DE2838789A1

DE2838789A1 - Lenkventil mit geschlossener mitte und sitzventil(en)

Info

Publication number: DE2838789A1
Application number: DE19782838789
Authority: DE
Inventors: Horst Deininger; Hans Hofmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1978-09-06
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1980-03-20
Also published as: FR2435380A1; ES483843A1; DE2838789C2; BR7905715A; IT7950184A0; IT1162390B; GB2032361A; GB2032361B

Description

Anwendungsgebiet, Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkventil mit geschlossener Mitte, bei dem der Zulauf von einer Druckquelle in Neutralstellung geschlossen ist. Sin derartiges Lenkventil hat gegenüber einem mit offener Mitte, das einen ständigen Neutraldurchlauf der Arbeitsflüssigkeit erfordert, den Vorteil, daß bei nicht betätigter Lenkung wegen der fehlenden UmlaufVerluste weniger Energie verbraucht wird.

Derartige Lenkventile sollen hauptsächlich bei Hydrolenkungen eingesetzt werden, also solchen, bei denen eine mechanische Verbindung zwischen der Betätigungseinrichtung (Lenkhandrad) und einem Stellmotor für die zu lenkenden Fahrzeugteile besteht. Hier wird eine hydraulische Unterstützung nur bei Kurvenfahrten, nicht aber bei Geradeausfahrt, zum Beispiel auf Autobahnen, benötigt, so daß eine erhebliche Energieeinsparung bei Geradeausfahrt erzielbar ist.

Die Erfindung ist auch anwendbar auf hydrostatische Lenkungen, also solche, bei denen eine mechanische Verbindung zwischen Betätigungseinrichtung und Stellmotor nicht vorhanden ist. So ausgerüstete Fahrzeuge sind zwar für hohe Geschwindigkeiten nicht zugelassen. Hier soll aber ein Energieverlust durch Umlauf des Strömungsmittels vermieden werden, wenn ein bestimmter Lenkeinschlag unverändert bestehen bleibt, zum Beispiel dann, wenn eine Arbeitsmaschine bei unverändertem Lenkeinschlag, in Ruhe oder in Bewegung, Arbeiten durchführt.

Lenkventile mit geschlossener Mitte werden mit Vorteil auch bei Lenkanlagen mit Zentralhydraulik eingesetzt, damit für andere Verbraucher, wie Bremsen oder eine Niveauregulierung, der volle Arbeitsdruck zur Verfugung steht.

Zwei ältere aber nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldungen der Anmelderin (P 23 34 420.9 und P 28 34 421.0) beziehen sich auf ein Lenkventil mit geschlossener Mitte und insbe-

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sondere auf eine derartige Ausbildung von Sitzventilen, daß der Federraum der Sitzventile Ablaufraum ist und die Schließfeder der Kraft entgegenwirkt, die durch den am Sitzventil auftretenden Druckabfall entsteht, wobei Teile der Betätigungseinrichtung des Fahrzeugs an den Schließfedern derart angreifen, daß bei einem Lenkeinschlag die Kraft der der Lenkrichtung entsprechenden Schließfeder vermindert wird, so daß das Sitzventil dann seine Regelfunktion zum Aufbau eines Arbeitsdruckes im Stellmotor ausüben kann.

Durch diese Lenkventile nach den beiden älteren Anmeldungen soll eine geknickte Lenkkraft-Druck-Kennlinie beiderseits der Neutralstellung erzielt werden, die einen sogenannten Feinsteuerbereich hat, bei dem mit zunehmender Lenkkraft der im Stellmotor eingeregelte Druck wesentlich weniger·ansteigt als in dem sich anschließenden Abschneidebereich, bei dem nur geringen weiteren Kraftanstiegen erhebliche Druckanstiege entsprechen. Die Kennlinie hat also zunächst einen relativ flachen und im Anschluß an den Abschneidepunkt einen steilen Ast.

Die Lenkventile haben ein oder zwei Einlaß-Sitzventile und gegebenenfalls ein oder zwei Auslaß-Sitzventile. Zur Erzielung des Feinsteuerbereichs mit flachem Druckanstieg wird der Schließfeder des oder der Sitzventile je eine weitere Feder, die Feinsteuerfeder, entgegengeschaltet. Im Zusammenwirken mit einer Zentrierfeder, die im Zuge der Betätigungseinrichtung angeordnet ist, wird zunächst unter relativ großen Relativverschiebungen oder -Verdrehungen und relativ starker Auslenkung der Zentrierfeder im Feinsteuerbereich geregelt, während nach Aufbrauch des zur Verfügung stehenden Weges der Feinsteuerfeder bei nur geringfügigen weiteren Wegen und Kraftanstiegen der Zentrierfeder und der Schließfeder des jeweiligen Sitzventils im Abschneidebereich geregelt wird. Dies betrifft beide oben· genannten Anmeldungen.

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Der Oberbegriff von Anspruch 1 bezieht sich lediglich auf die an zweiter Stelle genannte Patentanmeldung P 28 34 421.0, bei der die Sitzventile durch zwei gegeneinander verdrehbare Teile (Drehteile) betätigt werden und vorzugsweise eine bogenförmige Schließfeder haben.

Zur Lenkung im Feinsteuerbereich sind dann relativ große Verdrehungen zwischen den beiden Drehteilen erforderlich.

Aufgabe, Lösung, Vorteile

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese relativ großen Verärehwege zwischen den beiden Drehteilen dazu ausgenutzt werden, weitere Funktionen des Lenkventils zu steuern. Es sollen die Funktionen von Ablauf-Verstelldrosseln und/oder eines Verteilers für die Arbeitsflüssigkeit erzielt werden, durch den die Flüssigkeit auf den einen oder anderen Arbeitsraum des Stellmotors und die rücklaufende Flüssigkeit in eine Ablaufleitung gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei der entscheidende Gedanke gegenüber der älteren Anmeldung P 28 34 421.0 darin liegt, daß die Drehteile als diese Funktionen steuernder Drehschieber ausgebildet sind.

Die Ablauf-Verstelldrosseln haben hierbei folgende beiden Funktionen:

1) Die dem drucklosen Arbeitsraum des Stellmotors zugeordnete Drossel gestattet einen möglichst unbehinderten Ablauf der Arbeitsflüssigkeit.

2) Die Drossel, die dem unter Druck gesetzten Arbeitsraum des Stellmotors zugeordnet ist, ermöglicht einen gesteuerten Ablauf der Arbeitsflüssigkeit. Dies ist einerseits bei Kräften nötig, die von der Fahrbahn her auf den Stellmotor wirken, und, zum Beispiel

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bei Stößen, sehr hoch sein können. In diesem Falle mui3 dieser Arbeitsraum entlastet werden. Andererseits gibt es FaIIe₃ bei denen aus dem unter Druck gesetzten Arbeitsraum Druckflüssigkeit abströmen muß, nämlich dann, wenn das Lenkrad nach einem Lenkeinschlag wieder zurückläuft, der Fahrer den Rücklauf aber bremst oder anhält. Dann strömt noch Druckflüssigkeit in den sich verkleinernden Arbeitsraum. Damit er sich aber verkleinern kann, muß Druckflüssigkeit abfließen können, was die zugeordnete Ablauf-Verstelldrossel ermöglichen soll.

Die Funktion eines Verteilers ist dann erforderlich, wenn nur ein einziges Einlaß-Sitzventil vorgesehen ist. Der Verteiler sorgt dann für die Zuteilung von Druckflüssigkeit zu dem einen Arbeitsraum des Stellmotors und dafür, daß die aus dem anderen Arbeitsraum rückströmende Arbeitsflüssigkeit in die Ablaufleitung gelangt. Der Verteiler kann außerdem, falls erwünscht, beide Arbeitsräume in Neutralstellung miteinander verbinden.

Schließlich können die Funktionen der Ablauf-Verstelldrossel und des Verteilers in einem Drehschieber'miteinander kombiniert werden. Ein derart ausgestalteter Drehschieber kann dann die vollen Funktionen eines Lenkventils allein ausüben, was hier aber nur für eine Notfunktion angewendet wird. Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkventil mit geschlossener Mitte, bei dem in Neutralstellung und in einem kleinen Bereich beiderseits der Neutralstellung jeder Durchlauf von Druckflüssigkeit unterbunden werden soll. Dies kann nur ein Sitzventil leisten, nicht aber ein Drehschieber mit seiner leckbehafteten Spaltdichtung. Fällt aber das Einlaß-Sitzventil und/oder ein Auslaß-Sitzventil aus,so kann der Drehschieber die volle Lenkfunktion übernehmen und den Betrieb so gestalten, daß er wenigstens annähernd der erwünschten Lenkkraft-Druck-Kennlinie folgt.

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Weiterbildungen der Erfindung

Gemäß Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 2 oder 3 werden die Ablauf-Verstelldrosseln durch gegeneinander winkelversetzt angeordnete. Querkanäle innerhalb der beiden Drehteile dargestellt, wobei vorzugsweise gemäß Anspruch 3 die winkelversetzten Querkanäle im inneren Drehteil angeordnet

Eine Weiterbildung nach Anspruch 4 bezieht sich auf eine zweckmäßige Konstruktion eines Drehschiebers, der die Druckflüssigkeit vom Einlaß-Sitzventil her zum Stellmotor und von diesem zu einem Ablauf steuert und andererseits Ablauf-Verstelldrosseln bildet, so daß bei der oben erwähnten Notfunktion die Arbeitskennlinie angenähert werden kann.

Entsprechend einer Weiterbildung nach Anspruch 9 wird in die Rücklaufleitung ein Auslaß-Sitzventil eingeschaltet, das in der gleichen Weise, nämlich von seiner Schließfeder her, betätigbar ist und ebenfalls einen Kennlinienverlauf wie das Einlaß-Sitzventil erzwingt, wobei jedoch die Auslaß-Kennlinie jeweils um einen Wert Δ ρ höher liegt als die Einlaß-Kennlinie, so daß immer sichergestellt ist, daß sich im Stellmotor ein Druck aufbauen kann. Auch in diesem Falle kann der Drehschieber die Funktion von Ablauf-Verstelldrosseln haben, was aber nur für den Notfall wichtig ist.

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Erläuterung der Erfindung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein schematisiertes Schaltbild einer hydraulischen Lenkung mit Einlaß-Sitzventilen und Ablauf-Verstelldrosseln.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen Drehschieber nach Linie II-II in Fig. 3 und zeigt eines der Einlaß-Sitzventile und eine der Ablauf-Verstelldrosseln, jedoch ohne Gehäuse.

Fig. 3 ist ein Axialschnitt durch diesen Drehschieber mit seinem Gehäuse.

Fig. 4 zeigt die Arbeitskennlinie eines Einlaß-Sitzventils.

Fig. 5 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3.

Fig. 6 ist ein hydraulisches Schaltbild entsprechend Fig. I₃ jedoch mit einem einzigen Einlaß-Sitzventil und einem Verteiler, der auch die Funktion von Ablauf-Verstell-Drosseln hat.

Fig. 7 ist ein Axialschnitt durch einen Drehschieber, der die Funktion des Verteilers nach Fig. 6 hat,in der Ebene VII-VII nach Fig. 10.

Fig. 8 ist ein Querschnitt in den Ebenen VIII-VIII der Figuren 7 und 9 und zeigt das doppelt ausgebildete Einlaß-Sitzventil.

Fig. 9 ist ein Axialschnitt in der Ebene IX-IX in Fig. 10. Fig. 10 ist ein Querschnitt nach Linie X-X in Fig. 7 und 9 und

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zeigt die vier Sätze Längsnuten, die Verteiler- und Drosselfunktion haben.

Fig. 11 ist eine hydraulische Schaltung entsprechend Fig. 6, jedoch mit einem zusätzlichen Auslaß-Sitzventil.

Fig. 12 zeigt Arbeitskennlinien einer Schaltung nach Fig.

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Erste Ausführungsform

Das Lenkventil setzt konstanten oder nur geringfügig schwankenden Versorgungsaruck voraus. Wie Fig. 1 zeigt, wird es vorteilhafterweise von einer Hochdruckpumpe 2 versorgt, die ihren Förderstrom bei Erreichen des gewünschten Hochdrucks selbsttätig zurückregelt, so daß nur noch Druckflüssigkeit gefördert wird, soweit sie von der Lenkung verarbeitet wird, und zum Wettmachen der Leckverluste. Bei Radialkolbenpumpen mit Saugregelung läßt sich die Druckregelung mit einem einfachen Ventil 4 verwirklichen. Wird in die Lenkanlage ein Hydrospeicher 6 eingebaut, so kann eine relativ kleine Hochdruckpumpe 2 verwendet xrerden, da der Speicher kurzzeitige Verbrauchsspitzen in der Lenkung abdeckt. Außerdem lassen sieh mit dem Speicher weitere Verbraucher bedienen und Sicherungen für den Puinpenausfall realisieren. An eine von der Hochdruckpumpe und dem Hydrospeicher versorgte Zulaufleitung 8 sind zwei Sinlaß-Sitzventile 10a und b angeschlossen, deren Federräume mit den Arbeitsräumen 12a und b eines Stellmotors 14 verbunden sind. Die Schließfedern der Sitzventile wirken, entgegen der üblichen Anordnung, dem Druck in der Zulaufleitung 8 entgegen. Genauer gesagt wirken die Schließfedern der Kraft entgegen, die durch den an den Sitzventilen auftretenden Druckabfall entsteht.Die Schließfedern können vorzugsweise so ausgebildet sein, wie es in der älteren Patentanmeldung P 28 34 421.0 der Anmelderin beschrieben ist.

Die Federräume der beiden Sitzventile 10a und b sind über weggesteuerte Verstelldrosseln l6a und b mit dem Ausgleichbehälter 18 verbunden, aus dem die Hochdruckpumpe 2 fördert.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, werden die Ablaufverstelldrosseln l6a und b durch die Teile eines Drehschiebers gebildet, der als Ganzes mit 20 bezeichnet ist, und zwei zueinander konzentrische Bauteile hat, von denen der eine als innerer

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Drehteil 22 und der andere als äußerer Drehteil 23 bezeichnet sind. Wie es in der Patentanmeldung P 78 34 421.0 der Anmelderin beschrieben ist, betätigen die heiden Drehteile die bogenförmigen Schließfedern 25a und b der beiden Einlaß-Sitzventile 10a und b, die gegensinnig angeordnet sind, so daß bei einem Lenkeinschlag in der einen Richtung nur das eine, bei einem Lenkeinschlag in der anderen Richtung nur das andere von ihnen regelt.

Die Drehteile 22 und 23 sind drehfest mit einem Drehfederstab 27 verbunden. Jeder der Schließfedern ist eine Feinsteuerfeder 29 entgegengeschaltet. Hierdurch erzielt man, wie es in der oben genannten Anmeldung näher beschrieben ist, eine Lenkkraft-Druck-Kennlinie 30 nach Fig. 4 mit einem Feinsteuerbereich (Gerade 31) und einem Abschneidebereich (Gerade 32). Ausgehend von einer am Lenkhandrad ausgeübten Kraft F, die in Neutralstellung den Wert 0 hat, wird beiderseits der Nullstellung, das heißt bei Geradeausfahrten mit geringen Lenkeinschlägen, mechanisch gelenkt. Erst oberhalb einer bestimmten Grenzkraft G beginnt eines der Einlaß-Sitzventile einen Druck in dem einen Arbeitsraum des Stellmotors 14 einzuregeln. Dies geschieht während des Federweges der Feinsteuerfeder 29 längs der Geraden 31 des Feinsteuerbereiches, nämlich mit einem relativ niedrigen Druckanstieg je Kraft.zunahme. Nach Aufbrauch des Federweges der Feinsteuerfeder, das heißt nach Anschlag eines Federstößels 34 an einen Anschlagstift 36 der Schließfeder, findet nur noch eine geringfügige weitere Relativverdrehung der Drehteile 22 und 23 statt. Damit ergibt sich ein wesentlich steilerer Anstieg der Kennlinie im Bereich der Geraden 32 des Abschneidebereiches.

Die Drehteile 22 und 23, die zur Betätigung der Federn dienen, bilden außerdem die beiden Ablauf-Verstelldrosseln l6a und b. Während man prinzipiell Festdrosseln verwenden könnte, soll durch die Ablauf-Verstelldrosseln der Verluststrom des jeweils abströmenden Drucköls klein gehalten werden.

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Der innere Drehteil 22 ist an seinem rechten Ende 38 mit der Lenkspindel sowie mit dem Drehfederstab 27 drehfest verbunden und ist in einer koaxialen Sackbohrung 40 des äußeren Drehteils 23 unter geringem Spiel drehbar untergebracht. Der äußere Drehteil 23 ist mit dem linken Ende des Drehfederstabes 27 drehfest verbunden und in einer koaxialen Bohrung 42 eines Gehäuses 44 drehbar gelagert. Der äußere Drehteil kann in seinem linken Bereich als Ritzel 46 ausgebildet sein, das zum Antrieb einer Zahnstange 48 einer Zahnstangen-Hydrolenkung dient.

In äußeren Drehteil sind Ringkammern 50^a und b vorgesehen, die je eines der Einlaß-Sitzventile 10_wa und b aufnehmen. Die Ringkammern sind gegeneinander und nach außen durch Ringdichtungen 49 abgedichtet. Um die Montage der Schließfedern 25a und b zu ermöglichen, ist im Bereich jeder Ringkammer der äußere Drehteil 23 soweit weggefräst, daß seine Breite b (Fig. 2) etwas kleiner ist als der Durchmesser des inneren Drehteils 22. Infolgedessen steht dieser aus Rechtecköffnungen zum Teil seitwärts vor. Ohne den inneren Drehteil betrachtet bilden die einander gegenüberliegenden Rechtecköffnungen innerhalb jeder Ringkammer zusammen mit der Bohrung 40 einen Querkanal 51 innerhalb des äußeren Drehteils. In Fig. 2 sind von diesem Querkanal nur vier dreieckige Reststücke außerhalb des inneren Drehteils erkennbar. Wesentlich sind die hierdurch entstehenden Steuerkanten 52. Die Querkanäle innerhalb des äußeren Drehteils verlaufen parallel zueinander.

Im inneren Drehteil ist im Bereich jeder der Ringkammern 50a und b ein schräg verlaufender Querkanal 54a und b vorgesehen. Beide sind gegeneinander winkelversetzt angeordnet, und zwar jeweils unter einem Winkel c< nach der einen oder anderen Seite einer Spiegelebene 56 (Fig. 2), die eine Axialebene ist und rechtwinklig zu den Querkanälen 51 des äußeren Drehteils 23 verläuft. Die Querkanäle 54a und b sind als Bohrungen ausgeführt und münden in einen koaxialen Mittelkanal 58 (Fig. 2 und 3) des inneren Drehteils. Der Mittelkanal 58 ist über einen linken Stirnraum 60, mindestens einen

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schrägliegenden Kanal 62 und einen Ringraurn Sk mit einem Ablaufanschluß 66 verbunden.

Zum Zulauf der von der Hochdruckpumpe kommenden Druckflüssigkeit zu den Einlaß-Sitzventilen IGa und b dienen ein koaxialer Kanal 68, eine Bohrung 70 und ein Kanal 72.

Die beiden Ringkammern 50a und b sind in nicht näher dargestellter, aber bekannter Weise mit den Arbeitsräumen 12a und b des Stellmotors verbunden.

Funktion der ersten Ausführungsform

Bei kleinen Lenkkräften innerhalb des Bereichs 0 - G der Kennlinie nach Fig. 4 wird rein mechanisch gelenkt. Innerhalb des sich anschließenden Feinsteuerbereiches der Geraden 31 sorgen die Feinsteuerfeder 29 und die Schließfeder des einen oder anderen Einlaß-Sitzventils.für einen Druckaufbau im jeweiligen Druckraum des Stellmotors. Hierbei wirken die beiden zueinander parallelen Querkanäle 51 des äußeren Drehteils und die winkelversetzt angeordneten Querkanäle 5^a und b des inneren Drehteils derart zusammen, daß eine Verbindung von der einen Ringkammer, zum Beispiel 50a, gegenüber dem Mittelkanal 58 mehr und mehr abgesperrt wird, dagegen eine Verbindung von der anderen Ringkammer zum Mittelkanal mehr und mehr geöffnet wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich in dem jeweiligen Druckraum des Stellmotors ein Druck aufbauen kann, ohne daß in nennenswertem Maße Druckflüssigkeit wieder abströmt.und dadurch zu Energieverlusten führt, während aus dem jeweils anderen Arbeitsraum des Stellmotors Druckflüssigkeit möglichst ohne Drosselverluste zum Ausgleichbehälter abströmen kann.

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Variante der -ersten Ausführungsform

Wie Fig, 5 zeigt a können die Querkanäle auch anders angeordnet werden. Es können nämlich im inneren Drehteil 22 unter axialem Abstand zwei zueinander parallele Querkanäle 7^ vorgesehen sein, während im äußeren Drehteil 23 unter gleichem axialem Abstand zwei schräge Querkanäle 76 angeordnet sind, die wiederum gegenüber der Spiegelebene 56 gegensinnig um je einen Winkel ©£ winkelversetzt angeordnet sind. Ausbildung und Anordnung der Einlaß-Sitzventile und die Punktion sind im übrigen die gleichen, wie oben beschrieben.

Zweite Ausführungsform

Bei der hydraulischen Schaltung nach Fig. 6 ist anstelle der beiden gegenläufig wirksamen Einlaß-Sitzventile 10a und b nach Fig. 1 nur ein einziges Einlaß-Sitzventil 80 vorgesehen, das jedoch bei Lenkeinschlägen in beiden Richtungen wirksam ist. Diesem Einlaß-Sitzventil ist ein Verteiler 82 nachgeschaltet, der entsprechend dem Lenkeinschlag Druckflüssigkeit dem einen oder anderen Arbeitsraum 12a oder b des Stellmotors lit zuteilt und Arbeitsflüssigkeit in den Ausgleichbehälter 18 zurückströmen läßt.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen die konstruktive Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform, wobei gleiche oder ähnliche Teile wie in den vorangehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und hier nicht mehr beschrieben werden.

Wie Fig. 8 zeigt, wird das Einlaß-Sitzventil 80 durch zwei gegensinnig wirksame Einzelventile gebildet, deren Sitze an dieselbe Zulaufleitung 8 anschließen und nach einander entgegengesetzten Seiten öffnen. Eine einzige Ringkammer 50 ' dient als gemeinsamer Ablaufraum für den rechten und den linken Teil des Einlaß-Sitzventils 80. Beide haben eine gemeinsame

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bogenförmige Schließfeder 84. Durch einen Nocken 86 des inneren Drehteils 22 kann je nach Drehrichtung der linke oder rechte Teil des Einlaß-Sitzventils über die Feinsteuerfedern 29a oder b gesteuert werden, im übrigen wie oben im Zusammenhang mit Fig. 2 und in der oben erwähnten älteren Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben.

Der äußere Drehteil des Drehschiebers 83 hat zwei Ringnuten (Stellmotornuten) 86a und b, die in Verbindung stehen mit im Gehäuse vorgesehenen Anschlüssen 88a und b für die beiden Arbeitsräume 12a und b des Stellmotors.

Wie Fig. δ und 9 zeigen, hat der innere Drehteil 22 einen ersten Satz Längsnuten 90, die sich in eine in ■Umfangrichtung verlaufende Nut 91 und den Ablaufraum des Einlaß-Sitzventils 80 öffnen und einen zweiten Satz kurzer Längsnuten 92, die durch radiale Kanäle 94 mit dem Mittelkanal 58 des inneren Drehteils verbunden sind. Der Hittelkanal ist in der oben beschriebenen Weise mit einer Rücklaufleitung zum Ausgleichbehälter verbunden.

Im äußeren Drehteil sind ebenfalls zwei Sätze von Längsnuten vorgesehen (Fig. 7 und 10), nämlich ein dritter Satz Längsnuten 96a, die durch radiale Kanäle 98a mit der Stellmotornut 86a verbunden sind sowie ein vierter Satz Längsnuten 96b, die durch radiale Kanäle 98b mit der Stellmotornut 86b verbunden sind.

Jeder der Sätze hat drei unter gleichen Zentriwinkeln angeordnete .Längsnuten. In der in Fig. 7 bis 10 dargestellten Neutralstellung sind die Längsnuten 90 des ersten Satzes gegenüber den Längsnuten 96a und .b des dritten und vierten Satzes abgesperrt, während die Längsnuten 92 des zweiten Satzes mit den Längsnuten 96a des dritten Satzes und 96b des vierten Satzes in Verbindung stehen.

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Funktion der zweiten Ausführungsform

In der dargestellten Neutralstellung wie ein Stück beiderseits der Neutralstellung bleibt das Einlaß-Sitzventil 80 abgesperrt. In dem sich anschließenden Feinsteuerbereich entsprechend der Geraden 31 in Fig. 4 regelt die eine oder andere Hälfte des Einlaß-Sitzventils in seinem Ablaufraum, nämlich der Ringkammer 50, einen Druck ein, der- sich über den Verteiler in dem einen oder anderen Arbeitsraum des Stellmotors 14 auswirken soll. Während von dem Nocken·86 des inneren Drehteils 22 zum Beispiel die-in Fig. 8 rechte Hälfte des Einlaß-Sitzventils betätigt wird, verdrehen sich die Längsnuten 90 des ersten Satzes im Uhrzeigersinne, so da.3 die zugehörigen Steuerkanten der Längsnuten 90 und der Längsnuten 96a des dritten Satzes Druckflüssigkeit zum Arbeitsraum 12a strömen lassen. Die aus dem Arbeitsraum 12b rückströmende drucklose Arbeitsflüssigkeit gelangt in die Längsnuten 96b des vierten Satzes, strömt in die Längsnuten 92 des zweiten Satzes über und aus diesen durch den Mittelkanal 58 zum Ausgleichbehälter zurück.

Bei Ausfall des Einlaß-Sitzventils 80 läßt sich die Lenkung allein mit dem Verteiler 82 steuern.

Variante der zweiten Ausführungsform

Wie Fig. 11 zeigt, kann in die Ablaufleitung vom Verteiler 82 zum Ausgleichbehälter 18 ein Auslaß-Sitzventil 100 eingeschaltet sein. Es kann in der gleichen Weise ausgebildet sein wie das Einlaß-Sitzventil 80. Durch entsprechende Bemessung der Schließfedern 84 und der Feinsteuerfedern 29a und b beider Ventile wird jedoch dafür gesorgt, daß das Auslaß-Sitzventil 100 immer einem um eine Druckdifferenz 4 P höheren Druck die Waage hält als das Einlaß-Sitzventil 80. Diese Verhältnisse zeigt die Kennliniendarstellung in Fig. 12. Dort

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entspricht die Kennlinie 30 dem Einlaß-Sitzventil und eine Kennlinie 103den Auslaß-Sitzventil. Diese Kennlinie hat eine Gerade 101 entsprechend dem Feinsteuerbereich und eine Gerade 102 entsprechend dem Abschneidebereich. Beide Geraden haben von den Geraden 31 und 32 der Kennlinie 30 einen Abstand der Größe Δ ρ.

Lage und Form der Steuerkanten der Längsnuten 90 des ersten Satzes und der Längsnuten 96a und 96b des dritten und vierten Satzes sowie der Ablaufslängsnuten 92 des zweiten Satzes werden so gewählt, daß der Verteiler bei Ausfall des Einlaß- und/oder des Auslaß-Sitzventils 80 bzw. 100 jeweils die oben erwähnten Kennlinien annähert. Fällt, zum Beispiel das Einlaß-Sitzventil 80 aus, was zum Beispiel durch Verschmutzung oder durch Federbruch eintreten kann, so steht am Verteiler ein zu hoher Druck an, im Extremfall der volle Druck des Hydrospeichers 6. Der Verteiler steuert dann im jeweiligen Druckraum des Stellmotors einen Druck, der etwa längs einer gestrichelt eingezeichneten ten Kennlinie 104 verläuft. Fällt dagegen das Auslaß-Sitzventil 100 aus, so wird entsprechend einer strichpunktiert eingezeichneten Kennlinie IO6 vom Verteiler gesteuert.

Die Längsnuten des ersten bis vierten"Satzes werden in prinzipiell gleicher Weise für die hydraulischen Schaltungen nach Fig. 6 und 11 bemessen, also unabhängig davon, ob ein Auslaß-Sitzventil vorhanden ist oder nicht. Ist ein Auslaß-Sitzventil vorhanden, so können jedoch die Ablaufdrosselquerschnitte in Neutralstellung größer gemacht werden, da ja bei allen normalen Betriebsphasen das Auslaß-Sitzventil für geregelten Auslaß sorgt. Die Toleranzen können größer sein und damit die Herstellungskosten des Drehschiebers herabgesetzt werden.

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Claims

2838789 zahnradfabkik priedrichshafen Aktiengesellschaft Friedrichshafen LENKVENTIL MIT GESCHLOSSENER MITTE UND SITZVENTIL(EN) 29. 8. 1978 71-30 S/P PATENTANSPRÜCHE

1. Lenkventil mit geschlossener Mitte mit mindestens einem Sitzventil, dessen Schließfeder der Kraft entgegenwirkt, die durch den am Sitzventil auftretenden Druckabfall entsteht und mit zwei bei einem Lenkeinschlag gegeneinander verdrehbaren, konzentrischen Teilen (Drehteile), die bei einem Lenkeinschlag in der einen oder anderen Richtung die Kraft der Schließfeder des Sitzventils vermindern, wobei zwischen den Drehteilen eine Zentrierfeder wirksam ist und, zur Erzielung eines relativ flachen Anstiegs der Lenkkraft-Druck-Kennlinie beiderseits der Neutralstellung, der Schließfeder eine weitere Feder (Feinsteuerfeder) entgegengeschaltet ist, derart, daß.die Drehteile bei einem Lenkeinschlag zunächst auf beide Federn und nach Aufbrauch des Weges der Feinsteuerfeder unmittelbar auf die Schließfeder einwirken, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehteile (22, 23) Bestandteile eines Drehschiebers (20, 83) sind, der Verstelldrosseln (l6a, b) für die aus dem Stellmotor (14) rückströmende Arbeitsflüssigkeit bildet (Fig. 1 bis 3 und 5> und/ oder einen Verteiler (62) für die zum Stellmotor (14) strömende und aus ihm rückströmende Arbeitsflüssigkeit (Fig. 6 bis 11).

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2. Lenkventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net

- daß zwischen dem äußeren Drehteil (23) und einem Gehäuse (44) zwei Ringkammern (5Oa₃ b) vorgesehen sind, die je eines von zwei gegensinnig angeordneten Einlaß-Sitzventilen (10a, b) mit bogenförmiger Schließfeder (25a., b) aufnehmen und je einen Ablaufraum des zugehörigen Ventils bilden,

- daß zur Bildung der beiden gegensinnig wirkenden Ablauf-Verstelldrosseln (16a, b)die je einem Sitzventil (10a, b) zugeordnet sind, die Drehteile (22, 23) innerhalb jeder Ringkammer (50a, b) je einen quer zur Drehachse verlaufenden, durchgehenden Kanal (Querkanal 51, 54; 76, 74) haben,

- daß die beiden Querkanäle (51; 74) des einen Drehteils zueinander parallel und die (54; 76) des anderen Drehteils gegeneinander' winkelversetzt angeordnet sind, und zwar spiegelbildlich zu einer Axialebene (56), die in Neutralstellung senkrecht zu den zueinander parallelen Querkanälen verläuft,

- daß die Querkanäle(51; 76) des einen Drehteils mit den Ringkammern (50) der Einlaß-Sitzventile verbunden sind, die (54; 74) des anderen Drehteils mit einer Rücklaufleitung 58 und

- daß die Querkanäle beider Sitzventile miteinander Drosseln bilden, die in Neutralstellung geöffnet sind, während bei einem Lenkeinschlag die dem einen Sitzventil zugeordneten Drosseln zunehmend geöffnet, die dem anderen zugeordneten zunehmend geschlossen werden (Fig. 2, 3 und 5)-

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3. Lenkventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, .dai die gegeneinander winkelversetzt angeordneten Querkanäle (5^a, b) im inneren Drehteil (22) vorgesehen sind.

4. Lenkventil nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet ,

- daß ein in beiden Lenkrichtungen wirksames Einlaß-Sitzventil (80) vorgesehen ist, daß, zur Bildung eines Verteilers (82) für die aus dem Ablaufraum des Ventils ("Druckraum") zu dem einen oder anderen Arbeitsraum des Stellmotors (I¹I) strömende und für die aus dem entsprechenden anderen Arbeitsraum rückströmende Arbeitsflüssigkeit, an der Außenwandung des inneren und der Innenwandung des äußeren Drehteils je zwei Sätze gleicher Anzahlen von Längsnuten vorgesehen sind, die einander abwechseln und unter gleichen Zentriwinkeln angeordnet sind,

- daß der eine (erste) Längsnutensatz (90) des einen Drehteils (22) mit dem Druckraum (50) verbunden ist, der andere (zweite) Längsnutensatz (92) dieses Drehteils mit einer Rücklaufleitung (58) und

- daß der eine (dritte) Längsnutensatz (96a) des anderen Drehteils (23) mit dem einen Arbeitsraum und

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der andere (vierte) Längsnutensatz (96b) mit dem anderen Arbeitsraum des Stellmotors (14) verbunden ist (Fig. 6 - 10).

5. Lenkventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch solche Breiten der Längsnuten des ersten, dritten und vierten Satzes, daß in Neutralstellung Verbindungen zwischen ihnen abgesperrt sind (Fig. 10).

6. Lenkventil nach Anspruch 4 oder 5₃ gekennzeichnet durch solche Breiten der Längsnuten des zweiten, dritten und vierten Satzes, daß in Neutralstellung Verbindungen zwischen ihnen offen sind (Fig. 10).

7. Lenkventil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Längsnuten (90, 92) des ersten und zweiten Satzes am inneren Drehteil (22) vorgesehen sind und daß ein Innenraum (58) des inneren Drehteils als Rücklaufleitung dient und mit den Längsnuten des zweiten Satzes verbunden ist (Fig. 10).

8. Lenkventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (44) und der äußere Drehteil (23) gegeneinander abgedichtete Ringnuten (86a, b) haben, von denen die eine (86a) mit dem einen Arbeitsraum des Stellmotors und dem dritten Satz Längsnuten (96a) verbunden ist, während die andere Ringnut (86b) mit dem anderen Arbeitsraum des Stellmotors und dem vierten Satz Längsnuten (96b) verbunden ist (Fig. 7 und 10).

9. Lenkventil nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß in die Rücklaufleitung ein Auslaß-Sitzventil (100) eingeschaltet ist, das zwischen den Drehteilen (22, 23) angeordnet ist und in beiden Drehrich-

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tungen den Auslaßdruck regelt ₃ und daß die Federn des Einlaß- und des Auslaß-Sitzventils so aufeinander abgestimmt sind, daß das Auslaß-Sitzventil immer einem, um eine Druckdifferenz Λ ρ höheren Druck die Waage hält als das Einlaß-Sitzventil (Fig. 11).

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