DE2807464A1

DE2807464A1 - Steuerorgan fuer hilfskraftlenkungen

Info

Publication number: DE2807464A1
Application number: DE19782807464
Authority: DE
Inventors: Rolf Ing Grad Fassbender
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1978-02-22
Filing date: 1978-02-22
Publication date: 1979-08-23
Also published as: IT1115035B; DE2807464C2; SU923358A3; FR2418134A1; US4232584A; RO77863A; IT7948049A0; FR2418134B1

Description

1. Februar 1978 Aktes ZP 541

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafeu

Aktiengesellschaft

7990 Friedrichshafen

Steuerorgan für Hilfskraftlenkungen₀

Die Erfindung betrifft ein Steuerorgan für Hilfskraftlenkungen mit einer Servolenkungs- und einer Handpumpej, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welches striisehen einem Arbeitszylinder und dem Druckmittel- mn- bzw. Rücklauf geschaltet istj, bestehend aus ®ia@F Yentilbüehse und einem in einer Bohrung der ¥©ntllbüchse längsbeweglichen Steuerkolbenj, der alt Durchlaßöffnungen und Steuerflächen der Ventil-

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büchse zusammenwirkende Steuerkanten aufweist.

Nach dem Stand der Technik werden die Steuerkanten an Lenkventilen sowohl zum Erreichen bestimmter Druckanregelkennlinien als auch zur Dämpfung von Ratterschwingungen mit Fasen, Facetten und Stufen versehen, welche den Querschnitt bis zum Schließen der Steuerkanten allmählich verringern. Beispiel hierfür ist die DE-PS H80 666. Derartige Fasen, Facetten bzw. Stufen z.B. an dem Lenkventil einer hydrostatischen Lenkung an den Steuerkanten zwischen der Handpumpe und den Druckräumen des Arbeitszylinders haben jedoch mehrere Nachteile. Es wurde z.B. festgestellt, daß die Neigung der Lenkanlage zu Ratterschwingungen mit dem Druck zunimmt. Da die Steuerkante zwischen der Handpumpe und dem Arbeitszylinder beim Anregein eines Drucks auf die entsprechende Z„> lindersei te jedoch geöffnet wird, nimmt die Drosselung des Ölstromes an dieser Kante und damit die Dämpfung mit zunehmendem Druck im Druckraum des Arbeitszylinders ab. Dadurch besteht in diesem Druckbereich immer noch das Problem der Ratterschwingungen.

Nachteilig ist weiterhin, daß der selbsttätige Rücklauf in die Geradeausfahrtstellung bei diesen Fasen, Facetten oder Stufen behindert wird, da der freie Querschnitt in Neutralstellung des Kolbens relativ stark gedrosselt ist, um bei ausgelenkter Kolbenstellung noch eine einigermaßen wirksame Schwingungsdämpfung zu erhalten. Aus dem gleichen

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Grunde, wird auch die Befüllung der Druckräume des Arbeitszylinders über die Nachsaugeventile in Neutralstellung des Ventilkolbens behindert. Es besteht dadurch die Gefahr von Kavitation.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die zwischen der Handpumpe und dem Arbeitszylinder angeordneten Steuerkanten so auszubilden, daß eine wirksame Dämpfung gegen Ratterschwingungen gegeben ist, während gleichzeitig der selbsttätige Rücklauf und die Nachsaugemöglichkeit zu den Druckräumen des Arbeitszylinders nicht beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen dem Arbeitszylinder und der Handpumpe angeordneten Steuerkanten des Steuerkolbens als Einstiche in dem Steuerkolben ausgebildet sind, deren eine Kante zur Abdichtung dient, während deren andere Kante zur Bildung einer Drosselstelle als fasenartiger Vorsprung ausgebildet ist, wobei die Breite des Einstiches zwischen den beiden Kanten größer ist, als der dazugehörige Steuerflächensteg der Ventilbüchse.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Steuerkanten führt dazu, daß in der Neutralstellung keine Drosselung wirksam wird. Dadurch ist der selbsttätige Rücklauf der Lenkung nicht behindert. Desgleichen ist keine Gefahr von Kavitation gegeben. Über die Na chsau£,ventile kann aer F&hlbedarf in dem entaprechunden

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Druckraum des Arbeitszylinders problemlos gedeckt
werden.

Bei ausgelenkter Lenkung und bei hohem Druck gelangt jedoch der fasenartige Vorsprung in den Bereich des dazugehörigen Steuerflächensteges der Venfcilbüchse. Dadurch kommt es zu einer entsprechenden Drosselung an der Steuerkante, wodurch Ratterschwingungen vermieden weraen.

Eine einfache erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, daß der fasenartige Vorsprung als Stufe ausgebildet ist.

Von Vorteil ist es dabei, wenn der fasenartige Vorsprung im Querschnitt eine zylinderisehe Form aufweist.

Auf diese Weise wirkt die Drosselung sehr rasch.

Eine andere erfindungsgemäße Weiterbildung besteht
darin, daß der fasenartige Vorsprung im Querschnitt eine kegelige Form aufweist.

Durch diese Ausbildung läßt sich eine andere Dämpfungskermlinie erreichen. Im Bedarfsfalle sind auch noch andere Formen des fasenartigen Vorsprunges möglich.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

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Es zeigen:

Pig. 1 Prinzipdarstellung einer hydrostatischen Lenkung,

Fig. 2 Schaubild einer Drosselkennlinie nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 Schaubild einer Drosselkennlinie nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt das Lenkventil einer hydrostatischen Lenkung mit sinnbildlich dargestellten peripheren Bauteilen. Eine Handpumpe 1 ist über eine Gelenkwelle 2 mit dem einen Ende eines Lenkventilkolbens ^ drehfest verbunden. Das andere Ende des Lenkventilkolbens 3 ist mit einer Schrägnut 4 versehen» Eine Lenkspindel 5* welche im Lenkventilkolben 3 drehbar gelagert ist, ist mit einem radialen Stift 6 versehen, welcher in der Schrägnut des Lenkventilkolbens 3 gleitet. Die Lenkspindel 5 ist weiterhin über einen nicht dargestellten Drehstab mit der Gelenkwelle 2 der Handpumpe 1 verbunden. Wird die Lenkspindel 5 relativ zum Lenkventilkolben 3 verdrehte da an führt der Lenkventilkolben 3 eine Axialbewegung aus_s da die Lenkspindel 5 in einer Ventilbüchse 7 axial festgelagert ist« Der nicht dargestellte Drehstab zentriert den Lenkventilkolben J> bei nichtbstätigter Lenkung in der gezeigten Weutrallage_o

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In die Ventilbüchse 7 bzw. das Lenkungsgehäuse integriert sind außerdem noch zwei Nachsaugeventile 8 und 9, welche bei auftretender Kavitation sowohl eine Befüllung bei_der Handpumpenseiten als auch eine Befüllung des Zylinders ermöglichen.

Beim Einleiten einer Lenkbewegung wird durch das zu überwindende Drehmoment an der Handpumpe 1 die Lenkspindel 5 über den Drehstab relativ zu dem Lenkventilkolben 3 verdreht und dadurch über die Schrägnut 4 der Lenkventilkolben 3 je nach Drehrichtung am Lenkrad nach rechts oder nach links in axialer Richtung verschoben. Dies hat zur Folge, daß der ölstrom einer Lenkungspumpe 10, die zur Servounterstützung dient, zum Tank hin gedrosselt wird und damit ein Druckaufbau in der Druckleitung 17 der Pumpe 10 bewirkt wird. Gleichzeitig wird dieser Druck über eine weitere Steuerkante 11 bzw. 11a und eine Leitung 18 bzw. 19 auf die entsprechende Zulaufseite der Handpumpe 1 geleitet. Die Ablaufseite der Handpumpe 1 wird über eine Steuerkante bzw. 12a, an welcher die erfindungsgemäße Verbesserung angebracht ist, mit einem Druckraum eines Lenkzylinders 20 und der andere Druckraum des Lenkzylinders über eine weitere Steuerkante 13 bzw. 13a mit dem Tank 10a verbunden.

Wäre an der Steuerkante 12 oder 12a>wie nach dem Stand der Technik eine Fase, Facette oder Stufe mit einer Abschrägung angebracht, dann ergäbe sich an dieser Kante eine Drosselkennlinie entsprechend Fig. 2.

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Auf der y-Achse ist dabei der Druck, auf der positiven x-Achse der Weg des Lenkventilkolbens 3 nach rechts und auf der negativen x-Achse der Weg des Lenkventilkolbens nach links angegeben.

Ausgehend von der geschlossenen Stellung der Kante 12, die sich etwas links von der Neutrallage des Lenkventilkolbens j5 befindet, nimmt die Drosselung des ölstromes mit zunehmender Auslenkung des Lenkventilkolbens 3 nach rechts ab (Drosselkennlinie 21 der Kante 12). Dadurch ist die Drosselung eines ölstromes über die Kante 12 und damit die Dämpfung im Bereich der Neutralstellung hoch und bei ausgelenktem Lenkventilkolben 3 nieder. Eine derartige Kennlinie führt zu den eingangs beschriebenen Nachteilen. Die Druckanregelkennlinie der Leitung 17 der Lenkpumpe 10 ist mit 22 bezeichnet.

Bildet man die Kanten 12 bzw. 12a entsprechend der Erfindung mit einem fasenartigen Vorsprung 16 bzw« 16a aus, dann wird im Bereich der Neutralstellung des Lenkventilkolbens 3 ein ölstrom über diese Kanten wenig gedrosselt, da die dazugehörigen Steuerflächenstege 14 bzw. 14a der Ventilbüchse 7 über den Einstichen 15 bzw. 15a dec Ventilkolbens 3 stehen. Die Schwingungsdämpfung wird bei entsprechender axialen Verschiebung des Lenkventilkolbens 3 durch die fasenartige Vorsprünge in Form einer Stufe 16 bzw. 16a, deren Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Lenkventilkolbens 3 ist, erreicht. Hierzu ist erforderlich, daß die Breite des Einstiches I5

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bzvi. 15a größer ist, als die Breite des dazugehörigen Steuerflächensteges 14 bzw. i4a der Ventilbüchse

Mit dieser Anordnung ergibt sich an der Kante 12 eine Drosselkennlinie entsprechend Pig. J5· Im Bereich der Neutralstellung des Lenkventilkolbens 3 wird ein ölstrom über diese Kante praktisch nicht gedrosselt, d. h. der selbsttätige Lenkungsrücklauf in die Geradeausfahrtsteilung wird nicht behindert, und die Nachsaugeventile 8 und 9 können ungedrosselt bei auftretender Kavitation im Zylinder wirksam werden.

Bei zunehmender Auslenkung des Lenkventilkolbens J taucht die Stufe 16 in den Bereich des Steuerflächenstegs 14 ein und drosselt den über diese Kante fließenden ölstrom. Die Schwingungsdämpfung durch Drosselung des Ölstromes wird somit nur in einer Kolbenstellung wirksam, in welcher tatsächlich Schwingungen auftreten,d. h. in welcher das Lenkventil einen Druck im Zylinder angeregelt hat.

Die beschriebene Anordnung ermöglicht es, die Höhe der Drosselung bzw. der Dämpfung ohne Nachteile für den selbsttätigen Lenkungsrücklauf und die Nachsaugung den Erfordernissen entsprechend anzupassen.

Zur Erzielung besonderer Dämpfungskennlinien kann die dargestellte zylinderische Stufe 16 bzw. i6a auch kegelig oder als Bund mit einem dem Außendurchmesser des Lenkventilkolbens 3 entsprechenden Durchmesser, der örtlich abgeflacht ist, ausgeführt werden.

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Auf diese Weise lassen sich, je nach den Anforderungen, beliebige Drosselkennlinien erreichen.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, zwei oder ggf. mehrere Stufen hintereinander mit unterschiedlichen Durchmessern vorzusehen.

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Claims

1. Februar I978 Akte: ZF

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafen

Aktiengesellschaft

799O Friedrichshafen

Patentansprüche

1) !steuerorgan für Hilfskraftlenkungen mit einer ν—' Servolenkungs- und einer Handpumpe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welches zwischen einem Arbeitszylinder und dem Druckmittelzu- bzw. Rücklauf geschaltet ist, bestehend aus einer Ventilbüunse und einem in einer Bohrung der Ventilbüchse längsbeweglichen Steuerkolben, der mit Durchlaßöffnungen und Steuerflächen der Ventilbüchse zusammenwirkende Steuerkanten aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Arbeitszylinder (20) und der Handpumpe (1) angeordneten Steuerkanten (12, 12a)

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ORIGINAL INSPECTED

des Steuerkolbens (3) als Einstiche (15.» 15a) in dem Steuerkolben (3) ausgebildet sind, deren eine Kante zur Abdichtung dient, während deren andere Kante zur Bildung einer Drosselstelle als fasenartiger Vorsprung (16, 16a) ausgebildet ist, wobei die Breite des Einstiches (15, 15a) zwischen den beiden Kanten größer ist, als der dazugehörige Steuerflächensteg (14, I4a) der Ventilbüchse (7).

2) Steuerorgan nach Anspruch 1,

dadur.ch gekennzeichnet, daß der fasenartige Vorsprung als Stufe (16, I6a) ausgebildet ist.

j5) Steuerorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fasenartige Vorsprung im Querschnitt eine zylinderische Form aufweist.

4.) Steuerorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fasenartige Vorsprung im Querschnitt eine kegelige Form aufweist.

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