DE3001609A1

DE3001609A1 - Drehsteuerventil

Info

Publication number: DE3001609A1
Application number: DE19803001609
Authority: DE
Inventors: Seiji Komamura; Katsuhiro Suzuki
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1980-01-17
Publication date: 1980-08-21
Also published as: JPS55106872A; DE3001609C2; US4272056A; JPS6121864B2; FR2448670A1; AU5439180A; FR2448670B1; GB2043000A; AU518084B2; GB2043000B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehsteuerventil,, das in idealer Weise zum Gebrauch in .einem Servo- Lenk -System eines Automobils, eines -Lastkraftwagens, eines Flugzeugs oder eines anderen Fahrzeugs geeignet ist, ohne in seiner Anwendung darauf beschränkt zu sein.

Ein konventionelles Steuerventil für ein Servo-rLenk-System besteht aus einer rohrförmigen Hülse und einem zylindrischen Rotor, welcher in der Hülse relativ zu ihr verdrehbar gleitend angeordnet ist. Die zusammenwirkenden Oberflächen der Hülse und des Rotors sind mit Euten versehen, welche den Fluß eines Hydraulikmediums zwischen Druckmitteldurchgängen steuern. Die Durchgänge sind mit einer hydraulischen Druckquelle und einem Reservoir sowie mit den gegenüberliegenden Enden eines Servo- oder Hilfskraftkolben derart verbunden, daß eine Verdrehung eines Lenkrades und eine dadurch bewirkten Verdrehung des Rotors relativ zur Hülse und auch zu Fahrzeugrichtungssteuergliedern, z.B. den Rädern, aus einer neutralen Stellung bewirkt, daß ein Ende des Servokolbens mit der Druckquelle verbunden wird, während das andere Ende des Servokolbens mit dem Reservoir in Verbindung tritt. Dies bewirkt an dem Servokolben eine gerichtete, resultierende Kraft, mit der der Lenkimpuls verstärkt oder unterstützt wird.

Bei diesem konventionellen Steuerventil mit exakt zylindrischen Komponenten ist bei der Herstellung eine spanabhebende Bearbeitung notwendig. Obwohl die Grundkörper der Hülse und des Rotors in Formen herge-

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stellt werden können, müssen die Hüten durcii spanabhebende Bearbeitung erzeugt werden, und die Grundkörper ebenfalls spanabhebend bearbeitet werden, damit der durch die zwei· oder mehrteiligen Formen bedingte Pormaustrieb oder Grate entfernt werden.

Es ist noch ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Steuerventil für ein Servo-Lenk-System oder dergleichen zu schaffen, welches durch Formgebung in Formen, durch Schmieden oder durch Sintern ohne nennenswerte spanabhebende Arbeitesschritt herstellbar ist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Steuerventil für ein Servo-Lenk-System oder dergleichen zu schaffen, welches Hauptbaukomponenten besitzt, die in einteiligen Formen herstellbar sind.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein Drehsteuerventil zu schaffen, welches auf der Basis von kommerzieller Großfertigungproduktion mit erheblichen Kosten- und Zeiteinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Steuerventilen herstellbar ist.

Schließlich liegt ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein grundsätzlich verbessertes Drehsteuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen.

Diese Ziele werden mit einem Drehsteuerventil erreicht, das gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hülse aufweist, welche mit einer kegeligen Bohrung geformt ist, ferner einen Rotor mit einem kegeligen Außenmantel und einer kegeligen Außenoberfläche aufweist, welcher mit der Bohrung der Hülse zusammenwirken kann und in der Bohrung

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relativ zur Hülse verdrehbar angeordnet ist, wobei die Hülse innenseitig mit einer, in Längsrichtung verlaufenden !Tut ausgestattet ist, welche in ihrer Tiefe zunimmt und wobei der Rotor mit einer außenliegenden, in Längsrichtung verlaufenden Nut ausgestattet ist, welche ebenfalls in ihrer Tiefe zunimmt, wobei jedoch der Grund jeder Hut eine Lage aufweist, die zwischen einer Eichtung parallel zur Mittelachse der Hülse bzw. des Rotors und einer Richtung parallel zum Kegelwinkel der Bohrung der Hülse bzw. des Außenmantels des Rotors liegt, derart, daß die Hülse und der Rotor in einteiligen Formen herstellbar und ohne Zerstörung der Formen entformbar sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Steuerventil für ein Servo-Lenk-System oder dergleichen eine Eülse mit einer kegeligen Innenbohrung und einen Rotor mit einem kegeligen Außenmantel, der mit der Bohrung im Sinne einer relativen Verdrehung zusammenwirken kann. Die einander zugeordneten Oberflächen der Hülse und des Rotors sind mit in Längsrichtung verlaufenden Steuernuten versehen, deren Nutgrundoberflächen zu der Längsachse des Ventils parallel sind und es deshalb zulassen, daß die Hülse und der Rotir in einteiligen Formen herstellbar und in gerader Richtung aus der jeweiligen Form durch Herausziehen entformbar sind.

Weitere Ziele der Erfindung sind in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen und den Zeichnungen erkennbar.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines konventionellen Drehsteuerventils;

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Pig. 2 eine Längsschnittansicht eines Drehsteuerventils gemäß der Erfindung ;

Fig. 3 eine Querschnittansicht in der Ebene III-III von Pig. 2;

Pig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Rotors des Ventils gemäß den Figuren 2 und 3;

Pig. 5 eine Längsschnittansicht eines Servo-Lenk-Systems, das ein Drehsteuerventil gemäß der Erfindung enthält;

Pig. 6 einen Querschnitt in der Ebene YI-YI in Pig. 5;

Pig. 7 eine Längsschnittansicht einer modifizierten Ausführungsfογη einer erfindungsgemäßen Hülse;

Pig. 8 eine Seitenansicht eines modifizierten Rotors gemäß der Erfindung:

Pig. 9 einenTeil einer weiteren Ausführungsform eines Rotors in perspektivischer Darstellung;

Pig. 10 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rotors; und

Pig. 11 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rotors.

Obwohl das Drehsteuerventil gemäß der vorliegenden Erfindung von einer Vielzahl von physikalischen Paktoren beeinflußbar ist, die wiederum von äußeren Einflüssen und

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Gebrauchsanforderungen abhängen, konnte eine erhebliche Anzahl der nachstehend beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen hergestellt, getestet und gebraucht werden, welche alle in besonders befriedigender Art und Weise funktionierten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnung wird ein Drehsteuerventil der herkömmlichen Art im allgemeinen mit 11 bezeichnet. Es besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 12, das an seinen gegenüberliegenden Enden durch Endplatten 13 und 14· verschlossen wird. Eine Hülse 16 mit rohrförmiger Gestalt ist im Gehäuse 12 gleitend und verdrehbar angeordnet. Die innere Oberfläche der Hülse 16 weist in Längsrichtung verlaufende Nuten 17 mit geschlossenen Enden auf.

Sin zylindrischer Rotor 18 ist auf einer Welle 19 befestigt, welche drehbar in Lagern 21 und 22 abgestützt ist, welche in Bohrungen (nicht dargestellt) der Platten 13 und 14- eingepaßt sind. Die äußere Oberfläche des Rotors 18 ist an die innere Oberfläche der Hülse 16 angepaßt. Der Rotor 18 ist gleitend relativ zu der Hülse 16 verdrehbar. Die äußere Oberfläche der Hülse 18 ist ebenfalls mit längsverlaufenden Nuten 23 versehen, deren beide Enden geschlossen sind.

Eine Verbindung zwischen den Nuten 1? hängt von der relativen Winkel- bzw. Verdrehstellung zwischen der Hülse 16 und dem Rotor 18 ab. in einer Drehstellung sind die nebeneinanderliegenden Nuten 17 miteinander über die Nuten 23 verbunden. In einer anderen Drehstellung sind die Nuten 23 nicht mit den Nuten 17 ausgerichtet, so daß eine Strömungsverbindung unterbrochen wird. Die Hülse

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kann entweder stationär, gehalten werden oder auch verdrehbar sein, um auf diese Weise ein Eückführelement zu bilden. Die Nuten 17 sind mit Druckmitteldurchlässen (nicht gezeigt) verbunden, welche zu einer Pumpe;einem Druckspeicher,oder dergl.,. führen.

Das Drehsteuerventil 11 ist infolge der Konfiguration der Nuten 17 und 23 in seiner Herstellung besonders teuer. Infolge der verschlossenen Enden der Nuiai 17 und 23 lassen sich die Hülse 16 und der Rotor 18 nicht in einteiligen Formen herstellen. Die Nuten 17 "und 23 müssen vielmehr durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden, was eine besonders teuere Methode darstellt. Wenn die Grundkörper der Hülse 16 und des Rotors 18 durch Formgebung in Formen hergestellt werden, müssen dafür zumindest zweiteilige Formen verwendet werden, welche einen Foraaustrieb oder Grate hinterlassen, welche nachträglich durch spanabhebende Bearbeitung zu entfernen sind.

Diese Nachteile werden mit einem Drehsteuerventil 31 gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden. In den Figuren 2 bis 4 ist ein Drehsteuerventil 31 dargestellt, welches ein topfförmiges Gehäuse 32 aufweist, welches mit einem Gehäuse 34 eines Servo-Lenk-Systems verbunden ist. Das rechte Ende des Gehäuses 32 wird mittels einer Endplatte 36 verschlossen.

Eine Hülse 37 mit einer zylindrischen Außenfläche ist drehbar in dem Gehäuse 32 gelagert. An den sich gegenüberliegenden Enden der Hülse 37 befinden sich Längslager 38 und 39· Ferner sind 0-Ring-Dichtungen 41 erkennbar, die in umlaufenden Nuten (nicht dargestellt) im

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Außenumfang der Hülse 37 sitzen.

Eine Schneckenwelle 42 ist durch eine Keilverzahnung oder auf andere Weise mit der Hülse 37 undrehbar verbunden. Eine relative Längst»ewegung zwischen der Schneckenwelle 42 und der Hülse 37 wird durch Klemmringe 4-3 und 44 unterbunden. Ein Lager 4-6 stützt die Schneckenwelle 4-2 im linken Ende des Gehäuses 32.

Ein Rotor 47 mit einer zylindrischen Innenbohrung ist auf einem Wellenrohr 48 durch einen Querzapfen 49 undrehbar fixiert. Eine Torsionsstange 51 ist an ihrem rechten Ende mit der Rohrwelle 58 durch einen Zapfen 49 verbunden. .Die Rohrwelle 48 ist in üblicher Weise mit einem nicht dargestellten Lenkrad eines Fahrzeuges verbunden. Das linke Ende der Torsionsstange 51 ist hingegen mit dem linken Endabschnitt der Schneckenwelle 52 gekuppelt (nicht dargestellt). Die Schneckenwelle 42 ist mit einem Lenkgetriebesystem (nicht gezeigt) des fahrzeuges in Arbeitsverbindung.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Hülse 37 mit einer kegeligen Innenböhrung ausgebildet, welche in ihrem Durchmesser von links nach rechts zunimmt (Fig. 2). Der Rotor 47 ist hingegen mit einem kegelförmigen Außenmantel 53 versehen, der auf die Innenbohrung 52 derart abgestimmt ist, daß der Durchmesser des Rotors 47 von links nach rechts zunimmt (Fig. 2).

Die innere Oberfläche der Bohrung 52 weist in Längsrichtung verlauf ende Nuten 54 und 56 auf. Die Tiefe der Nuten 54· und 56 nimmt in der Richtung ab, in der der Durchmesser der Bohrung 52 zunimmt. In jedem Fall er-

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streckt sich der Grund jeder Nut 54, 56 nicht radial in der Eichtung nach einwärts, in der der Durchmesser der Bohrung 52 zunimmt. Wie gezeigt ist, verläuft vielmehr der Grund der Hut 54, 56 parallel zur Längsmittelachse der Hülse 37·

In ähnlicher Weise ist der Außenmantel des Rotors 47 mit in Längsrichtung verlaufenden Nuten 57» 58 versehen. Die Tiefe der Nuten 57» 58 nimmt in der Eichtung zu, in der auch der Durchmesser des Rotors 4-7 zunimmt. Der Grund der Nut 57 und 58erstreckt sich jedoch in der Richtung nicht radial nach außen, in der der Durchmesser des Rotors 47 zunimmt.

Die Nut 54 steht mit einer hydraulischen Druckquelle, z.B.. einer Pumpe (nicht gezeigt), durch Druckmitteldurchgänge 59 in Verbindung, welche durch einen einfachen Bohrvorgang durch die Hülse 37 hergestellt wurden. Die Nut 56 steht mit einem nicht unter Druck stehenden Reservoir (nicht gezeigt) durch Druckmitteldurchgänge

61 in Verbindung.

Wie in Pig. 3 erkennbar ist, steht ein linker Tragbereich zwischen den Nuten 54 und 56 der Hülse 37 mit einem Druckmitteldurchgang 63 mit einem Ende eines Servo-Kolbens des Lenksystems (nicht gezeigt) in Ver-"bindung. Ein rechter Tragbereich zwischen den Nuten 54 und 56 steht hingegen über Druckmitteldurchgänge

62 mit dem anderen Ende des ßervokolbens in Verbindung. In der in Fig. 3 dargestellten Neutralstellung der Hülse 37 und des Rotors 47 sind alle Durchgänge 59» 61, 62 und

63 miteinander verbunden und der hydraulische Druck an beiden Enden des Servokolbens ist ausgeglichen. Es ergibt

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sich deshalb keine resultierende Kraft an dem Servokolben. Das Steuerventil 31 nimmt diese neutrale Stellung dann ein, wenn der Ist-Steuerwinkel dem Soll-Steuerwinkel gleich ist.

Wenn es gewünscht ist, das Fahrzeug in eine Richtung zu lenken, wird die Rohrwelle 48 in Fig. 3 z.B. im Uhrzeigersinn verdreht. Infolge des Bewegungswiderstandes des Lenkgetriebes verbleibt die Schneckenwelle 42 zunächst noch stationär, während sich die Torsionsstange 51 verdreht, um die Drehwinkeldifferenz zwischen der Rohrwelle 48 und der Schneckenwelle 42 aufzunehmen. Indiesem Fall arbeitet der obere Tragbereich des Rotors 47 mit dem rechten Tragbereich der Hülse 37 zusammen und unterbricht die Verbindung zwischen den Durchgängen 59 und 62. Der untere Tragbereich des Rotors 47 arbeitet sit.dem linken Tragbereich der Hülse 37 zusammen, um die Verbindung zwischen den Durchgängen 61 und 63 zu unterbrechen. Dies führt dazu, daß das an die Durchgänge 62 angeschlossene Ende des Servokolbens mit dem Reservoir verbunden wird, während das mit den Durchgängen 63 verbundene Ende des Servokolbens von der Druckquelle beaufschlagt wird. Die resultierende Kraft am Servokolben unterstützt den manuell eingeleiteten Lenkimpuls. Die Strömungsverbindung wird ins Gegenteil umgekehrt, wenn die Rohrwelle 48 in der entgegengesetzten Richtung verdreht wird, wodurch dann der Lenkimpuls in der entgegengesetzten Richtung unterstützt wird. Die Schneckenwelle 42 und die Hülse 37 verdrehen sich mit dem Lenkgetriebe so lange, bis der Ist-Steuerwinkel dem Soll-Steuerwinkel entspricht. Danach ist die Hülse 37 wiederum mit dem Rotor 47 in der in Fig. 3 illustrierten Weise ausgerichtet.

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Die Neigung bzw. der Neigungswinkel des Grundes der Nuten 54, 56, 57 und 58 ist von besonderer Bedeutung, da es von ihr bzw. ihm abhängt, ob die Hülse 37 und der Rotor 47 durch Formgebung, Gießen, Schmieden, Sintern oder auf ähnlichem Wege in einteiligen Formen herstellbar sind. Die Verwendung einteiliger Formen eliminiert eine nachträgliche spanabhebende Bearbeitung der Nuten oder zur Entfernung von Austriebsmarken oder Graten, welche ansonsten durch die Verwendung von zwei oder mehrteiligen Formen unumgänglich ist -. Durch eine Verwendung einteiliger Formen kann das Drehsteuerventil 31 sehr einfach und preiswert in Großserienproduktion hergestäLlt werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist erkennbar, daß der Grund der Nuten 5^, 56, 57 und 58 parallel zur Achse des Rotors 57 bzw. der Bohrung 52 verläuft. Das gestattet es, daß die Hülse 37 und der Rotor 47 aus entsprechenden einteiligen Formen beim Entformen gerade herausgezogen werden kann. Dies bedeutet jedoch nicht, daß der Grund der Nuten 5^₁ 56, 57 und 58 unbedingt parallel zur Längsmittelachse des Ventils 31 verlaufen muß. Es ist nur erforderlich, daß der Grund der Nuten 54- und 56 sich nicht von links nach rechts (Fig. 2) radial einwärts erstreckt, und daß der Grund der Nuten 57 und 58 von links nach rechts sich nicht radial nach außen erstreckt. Ein derartiger Verlauf würde es unmöglich machen, die Hülse 37 und den Rotor 47aus den entsprechenden einteiligen Formen herauszuziehen. Die Hülse 37 könnte hingegen aus ihrer Form herausgezogen werden, wenn der Grund der Nuten 54- und 56 sich in der angegebenen Richtung radial nach außen erstreckte, während der Rotor 47 aus seiner Form heraus-

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gezogen werden könnte, wenn sich der Grund der Nuten" 57 und 58 radial nach innen erstreckte, gesehen in Fig. 2 von links nach rechts.

Jede beliebige Anzahl von Nuten kann in der Hülse oder auf dem Rotor vorgesehen werden, um di.e gewünschte Punktion des Steuerventils zu erreichen. Zusätzlich dazu können die Nuten sowohl mit gleichbleibender Weite als auch mit einwärts oder auswärts kegelförmig verlaufender Kontur ausgebildet sein, wie nachstehend im Betail erläutert werden wird.

Die Fig. 5 "und- 6 zeigen ein Servolenksystem 71 mit einem Drehsteuerventil 72 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 71 enthält ein Gehäuse 731 welches an ein Gehäuse 74· des Steuerventils 72 angeschlossen ist. Eine Hohlwelle 76 ist mit einem Lenkrad (nicht gezeigt) verbunden und im Gehäuse 72 durch ein Lager 77 abgestützt. Sine öldichtung 78 ist auf der Hohlwelle 76 angebracht.

Eine Schneckenwelle 79 ist im Gehäuse 73 durch ein Lager 81 drehbar gesichert. Ein Torsionsstab 82 erstreckt sich durch eine Bohrung der Schneckenwelle 79 und ist an seinem linken Ende durch einen Zapfen 83 damit verbunden. Das rechte Ende des Torsionsstabes 79 ist mit der Hohlwelle 76 durch einen Querzapfen 84 verdrehfest gekuppelt.

Ein Servokolben 86 ist im Gehäuse 73 verschiebbar gelagert und trägt an seiner Peripherie einen O-Ring 87. Der Außenumfang der Schneckenwelle 79 besitzt Schneckengänge 88, während die innere Oberfläche des Servokolbens

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86 mit entsprechend ausgebildeten Sehneckengängen 89 versehen ist. Eine Vielzahl von Kugeln 89 sind in den. Schneckengängen 88 und 89 angeordnet, um einen Kugelschraubmechanismus zu "bilden. Eine Verdrehung der Schneckenwelle 79 "bewirkt eine Längsbewegung des Servokolbens 86 in einer Richtung, die mit ,der Drehrichtung der Schneckenwelle 79 übereinstimmt.

Ein Zahnstangenprofil 92 ist an der unteren Oberfläche des Servokolbens 86 ausgebildet, welches mit einem Ritzel 93 im Eingriff steht. Das Ritzel 93 gehört einer Lenkgetriebeeinrichtung des Fahrzeuges (nicht gezeigt), wodurch eine Verdrehung des Ritzels 93 eine Bewegung der Steuerglieder, z.B. der Räder, in der gewünschten Richtung bewirkt.

Das Servolenksystem 71 gestattet ein manuelles Lenken auch bei Ausfall des Servosystems. Eine Verdrehung der Hohlwelle 76 führt über den 'Torsionsstab 82 zu einer Verdrehung der Schneckenwelle 79. Dies verursacht in weiterer Folge eine Bewegung des Servokolbens 86 und des Zahnstangenprofils 92, wodurch das Ritzel 93 verdreht wird. Der Torsionsstab 82 wird bei diesem Vorgang verdreht. Die Schneckenwelle 79 beginnt ihre Drehbewegung, sobald der Verdrehwiderstand des Torsionsstabes 79 cLen Widerstand im Lenksystem überwindet.

Das Steuerventil 72 enthält eine Hülse 94· mit einer kegelförmigen Innenbohrung ähnlich der im Ventil 31· Die Hülse 94 ist über einen Zapfen 96 auf der Schneckenwelle 79 befestigt. Im Drehsteuerventil 72 ist ferner ein Rotor 97 mit einem kegelförmigen Außenmantel vorgesehen, der auf der Hohlwelle 76 mittels eines Zapfens

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84 "befestigt ist.

Wie sich, am besten aus Pig. 6 entnehmen läßt, ist die Hülse 94 mit drei in Längsrichtung verlaufenden Nuten 98 versehen, zwischen welchen drei ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Nuten 99 liegen. Eine ringförmige Hut 101 ist im Gehäuse 74 ausgebildet und steht mit einer hydraulischen Druckquelle, z.B. einer Pumpe, über einen Durchgang 102 in Verbindung. Durchgänge

103 führen von der Hut 101· durch den Tragbereich, zwischen, aneinander stoßenden Hüten 98 und 99.

Der Rotor 97 trägt drei in Längsrichtung verlaufende Hüten 104, zwischen welchen drei weitere, längsverlaufende Hüten 106 liegen. Die Form der Nuten 98, 99, 104, 106· ist gleich wie im Ventil 31. Druckmitteldurchgänge 107 führen ausgehend vom jeweiligen Grund der Hüten

104 zu einen ringförmigen Saum 108 zwischen der Hohlwelle 76 und dem Rotor 97· Dieser ringförmige Raum steht mit dem Druckmittelreservoir (nicht gezeigt) in Verbindung.

Eine ringförmige Hut 109 ist im Gehäuse 74 ausgebildet und steht über Durchgänge 111 mit den Hüten 99 in Verbindung. Von der Hut 109 führt ein Durchgang 112 zu einer Druckkammer 113 ara linken Ende des Servokolbens 86.

Ein ringförmiger Raum 114 zwischen der Schneckenwelle 86 und dem Gehäuse 74 steht über Durchgänge 116 mit den Nuten 98 in Verbindung. Eine Druckkammer 117 am rechten Ende des Servokolbens 86 steht durch das Lager 81 mit dem Ringraum 114 in druckmittelübertragener Verbindung.

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In der Neutralstellung des Servolehksysterns 71 (Pig. 6) stehen alle Nuten 98, 99, 1OA-, 106 miteinander in Verbindung, so daß das unter Druck stehende Hydraulikmedium an beiden Enden des Servokolbens 86 ansteht und keine resultierende Kraft daran erzeugt. Wenn die Hohlwelle 76 in Fig. 6 im Uhrzeigersinn verdreht wird, arbeiten die im Uhrzeigersinn gerichteten Kanten der Tragbereiche zwischen den Nuten 104 und 106 mit den im Gegenuhrzeigersinn liegenden Kanten der Tragbereiche zwischen den Nuten 98 und 99 zusammen. Dies bewirkt ein Blockieren der Verbindung zwischen den Nuten 99 und 104, wodurch die Nuten 99 vom Reservoir getrennt werden. Dadurch stehen die Nuten 99 und die linke Druckkammer 113 über den Durchgang 112 sowie die Nut 109 und die Durchgänge 111 mit der Druckquelle durch die Nuten 106, die Durchgänge 103, die Nut 101 und den Einlaß 102 in Verbindung.

Zur gleichen Zeit wird die Verbindung zwischen den Nuten 93 und 106 unterbrochen, so daß die Nuten 98 von der Druckquelle abgetrennt sind. Die Nuten 98 und dadurch auch die rechte Druckkammer 117 sind über das Lager 81 und die Durchgänge 116 durch die Nuten 104, die Durchgänge 107 und den Ringraum 108 mit dem Reservoir verbunden. Daraus resultiert, daß das unter Druck stehende Druckmittel gegen das linke Ende des Servokolbens 86 wirkt, und nicht gegen dessen rechtes Ende, so daß der Servokolben 86 nach rechts verschoben wird und die Lenkhilfskraft erzeugt. Natürlich ist das Servolenksystem so ausgelegt, daß die Schneckenwelle den Servokolben in Hg. 5 nach rechts bewegt, wenn die Hohlwelle in !ig. 6 im Uhrzeigersinn verdreht wird, so

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daß die Hilfskraft für die Lenkung in der gMchen Richtung entsteht, wie der manuelle Lenkimpuls erzeugt wurde.

Auf umgekehrte Weise ruft eine entgegen dem Uhrzeigersinn veranlaßte Bewegung der Hohlwelle 76 eine Zusammenarbeit zwischen den im Uhrzeigersinn gerichteten Kanten der Tragbereiche zwischen den Nuten 104 und 106 mit den im Uhrzeigersinn gerichteten Kanten der Tragbereiche zwischen den Nuten 98 und 99 hervor. Das bewirkt eine Blockierung der Verbindung zwischen den Hüten 98 und 104· und gleichzeitig zwischen den Nuten 99 und 106. Dadurch wird die linke Druckkammer 113 durch die Durchgänge 112, die Nut 109, die Durchgänge 111, die Nut 99, die Nut 106, die Nut 104, die Durchgänge 107 und den Ringraum 108 mit dem Reservoir verbunden. Die rechte Druckkammer 117 wird hingegen durch das Lager 81, den Ringraum 114, die Durchgänge 115, die Nut 98, die Nut 106, die Durchgänge 103, den Ringraum 101. und den Einlaß 102 mit der Druckquelle verbunden. Das Druckmittel beaufschlagt dann nur die rechte Kammer 117, während die linke Kammer 113 mit dem Reservoir verbunden bleibt. Das führt dazu, daß der Servokolben 86 zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft in Pig. 5 nach links bewegt wird.

Das Lager 81 besitzt eine innere Laufbahn 120, die von einer Umfangsfläche der Schneckenwelle 86 gebildet wird, und eine äußere Laufbahn 121. Eine nach rechts gerichtete Schubbewegung der Schneckenwelle 86 wird von der äußeren Laufbahn aufgenommen, welche gegen eine Schulter 122 des Gehäuses 74 anliegt. Kugeln

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sind zwischen der inneren Laufbahn und der äußeren Laufbahn 121 angeordnet und werden durch einen Kugel-Käfig 124 gehalten. Ein Haltering 126 hält einen die äußere Laufbahn 121 bildenden Lageraußenring in seiner Stellung.

Unter Druck stehendes Druckmittel in den Nuten 98, 99, 104.und 106 drückt die Hülse 94 nach links und den Rotor 97 nach rechts. Den nach rechts gerichteten Schub des Eotors 97 nimmt eine Schulter 127 der Hohlwelle 76 auf. Den nach links gerichteten Schub der Hülse 94 nimmt eine Schulter 128 der Schneckenwelle 86 auf. Die Konstruktion des Servolenksystems 71 wird durch Ausbilden der inneren Laufbahn 120 des Lagers 81 auf dem Außenumfang der Schneckenwelle 86 vereinfacht.

Die axiale Stellung des Rotors 97 und der dadurch bedingte Spalt zwischen dem Rotor 97 und der Hülse 94 wird durch die Schulter 127 der Schneckenwelle 76 festgelegt. Dies ist im Vergleich zu den bisher üblichen Steuerventilen vorteilhaft, in welchen der Rotor an beiden Enden lagegesichert werden mußte. Die Schulter 127 kann durch einen Federring ersetzt bzw. gebildet werden, der eine weitere Vereinfachung des Servolenksystems 71 bedeutet.

In den Eig. 7 und 8 ist eine modifizierte Hülse 94' und ein Rotor 97 gezeigt, welche im Hinblick auf eine Verringerung von starken Durchflußänderungen beim Verdrehen des Rotors 97' ausgelegt sind. In der Hülse 94' sind die Nuten 98! und 99' derart modifiziert,'daß ihre Weite in derselben Richtung zunimmt, wie der Durchmesser

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der Bohrung der Hülse 94·' zunimmt. Im Rotor 97' sind die Nuten 104·' und 106' derart abgeändert, daß ihre Veite in der Richtung abnimmt, in der der Durchmesser des Rotors 97' zunimmt. Dies führt.zu dem Effekt, daß der Bereich, in dem die Nuten miteinander in Verbindung stehen, verkleinert wird, und .daß dadurch Druck-und Strömungsveränderungen verringert werden, obwohl diese Ausbildung es noch zuläßt, daß die Hülse 94' und der Rotor 97' gerade aus einer einteiligen Form herausziehbar sind. Falls es gewünscht wird, können auch nur ausgewählte Nuten oder auch nur ein Rand einer ausgewählten Nut keilförmig ausgebildet sein. Diese Gestalt der Nuten soll eine feinfühligere Steuerung des Druckmittelflusses bewirken.

Es ist auch möglich, die Hülse 94 und den Rotor 97 mit Nuten zu versehen, welche eine umgekehrte, keilförmige Querschnittsgestalt besitzen. In Fig. 9 ist ein Rotor 14-1 mit einer Nut 14-2 ausgestattet, welche in ihrer Veite in der Richtung zunimmt, in der auch der Durchmesser des Rotors 14-1 zunimmt. Obwohl dies normalerweise verhindern würde, daß der Rotor 14-1 aus einer einteiligen Form einfach herausgezogen werden kann, läßt sich dieses Problem dadurch umgehen, daß die mit 14-3 und 14-4- bezeichneten Seitenwände der Nut 142 derart geneigt sind, daß sie parallel zur Achse des Rotors 141 verlaufen. Mit anderen Vorten sind die Seitenwände 143 und 144· vom Inneren der Nut 142 weggeneigt, um zu der Längsmittelachse des Rotors 141 parallel zu liegen.

Gemäß Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform eines Rotors

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151 mit einer Hauptnut 152 und einer zusätzlichen peripheren Nut 153 versehen, welche sich im rechten Winkel von einem mitELeren Abschnitt der Nut 152 nach außen erstreckt. Der Grund der Nut 153 ist parallel zum Grund der Nut 152. Die periphere Nut 153 hat die gleiche Aufgabe, wie die keilförmige Torrn der Nuten der Figuren 7 bis 9. Sie verringert den Bereich der Überschneidung der Nuten und beseitigt dabei schlagartige Druck- oder Flußänderungen des strömenden Druckmittels.

Die periphere Nut 153 in Fig. 10 hat eine angenähert dreieckige Form. Hingegen ist bei einem Rotor 161 gemäß Fig. 11 eine Hauptnut 162 und eine periphere Nut 163 ausgebildet, welche einen annähernd halbkreis- oder viertelkreis- oder im allgemeinen bogenförmigen Verlauf besitzt. Zusammenfassend läßt sich erkennen, daß mit der vorladenden Erfindung die Nachteile der bisher üblichen Steuerventile vermieden werden und ein Steuerventil geschaffen wird, welches sich durch eine besondere Funktionstüchtigkeit auszeichnet und einfacher und mit wesentlich geringeren Kosten hergestellt werden kann, als die bisher bekannten Ventile. Eine Vielzahl von Modifikationen ist für den Fachmann in Kenntnis der offenbarten Lehren möglich, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise kann die Hülse 94 in ihrer Lage im Gehäuse 74-fixiert oder auch mit der Hohlwelle 76 verbunden sein, und nicht mit der Schneckenwelle 86. In letzterem Fall wird dann der Rotor 97 mit der Schneckenwelle 86 gekuppelt, und nicht mit der Hohlwelle 76.

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Claims

PATENTANWÄLTE

Λ. '3RÜNECKER H. KINKELDEY

DfI-ING

W. STOCKMAIR

Dft-IMS AeE (CALTBOi

K. SCHUMANN

DR R£R SAT · OPL-PHYS

P. H. JAKOB

Ol PL· IV»

G. BEZOLD

DR RS=I *4AT - OF1--CHEM.

KkYkBk KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Sekai Boeki Center Bldg., 4-1,
2-chome Hamamatsu-cho, Minato-ku
Tokyo, Japan

Drehsteuerventil

Patentansprüche

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 14 636

Drehsteuerventil, insbesondere für eine hilfskraftunterstützte (Servo-)Lenkung, gekennzeichnet durch eine Hülse (37, 94-, 9^') mit
einer kegeligen Innenbohrung (52) und einen eine kegelige Außenfläche (57) aufweisenden Rotor (47, 97, 97', 141, 151, 161), der in der Hülse (37, 94, 94') relativ zu ihr verdrehbar angeordnet ist, durch zumindest eine im Inneren der Hülse in Längsrichtung verlaufende Hut

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telefon (öse) ssasea

Telex oB-aaaao

monapat

TELEKOPIERER

(54, 56, 98, 99, 98', 99') mit zunehmender Nuttiefe und durch zumindest eine am Rotor außen in Längsrichtung verlaufende Nut (57, 58, 104, 106, 104·, 106', 142, 152, 162), wobei der Grund jeder Nut eine Lage aufweist, die zwischen einer Richtung parallel zur Mittelachse der Hülse bzw. des Rotors -und einer Richtung parallel zum Kegelwinkel der Bohrung der Hülse bzw. der Außenfläche des Rotors liegt, derart, daß die Hülse und der Rotor in einteiligen Formen herstellbar und ohne Zerstörung der Formen entformbar sind.
2. Drehsteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet, daß in der Hülse (37> 94, 94¹) und im Rotor (47, 97, 97', 141, 151, 161) jeweils zumindest ein Strömungsdurchgang (59, 61, 63, 62, 103, 111', 116, 107) ausgebildet ist, der derart zu einer !Tut führt, daß ein Druckmittelfluß zwischen den Drucknitteldurchgängen durch die Nuten in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rotors relativ zur Hülse steuerbar ist.
3- Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut bzw. der Grund der Nut in der Hülse parallel zur Mittelachse der Bohrung verläuft.
4. Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Nut bzw. der Nutgrund im Außenmantel des Rotors parallel zur Längsmittelachse des Rotors verläuft.
5· Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (98·, 99') der Hülse (94¹) mit einer Weite ausgebil-

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det ist, die in derselben Richtung zunimmt, in der·auch der Durchmesser der Bohrung zunimmt.
6. Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeic hn e t, daß die Nut (104·)> 106') im Rotor (97¹) mit einer Weite ausgebildet ist, die in derselben Richtung abnimmt, wie der Durchmesser des Rotors (97¹) zunimmt.
7· Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut in der Hülse derart ausgebildet ist, daß ihre Weite in derselben Richtung abnimmt, wie der Durchmesser der Bohrung zunimmt, und daß die Seitenwände der Nut der Hülse von Flächen gebildet werden, welche zur Längsmittelachse der Bohrung parallel liegen.
3. Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (142) des Rotors (141) derart ausgebildet ist, daß ihre Weite in derselben Richtung zunimmt, wie der Durchmesser des Rotors (141) zunimmt, und daß die Seitenwände (143, 144) der Nut (142) des Rotors (141) von Flächen gebildet werden, welche parallel zur Längsmittelachse des Rotors liegen.
9. Drehsteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenmantel des Rotors (151» 161) eine peripher verlaufende Nut (153j 163) ausgebildet ist, die sich quer von einem zentralen Abschnitt der Nut (152, 162) des Rotors nach außen erstreckt und von der Nut (152, 162) nach außen in ihrer Tiefe abnimmt, wobei der Grund der Nut (153» 163)

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eine Lage aufweist, die zwischen einer Richtung parallel zur Längsmittelachse des Rotors und einer Richtung parallel zum Kegelwinkel des Außenmantels des Rotors liegt.
10. Drehsteuerventil nach Anspruch 9* dadurch gekennz eichnet, daß die periphere Nut (153) eine dreieckige Form aufweist.
11. Drehsteuerventil nach Anspruch 9» dadurch gekennz eichnet, daß die periphere Nut (163) halbkreis- oder bogenförmige Gestalt aufweist.

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