sind, zu den Rücklaufnuten 132 und 134 strömen, wie dies in Fig. 3 durch die Pfeile schematisch angedeutet ist.

Die Nuten 148 und 150 sind mit der Arbeitskammer 68 durch einen Kanal 154 (siehe Fig. 2) verbunden. Die gegenüberliegende Kammer 70 ist mit den Rücklaufnuten 132 und 134 (Fig. 3) durch einen Kanal 158 verbunden, der axial durch die Schraubspin­ del 92 (siehe Fig. 2) verläuft. Das rechte Ende (gemäß der Darstellung in Fig. 2) des Kanals 158 ist mit einem Querka­ nal 160 und durch die Bohrung 162 des Kolbens 62 mit der Kammer 70 verbunden. Das entgegengesetzte Ende des Kanals 158 in der Schraubspindel 92 ist mit einem zentralen Kanal 166 verbunden, der in dem Ventilschieber 104 ausgebildet ist. Der Kanal 166 ist mit einem Paar längsverlaufender Ausnehmungen 170 und 172 (siehe Fig. 3) verbunden, die auf diametral einander gegenüberliegenden Seiten des Ventilschiebers 104 ausgebildet sind. Die Nuten 170 und 172 sind miteinander und mit dem zentralen Kanal 166 durch die Kanäle 174 und 176 verbunden. Wenn der Ventilschieber 104 sich in der unbetätigten Position be­ findet, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, kann Druckmittel von den mit der Arbeitskammer 70 verbundenen Nuten 170 und 172 zu den Rücklaufnuten 132 und 134 in der Ventilhülse 108 strömen, wie dies in Fig. 3 schematisc h durch die Pfeile dargestellt ist.

Wenn sich der Ventilschieber 104 im unbetätigten Zustand gemäß Fig. 3 befindet, wird der Druckmittelstrom von den Einlaßnuten 122, 124, 126 und 128 zu den Arbeitskammern 68 und 70 über die längsverlaufenden Stege an dem Ventilschieber 104 gesperrt. Dabei sperrt ein Paar einander diametral gegenüberliegender Stege 180 und 182 an dem Ventilschieber 104 den Druckmittelstrom von den Einlaßnuten 122 und 124 zu den Kanälen 174 und 176, die zu der Arbeitskammer 70 führen. In gleicher Weise sperrt ein Paar einander diametral gegenüberliegender Stege 186 und 188 an dem Ventilschieber 104 den Druckmittelstrom von den Einlaßnuten 126 und 128 zu den Nuten 148 und 150, die mit der Arbeitskammer 68 verbunden sind. Wenn der drehbare Ventilschieber 104 sich in der Ausgangsposition bzw. in der unbetätigten Position gemäß Fig. 3 befindet, wird das gesamte von der Pumpe 22 kommende Druckmittel zu den Nuten 116 und 118 geleitet, die mit der Hilfseinrichtung 28 verbunden sind, während der Druckmittelstrom von der Pum­ pe zu dem Lenkmotor 44 gesperrt ist.

Mit Beginn eines Lenkvorgangs wird der Ventilschieber 104 gegenüber den koaxial und kreisförmig angeordneten Nuten in der Ventilhülse 108 gedreht, wodurch der Druckmittelstrom zu der Hilfseinrichtung gesperrt und einer der Arbeitskammern 68 oder 70 des Lenkmotors 44 zugeleitet wird, während die andere volumenveränderliche Kammer mit dem Rück­ lauf verbunden wird. Bei einer Drehung des Lenkrades 98 (Fig. 1) nach links wird die Eingangswelle 100 (Fig. 2) zu der Vorrichtung 20 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht. Das wiederum dreht den Ventilschieber 104 aus der in Fig. 3 dar­ gestellten Ausgangsposition im Gegenuhrzeigersinn in eine erste Betätigungsposition, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dieser Verstellung bewegen sich die Stege 112 und 114 des Ventilschiebers 104 in dichtende Anlage an die Stege 196 und 198 der Hülse 108, wodurch der Druckmittelstrom von den Einlaßnuten 122 und 124 zu den Nuten 116 und 118 gesperrt wird, die mit der Hilfseinrichtung 28 verbunden sind. Gleichermaßen wirken die Stege 186 und 188 des Ventilschiebers 104 mit den Stegen 202 und 204 der Ventilhülse 108 zusammen, um den Druckmittelstrom von den Nuten 126 und 128 zu den Nuten 116 und 118 zu sperren.

Wenn der Druckmittelstrom zu den Nuten 116 und 118 gesperrt ist, wird die gesamte Fördermenge der Pumpe 22 von den Nuten 126 und 128 in der Ventilhülse 108 den Nuten 148 und 150 zugeleitet. Diese Nuten 148 und 150 sind mit der Arbeitskammer 68 des Lenkmotors 44 durch den Kanal 154 verbunden (Fig. 2). Die andere Arbeitskammer 70 ist mit den Rücklauf­ nuten 132 und 134 (siehe Fig. 4) der Ventilhülse 108 durch die Kanäle 174 und 176 verbunden, die ihrerseits in Verbindung mit dem zentralen Kanal 166 in dem Ven­ tilschieber 104 und dem zentralen Kanal 158 in der Schraub­ spindel 92 (siehe Fig. 2) stehen.

Bei einer Drehung des Eingangsgliedes 100 in Uhrzeigerrich­ tung zur Herbeiführung eines Lenkausschlages nach rechts wird der Ventilschieber 104 naturgemäß auch aus der in Fig. 3 dar­ gestellten Ausgangsposition gegenüber der Ventilhülse 108 in Uhrzeigerrichtung gedreht. Dadurch werden die Einlaßnuten 122 und 124 mit der volumenveränderlichen Kammer 70 verbunden, wodurch eine Bewegung des Kolbens 62 (gemäß der Darstellung

Ein Torsionsstab 216 (siehe Fig. 2) ist an einem Ende mit dem Ventilschieber 104 und an seinem entgegengesetzten Ende mit der Schraubspindel 92 verbunden. Der Torsionsstab 216 wird bei der Anfangsdrehbewegung des Ventilschiebers 104 gegenüber der Ventilhülse 108 elastisch verformt, wodurch er Energie zur Rückbewegung des Ventilschiebers 104 in die in Fig. 3 dargestellte Ausgangsposition bei einer Unterbrechung des Lenkvorgangs speichert.

Der Ventilschieber 104 ist gegen eine Axialbewegung gegen­ über dem Gehäuse 48 durch seine Verbindung 220 mit dem Tor­ sionsstab 216 festgelegt. Der Torsionsstab ist bei 222 mit der Schraubspindel 92 verbunden. Das rechte Ende der Schraub­ spindel 92 (entsprechend der Darstellung in Fig. 2) legt sich über eine Zapfenverbindung 224 dem Gehäuse 48 an. Das linke Ende der Schraubspindel 92 liegt der Ventilhülse 108 an, die wiederum einem Axillager 228 anliegt. Dadurch sind die Ven­ tilhülse 108 und die Schraubspindel 92 axial gegenüber dem Gehäuse 48 durch das Lager 228 und die Zapfenverbindung 224 festgehalten. Da der Torsionsstab 216 fest in der Schraub­ spindel 92 und dem Ventilschieber 104 verankert ist, kann dieser nur in der Ventilkammer 106 gedreht, nicht jedoch axial verschoben werden.

Claims (1)

1. Drehschieberventil für eine Fahrzeughilfskraftlenkung, mit einem von Hand betätigbaren Ventilschieber, der über einen Torsionsstab mit einem Lenkgetriebe-Eingangsglied verbunden ist, an das auch eine den Ventilschieber koaxial umschlie­ ßende Ventilhülse drehschlüssig angeschlossen ist, in deren Bohrungsfläche axiale Nuten eingearbeitet sind, die mit Nu­ ten in der Mantelfläche des Ventilschiebers zur Druckmittel­ beaufschlagung zweier Arbeitsräume eines Lenkmotors über zwei Arbeitsleitungen zusammenwirken und von denen zwei Paa­ re einander diametral in der Ventilhülsenbohrung gegenüber­ liegender Nuten mit einer von der Pumpe kommenden Drucklei­ tung in Verbindung stehen, ein Paar einander diametral ge­ genüberliegender Nuten mit einer zu einem Behälter führenden Rücklaufleitung und ein weiteres Paar solcher Nuten mit der zum einen Arbeitsraum des Lenkmotors führenden Arbeitslei­ tung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Arbeitsleitung (166) koaxial im Ventilschieber (104) angeordnet ist und mit einem zugehörigen, in die Mantelflä­ che des Ventilschiebers (104) eingesenkten Nutenpaar (170, 172) in Verbindung steht und daß zwischen dem einen und dem anderen Paar von mit der Druckleitung verbundenen Nuten (122, 124 und 126, 128) in der Ventilhülsenanordnung ein Paar einander diametral gegenüberliegende Hilfsnuten (116, 118) angeord­ net ist, das über eine Geräteleitung (54) mit einem weiteren hydraulischen Verbraucher (28) verbunden ist, und daß die Steuerstege (112, 114, 142, 144, 180, 182, 186, 188) zwischen den Nuten derart dimensioniert sind, daß in der Neutral­ stellung des Drehschieberventils (36) das Druckmittel aus dem ersten und dem zweiten, mit der Druckleitung in Verbin­ dung stehenden Nutenpaar (122, 124 und 126, 128) zu den Hilfsnuten (116, 118) strömt und in den ausgelenkten Stel­ lungen des Ventils einem der mit den Arbeitsleitungen (154, 158) in Verbindung stehenden Nutenpaare (148, 150 bzw. 170, 172) zugeführt wird.