DE3006038A1

DE3006038A1 - Arbeitsventil fuer eine servolenkung

Info

Publication number: DE3006038A1
Application number: DE19803006038
Authority: DE
Inventors: Megumu Higuchi; Koichi Takahashi; Minoru Watanabe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1980-02-18
Publication date: 1980-10-23
Also published as: US4347780A; FR2449018A1; JPS55110665A; GB2043566A; GB2043566B

Description

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsventil für eine Servolenkung, und insbesondere ein Drehventil bzw. ein Drehschieberventil als Lenkventil. . ,

Wenn ein Arbeitsventil für eine Servolenkanlage dieser Bauart hinsichtlich seines Aufbaus vereinfacht werden kann, kann es zweckmäßigerweise für die Servolenkung eines Fahrzeugs ver- ■ wendet werden, die im allgemeinen kompakt ausgelegt sein muß. Andererseits bringt jedoch ein derartiges Arbeitsventil bei der Fertigung verschiedene Probleme mit sich, da die Schneidvorgänge,insbesondere die Endbearbeitungen der Innen- und Außenhülsen als Hauptbestandteile des Arbeitsventils mit großer Genauigkeit ausgeführt werden müssen und die Werkzeugverwaltung zur Herstellung der Hülsen umständlich ist.

Ein Drehventil für eine Servolenkung ist zur Überwindung dieser Schwierigkeiten vorgeschlagen worden.

Ein derartiges Drehventil beseitigt diese Probleme jedoch nicht vollständig, sondern bringt bei der Fertigung noch weitere Schwierigkeiten mit sich. Bei diesem Drehventil müssen gesonderte Bauteile, wie z.B. ein Stopfen oder dergl., verwendet werden, um zwischen den Innen-? und Außenhülsen eine Druckmittelkammer bzw. eine Ölkammer zu bilden, wodurch sich die Anzahl der Bauteile vergrößert. Gleichzeitig werden hierdurch auch die Bearbeitungskosten für die mit großer Genauig-

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keit zu bearbeitenden Bauteile höher. Deshalb ist dieses Drehventil bzw. Drehschieberventil relativ kompliziert und sehr teuer herzustellen, obgleich es die Anforderungen beim Stand der Technik befriedigt.

Der Erfindung liegt der Hauptgedanke zugrunde, daß ein Arbeitsventil als Drehventil bzw. Drehschieberventil, wie z.B. ein Lenkventil, ohne zusätzliche Bauteile, wie z.B. einen Stopfen oder dergl., billiger herzustellen und einfacher zu fertigen ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Arbeitsventil für eine Servolenkung zu schaffen, bei dem.alle vorstehend angegebenen Schwierigkeiten beim Stand der Technik überwunden sind, wobei die Innen- und Außenhülsen einfach zu bearbeiten sind und zusätzliche Bauelemente entfallen.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Arbeitsventil für eine Servolenkung dadurch aus, daß eine Außenhülse und eine Innenhülse vorgesehen sind, die miteinander in Gleitberührung und bei einer Torsionsbeanspruchung eines ' Torsionsstabes entsprechend einer Lenkbewegung bzw. Lenkbeanspruchung relativ verdrehbar sind, daß die Außenhülse an ihrer Innenumfangsflache eine Vielzahl von Nuten aufweist, die in ümfangsrichtung in Abständen zueinander angeordnet sind und einen kreisförmigen Öffnungsrand haben, daß die Nuten wechselweise mit einer Pumpenkammer und einer Rücklaufkammer verbindbar sind, daß die Innenhülse an ihrer Außenumfangsflache Ausnehmungen hat,um die benachbart zueinander liegenden Nuten, zu verbinden, daß die Außenhülse Öffnungen hat, die im Grundzustand jeweils in die Ausnehmungen münden, daß die anderen Öffnungen mit einer der Arbeitszylinderkammern und die restlichen Öffnungen mit der anderen Arbeitszylinderkammer verbunden sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich

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aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin' zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Arbeitsventils nach

der Erfindung mit Blickrichtung in Richtung der Pfeile und der Schnittlinien I₁-O-I₂-I*- I₄ in Fig. 2,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie H₁-II₂

in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linien

11I₂-O-III₃-III₄-III₅ in Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs einer Linie

IV₂ in Fig. 1,

Fig. 5 eine Innenhülse und eine erste Außenhülse für

das Ventil nach der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 4 in perspektivischer, auseinandergezogener Darstellung,

Fig. 6a und 6b Ansichten zum Einschneiden der Nuten in die '

Innenhülse,

Fig. 7 eine Fig. 2 ähnliche Schnittansicht zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Ventils nach den Fig. 1 bis 4,

Fig. 8 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung

einer Kavitationserscheinung in dem Ventil nach der Erfindung gemäß den Fig. 1 bis 4,

Fig. 9 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung ' 030043/0633

einer Lösungsmöglichkeit für die K>avitationsprobleme nach der Erfindung,

Fig. 10 eine Fig. 1 entsprechende Schnittansicht der wesentlichen Teile einer abgewandelten Ausführungsform des Ventils nach der Erfindung,

Fig. 11 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht des Ventils in Fig. 10,

Fig. 12a u.12b Teilschnittansichten der Innenhülse zu Verdeutlichung einer abgewandelten Ausführungsform der darin ausgebildeten Nuten,

Fig. 13a-13c Ansichten zur Verdeutlichung der Drosselwirkung der Nuten in den Fig. 12a und 12b und

Fig. 14 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Veränderungen der Drosselwirkung in Abhängigkeit von der lichten Öffnungsfläche bei relativen Drehwinkeln der Innen- und Außenhülsen.

in den Fig. 1 bis 4 ist das Arbeitsventil für eine Servolenkung nach der Erfindung dargestellt. Dieses Arbeitsventil weist ein Ventilgehäuse 1 auf, an dessen einem Ende eine Zahnstangenführung 2 in einstückiger Ausbildung damit vorgesehen ist, die eine Zahnstange 4 in Längsrichtung führt. Die

öffnung des anderen Endes des Gehäuses ist mittels eines endseitigen Deckels 3 verschlossen. Mit den Enden der Zahnstange 4 sind zugeordnete Gelenkarme bzw. Lenkarme verbunden, mit denen die Fahrzeugräder gelenkt werden können. Auf der Zahnstange 4 ist eine Zahnstangenverzahnung 4a ausgebildet. Die Zahnstange 4 ist mit einem Arbeitskolben 5 (Fig. 3) versehen,

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der gleitend beweglich in einen Arbeitszylinder eingesetzt ist, um auf beiden Seiten des Arbeitskolbens 5 Arbeitszylinderkammern 7 und 8 zu bilden, die jeweils mit Verbindungsanschlüssen verbunden sind. Wenn in der linken Kammer 7 der Arbeitskammern ein Druckmitteldruck, wie z.B. ein Öldruck, erzeugt wird, wird die Zahnstange 4 unter Krafteinwirkung in Fig. 3 nach rechts verschoben, so daß beide Fahrzeugräder nach links gelenkt werden. Wenn andererseits ein Druckmitteldruck, wie z.B. ein Öldruck, in der rechten Kammer 8 erzeugt wird, wird die Zahnstange 4 unter Krafteinwirkung in Fig. 3 nach links verschoben, so daß beide Fahrzeugräder nach rechts gelenkt werden.

Nach den Fig. 1 und 3 greift die Zahnstangenverzahnung 4a in ein Ritzel 11a ein, das auf einer Triebwelle bzw. einer Ritzelwelle 11 vorgesehen ist, die in Lagern 12 und 13 drehbar gelagert ist. Eine Seitenfläche der Zahnstange 4 auf der gegenüberliegenden Seite des Ritzels 11a ist nach Fig. 3 auf einer säulenförmigen Stütze 14 gelagert, die mittels einer Feder 15 auf die Zahnstange 4 gedrückt wird. Ein Ende der Ritzelwelle 11 erstreckt sich unter Bildung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses in das Ventilgehäuse 1. Der flüssigkeitsdichte Abschluß wird mittels einer Dichtung 16 erreicht. Dieses in das Ventilgehäuse 1 ragende Ende der Ritzel welle 11 ist mit einer konzentrisch dazu ausgebildeten und angeordneten Stummelwelle 17 versehen. Benachbarte Enden beider Wellen sind relativ zueinander mit Hilfe eines Nadellagers 18 drehbeweglich, und das andere Ende der Stummelwelle 17 ist in einem Lager 19 in dem endseitigen Deckel 3 gelagert. Dieses andere Ende durchzieht den endseitigen Deckel unter Bildung eines flüssigkeitsdichten Abschlusses mit Hilfe einer Dichtung 20. Das durch den endseitigen Deckel 3 gehende Ende der Stummelwelle 17 ist mit Riffelungen bzw. Kerbverzahnungen 17a versehen, um die Stummelwelle 17 mit einer Lenksäule zu verbinden, die sich mit dem Lenkrad (nicht ge-

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zeigt) dreht.

Die Stumraelwelle 17 ist hohl ausgebildet, und in sie ist ein Torsionsstab 21 eingesetzt, dessen eines Ende in einer Blindbohrung 11b eingesetzt ist, die in einem Ende der Ritzelwelle 11 ausgebildet ist. Dieses Ende des Torsionsstabs 21 ist mit der Ritzelwelle mit Hilfe eines Bolzens 22 gegen Relativverdrehung und gegen eine relative Axialbewegung gesichert einstückig verbunden. Das andere Ende des Torsionsstabs 21 ist einstückig mit der Stummelwelle 17 mit Hilfe eines Bolzens 23 gegen eine Relativdrehung und eine relative Axialbewegung gesichert verbunden.

Die Stummelwelle 17 ist einstückig mit einer Innenhülse 24 ausgebildet, die in dem Ventilgehäuse 1 angeordnet ist. Auf der Innenhülse 24 ist eine erste Außenhülse 25 gleitend und relativ verdrehbeweglich angeordnet. Auf der Aüßenumfangsfläche dieser ersten Außenhülse 25 ist eine zweite Außenhülse

26 angeordnet, die unter Bildung eines Stücks mit der ersten Außenhülse 25 verbunden ist, um insgesamt eine Außenhülse

27 zu bilden. Die erste Außenhülse 25 hat beispielsweise vier kreisförmige Bohrungen 27a,27b,27c und 27d, die in Umfangsrichtung entsprechend den Fig. 2 und 5 in Abständen angeordnet sind, um mit einer Innenumfangsflache der zweiten Außenhülse 26 Ausnehmungen 28,29,30 und 31 zu bilden, deren kreisförmige Öffnungsränder sich zu der Innenhülse 24 öffnen. Die Außenumfangsfläche der zweiten Außenhülse 26 ist in Gleitberührung mit einer Innenfläche des Ventilgehäuses 1 und mit drei Nuten 26a,26b und 26c versehen. Die Außenhülse 27 setzt

sich aus der ersten und zweiten Außenhülse zusammen und ist in Achsrichtung mittels eines Lagers 19 und eines vorspringenden Rands 24 unterstützt und gelagert, der in der Innenhülse 24 nach Fig. 1 ausgebildet ist. Obgleich die Öffnungsränder der Nuten 28,29,30 und 31 als "im wesentlichen kreis.förmige Öffnungsränder" bezeichnet werden sollten, da sie in Wirk-

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lichkeit an der Innenumfangsfläche der ersten Außerihülse 25 elliptisch sind, sollten sie nachstehend als "kreisförmige Öffnungsränder¹¹ "bezeichnet werden, tun auch die nachstehend noch erläuterte weitere Ausführungsform aus Übersichtlichkeitsgründen unabhängig von der geometrischen Genauigkeit zu erfassen. - .

Die Innenhülse 24 ist auf ihre Außenumfangsfläche mit Nuten 24a,24b,24c und 24d versehen, die mit den benachbarten Nuten der Nutengruppe 28 bis 31 in Verbindung stehen, wie dies in Fig. 2 und insbesondere in Fig. 5 gezeigt ist. Fig. 6 dient zur Verdeutlichung der Art und Weise, wie die Nut 24a beispielsweise eingeschnitten wird. Diese Nut bzw. diese Nuten können einfach mittels eines Schleifwerkzeugs 32 eingeschnitten werden, das eine konkave Seitenfläche hat und um seine Achse parallel zu einer Achse der Innenhülse 24 gedreht und in einer Richtung senkrecht zur Achse der Innenhülse 24 bewegt wird (vergl. Fig. 6a und 6b). Vorzugsweise sind die Breiten der Nuten 24a,.24b,24c und 24d im wesentlichen gleich groß wie die Durchmesser·der kreisförmigen Öffnungsränder der kreisförmigen Bohrungen 25a,25b,25c und 25d.

Die Außenhülse 27 ist mit Öffnungen 33 bis 36 versehen, die erste und zweite Außenhülsen 25 und 26 radial durchziehen und sich an der Innenumfangsflache der ersten Außenhülse 25 an Stellen öffnen, die den zugeordneten Ausnehmungen 24a,24b, 24c und 24d entsprechen. Die anderen Öffnungsstellen der öffnungen 33 und 34 stehen gemeinsam in Verbindung mit den Nuter 26c, und die anderen Öffnungsstellen der Öffnungen 35 und 36 stehen gemeinsam in Verbindung mit den Nuten 26b. Die zweite Außenhülse 26 ist ferner mit Durchgangsöffnungen 37 und 38 versehen, über die die Nuten 28 und 29 mit der Nut 26a in Verbindung gebracht werden. Die erste Außenhülse 25 ist mit Schlitzen 25e und 25f (in Fig. 1 ist nur ein Schlitz 25e gezeigt) versehen, die sich von den kreisförmigen Bohrungen

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25c und 25d weg erstrecken und über die die Nuten 30 und 31 mit einer Rücklauf kammer 39 in Verbindung gebracht werden, die zwischen dem endseitigen Deckel 3 und der Außenhülse 27 gebildet wird« Nach Fig. 1 ist die erste Außenhülse 25 an ihrer Außenumfangsflache weiterhin mit einem Schlitz 25g versehen, der sich von der kreisförmigen Bohrung 25c in Gegenrichtung zu dem Schlitz 25e erstreckt und der die Aufgabe hat, zur Schmierung des Lagers 13 und der Dichtung 16 Druckmittel, wie z.B. Drucköl, zuzuführen.

Nach den Fig. 3 und 4 ist die Ritzelwelle 11 an dem der Innenhülse 24 benachbart liegenden Ende einstückig mit radial nach außen weisenden Vorsprüngen 11c versehen, die so angeordnet sind, daß sie in eine sektorförmige' Aussparung 24f der Innenhülse 24 eingepaßt sind. In die Außenfläche des Vorsprungs 11c ist ein Bolzen 40 eingesetzt. Die sektorförmige Aussparung 24f hat eine Breite, die geringfügig größer als die Breite des Vorsprungs 11c ist, so daß diese Vorsprünge und somit die Ritzelwelle 11 relativ zu der Innenhülse 24 innerhalb vorgegebener Grenzen drehbeweglich sind. Diese Grenze ist durch die Anlage der Seitenflächen der Vorsprünge gegen die Wände der sektorförmigen Aussparung 24f vorgegeben. Der Bolzen 40 ist eng passend in eine Aussparung 25h eingesetzt, die in der ersten Außenhülse 25 ausgebildet ist, so daß die erste Außenhülse 25 unter Bildung einer Einheit zusammen mit der Ritzelwelle 11 drehbar ist.

Das Ventilgehäuse 1 hat einen Einlaßanschluß 41, der in die Nut 26a mündet, einen Rücklaufans.chluß 24, der entsprechend Fig. 1 mit der Rücklaufkammer 39 in Verbindung gebracht werden kann, und Verbindungsanschlüsse 43 und 44, die mit den Nuten 26b und 26c jeweils in Verbindung stehen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Der Einlaßanschluß 41 ist an eine Druckmittelpunpe, wie z.B. eine Ölpumpe, angeschlossen, und der Rücklaufanschluß 42 ist an einen Druckmittelvorratsbehälter

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bzw. einen Ölvorratsbehälter angeschlossen. Die Verbindungsanschlüsse 43 und 44 sind über Druckmittelkanäle 45 und 46 und Verbindungen 9 und 10 mit den Arbeitszylinderkammern 7 und 8 jeweils verbunden. -

Nachstehend wird die Arbeitsweise des zuvor erläuterten Arbeitsventils nach der Erfindung näher erläutert. .. -·

In den Fig. 1 bis 4 ist das Arbeitsventil nach der Erfindung in einer Neutralstellung gezeigt. In dieser Stellung öffnen sich die Enden der Ausnehmungen 24a,24b,24c und 24d in gleicher Weise zu den zugeordneten Ausnehmungen 28 bis 31 in Fig. 2, so daß das von der Pumpe über den Einlaßanschluß 41» die Nut 26e und die Durchgangsöffnungen 37 und 38 zu den Ausnehmungen 28 und 29 gelieferte Druckmittel, wie z.B. Drucköl, über die Nuten, die Aussparungen 30 und 31» die Schlitze 25e und 25f, die Rücklauf kammer 39 und den Rücklauf anschluß 42 austritt, so daß in den Nuten 28 und 29 kein Druckmitteldruck herrscht. Gleichzeitig stehen die Arbeitszylinderkammern 7 und 8 in Fig. 3 mit den Aussparungen 30 und 31 in Verbindung, um eine Rücklaufverbindung über die Ölkanäle 45 und 46 in Verbindung mit den Anschlüssen 43 und 44, den Nuten 26b und 26c, den Öffnungen 33,34,35 und 36 und den Ausnehmungen 24a, 24b,24c und 24d zu bilden, so daß die Zahnstange 4 nicht angetrieben ist. : . ^:

Wenn ein Lenkrad zur Ausführung eines Lenkvorgangs gedreht wird, wird die Ritzelwelle 11 unter Bildung einer Einheit mit der Stummelwelle 17 unter Zwischenschaltung eines Torsionsstabs 21 gedreht, der nicht durch eine Torsionsbeanspruchung verformt wird, wenn nur eine schwache Lenkbeanspruchung einwirkt, so daß die Fahrzeugräder durch die Längsbewegung der Zahnstange 14 gelenkt werden, ohne daß eine Servounterstützung durch das Arbeitsventil vorhanden ist, das sich in seiner Neutralstellung befindet. • ■ 030043/0633

Bei einer starken Lenkbeanspruchüng hingegen wird bei einer Ausführung der Lenkbewegung die Ritzelwelle 11 nicht mit der Stummelwelle 17 verdreht, sondern der Torsionsstab 21 wird in Lenkbewegungsrichtung durch Torsion entsprechend der Lenkbeanspruchung beansprucht, um zu bewirken, daß die mit der Stummelwelle 17 ein Stück bildende Innenhülse 24 relativ zu der Außenhülse 27 unter Bildung einer Einheit mit der . Ritzelwelle 11 um einen Winkel verdreht wird, der der Lenkbeanspruchung in Lenkrichtung entspricht, wobei das Arbeitsventil nach der Erfindung auf die nachstehend beschriebene Weise eine ServounterStützung liefert.

Wenn ein Fahrzeug durch den Lenkvorgang nach links gesteuert werden soll, wird die Innenhülse 24 relativ zu der Außenhülse 27 in eine mit Pfeil in Fig. 7 angedeutete Richtung, beispielsweise in die in der Zeichnung dargestellte Stellung, gedreht. Die zugeordneten lichten Verbindungsbereiche der Ausnehmungen 24a,24b,24c und 24d mit den Aussparungen 28, 30,29 und 31 nehmen in Drehrichtung der Innenhülse 24 zu diesem Zeitpunkt an den hinteren Enden der Nuten ab. Die zugeordneten lichten Verbindungsbereiche mit den Nuten 30,29, 31 und 28 werden jedoch an den vorderen Enden der Nuten in Drehrichtung gesehen größer. Somit herrscht ein Druckmitteldruck, wie z.B. ein Öldruck, in den Nuten 28 und 29, die in Verbindung mit den Nuten 30 und 31 verkleinert worden sind. Die öffnungen 33 und 34, die mit der rechten Arbeitszylinderkammer 8 (Fig. 3) in Verbindung stehen, werden zur Herstellung einer Rücklaufverbindung mit den Nuten 30 und 31 verbunden. Der in den Nuten 28 und 29 herrschende Druckmitteldruck wird über die Ausnehmungen 24d und 24b, die Öffnungen 36 und 35, die Nut 26b, den Verbindungsanschluß 43 und den Ölkanal 45 der linken Arbeitszylinderkammer 7 zugeführt, um zu bewirken, daß die Zahnstange 4 in Fig. 3 nach rechts bewegt wird, wodurch die Fahrzeugräder unter Servounterstützung nach links geführt werden.

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Wenn das Fahrzeug durch einen Lenkvorgang nach rechts gelenkt werden soll, wird die Innenhülse 24 relativ zu der Außenhülse 27 in Gegenrichtung verdreht, und ein Druckmitteldruck, wie z.B. ein Öldruck, herrscht ebenfalls in' den Nuten 28 und 29 auf dieselbe Weise, wie zuvor beschrieben. Hierbei wird jedoch der Druckmitteldruck in den Nuten 28 und 29 über

die Ausnehmungen 24a und 24c und die Öffnungen 33 und 34 zu

der rechten Arbeitszylinderkammer 8 zugeführt, und die linke Arbeitszylinderkammer 7 wird über die Öffnungen 35 und 36 mit den Nuten 30 und 31 zur Bildung einer Rücklaufverbindung in Verbindung gebracht, so daß die Zahnstange 4 mit ServounterStützung in Fig. 3 nach links bewegt wird, um eine servounterstützte Lenkung nach rechts zu bewirken. *

Wenn der Lenkvorgang dadurch unmöglich wird, daß das von der Pumpe gelieferte Druckmittel gestoppt wird, schlägt die Wand der sektorförmigen Aussparung 24f in Fig. 4 gegen die Seitenfläche des Vorsprungs 11c bei der Relativbewegung von Innen- und Außenhülse 24 und 27 an. Somit wird das auf die Innenhülse 24, die mit der Stummelwelle 17 ein Stück bildet, einwirkende Drehmoment mechanisch über den Vorsprung 11c auf die Ritzelwelle 11 übertragen, so daß ein manueller Lenkvorgang bewirkt werden kann, um auch beim Ausfall der Anlge noch eine Lenkfähigkeit aufrecht zu erhalten.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die erste Außenhülse 25 mit den kreisförmigen Bohrungen 25a,25b, 25c und 25d versehen, und die zweite Außenhülse'26 ist unter Bildung von Nuten 28 bis 31 auf die erste Außenhülse 25 aufgepaßt. Um eine Kavitationserscheinung oder eine Geräuschentwicklung bei der Durchströmung infolge von Wirbelbildungen bei dem Druckmitteldruck in den Nuten 30 und 31 zu verhindern, wie dies mit Pfeilen in Fig. 8 angedeutet ist, wenn sich die Querschnittsfläche des Strömungsdurchgangs für das zu den Nuten 30 und 31 zum Rücklauf strömenden Druckmittel

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schnell ändert, ist nach der Erfindung die erste Außenhülse an ihrer Innenumfangsflache mit kugelförmigen Hohlräumen 25i versehen, die die Nuten 30 und 31 nach Fig. 9 begrenzen. Hierdurch wird verhindert, daß sich die Querschnittsfläche des Strömungsdurchgangs des Druckmittels schnell ändert, das in Richtung der Nuten 30 und 31 strömt.

In den Fig. 10 und 11 ist ein Arbeitsventil nach der Erfindung unter Berücksichtigung dieses vorstehend beschriebenen Gedankens gezeigt. Hierbei ist die Außenhülse 27 einstückig ausgelegt, ohne daß die ersten und zweitai Außenhülsen 25 und

26 miteinander gekoppelt werden. Die Außenhülse 27 ist an ihrer Innenumfangsflache mit kugelförmigen Hohlräumen 27a, 27b,27c und 27d anstelle der kreisförmigen Bohrungen 25a, 25b,25c und 25d versehen, die beispielsweise unter Verwendung eines kugelförmigen Schleifkopfes eingeschnitten sind.

Die kugelförmigen Ausnehmungen 27a,27b,27c und 27d können durch einen Schleifkopf ausgebildet werden, der eine konvexe Seitenfläche hat, so dsßsidikonka\eoderim wesentlichen kugelförmige Aussparungen bilden, deren Form durch einen Radius des Schleifkopfes in einer die Drehachse einschließenden Ebene, einen Radius des Schleif kopf es in axialer Drehrichtung desselben und einen Radius einer Innenumfangsfläche der Außenhülse 27 bestimmt ist. Die Außenhülse 27 hat an ihrer Außenumfangsf lache Nuten 27e,27f und 27g» die die Nuten 26a, 26b und 26c ersetzen, um Ausnehmungen 28 bis 31 ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform zu bilden. Die Außenhülse 27 ist auch mit Öffnungen 33^t,34^f,35^I und 36« versehen, die den Öffnungen 33 bis 36 entsprechen. Die Öff- ' nungen 33» und 34* sind mit der Nut 27g und die Öffnungen 35' und 36« mit der Nut 27f in Verbindung. Die Außenhülse

27 hat ferner Durchgangsöffnungen 37' und 38' die den Durchgangsöffnungen 37 und 38 entsprechend und über die die Aus-

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nehmungen 28 und 29 mit der Nut 27e in Verbindung sind. Ferner hat die Außenhülse 27 eine schräg verlaufende Öffnung 27h, die den Schlitzen 25e und 25f entspricht, und eine schräg verlaufende Öffnung 27i, die dem Schlitz 25g entspricht. Die schräg verlaufende. Öffnung 27h verbindet die _ Ausnehmungen 30 und 31 mit einer Rücklaufkammer 39, und die

schräg verlaufende Öffnung 27i führt über die Ausnehmung 30

das Druckmittel, wie z.B. das Drucköl, zur Schmierung einem Lager 13 und einer Dichtung 16 zu.

Das Arbeitsventil gemäß dieser Ausführungsform ist hinsichtlich seiner Auslegung der vorstehend beschriebenen Ausfüh-■ rungsform ähnlich. Eine Ausnahme bilden die verschiedenen, zuvor beschriebenen Bauelemente. Die servounterstützte Lenkbewegung wird auf dieselbe Art und ¥eise, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform,erreicht.

Bei ■ allen obigen Ausführungsfornren sind die Grundflächen der Ausnehmungen 24a,24b,24c und 24d in der Innenhülse 24 konvex. Durch Veränderung des Krümmungsradius R der konvexen Grundflächen und der Tiefe D in diesen Bereichen (Fig. 6) können die Kennlinien für die servounterstützte Lenkung frei gewählt werden. Hierbei ändern sich jedoch die lichten Öffnungsflächen (Drosselöffnungsbereiche), die durch die kreisförmigen Öffnungsränder der Aussparungen 28 bis 31 und die Ränder der Ausnehmungen 24a,24b,24c und 24d bestimmt sind, in Abhängigkeit von den relativen Verdrehwinkeln von Innen- und Außenhülsen 24 und 27 mit einem konstanten Verhältnis, wie dies beispielsweise mit einer Geraden a in Fig. 14 eingetragen ist. Somit ist die Verminderung der lichten Öffnungsfläche insbesondere in der Zone zu gering, in der die Servounterstützung, für den Lenkvorgang beginnt, so daß die Kennlinie für die Servounterstützung in dieser Zone ein träges Ansprechen verdeutlicht.

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Zur Überwindung dieser Schwierigkeit sind nach der Erfindung die konvexen Grundflächen der Ausnehmungen 2Aa, 24b, 24c und 24d vorzugsweise in ihren Mittelbereichen, die in Fig. 12a und 12b mit χ angedeutet sind, eben ausgebildet· Die gedrosselten lichten Öffnungsbereiche, die durch die Ränder der Ausnehmungen 24a und den kreisförmigen Öffnungsrändern der Aussparungen 28 bestimmt werden, sollen nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 13a bis 13c näher erläutert werden. Fig. 13a verdeutlicht den gedrosselten lichten Öffnungsbereich 5o, der aus einer mondförmigen Hauptöffnung 50a und einer bogenförmigen Zusatzöffnung 50b besteht. Wenn hierbei die lichte Öffnungsfläche 50 bei einer relativen Verdrehbewegung von Innen- und Außenhülsen 24 und -27 kleiner wird, verschwindet zuerst die Hauptöffnung 50a, und das Druckmittel geht nur durch die Zusatzöffnung 50b, wie dies in Fig. 13b gezeigt ist. Wenn die Innen- und Außenhülsen weiter relativ zueinander verdreht werden, verschwindet auch die Zusatzöffnung 50b, so daß die lichte Öffnungsfläche 50 Null wird (vergl. Fig. 13c). Eine derartige Änderung der lichten Öffnungsfläche 50 wird in Fig. 14 durch den Kurvenzug b angedeutet. Aus Fig. 14 ergibt sich, daß die lichte Öffnungsfläche 50 dadurch schnell kleiner wird, daß sich die Hauptöffnung 50a, ausgehend von Fig. 13a bis Fig. 13b, bei der relativen Verdrehung von Innen- und Außenhülsen 24 und 27 entsprechend dem Kurvenzug c in Fig. 14 relativ schnell ändert, wodurch die Ansprechempfindlichkeit der Servolenkung verbessert wird. Anschließend wird die lichte Öffnungsfläche 50 nur langsam dadurch kleiner, daß sich die Zusatzöffnung 50b bei einer weiteren relativen Verdrehung von Innen- und Außenhülsen 24 und 27 bis Fig. 13c nur relativ langsam ändert. Somit kann die Kennlinie für die Servounterstützung der Servolenkung auf gewünschte Weise dadurch bestimmt werden, daß eine ausreichende Servounterstützung in der Zone vorhanden ist, in der die Servounterstützung beginnt (diese Zone ist durch relativ kleine Drehwinkel zwischen den Hülsen 24 und 27 bestimmt), während eine übermäßige Servounterstützung in der

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Zone mit relativ großen Drehwinkeln von den Hülsen 24 und 27 zueinander vermieden wird.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, können die Ausnehmungen 28 bis 31 in der Außenhülse 27 durch kreisförmige Bohrungen oder durch Einschneiden mit Hilfe eines kugelförmigen Schleifkopfes gebildet werden, so daß sich bei dem _ Arbeitsventil nach der Erfindung die Innen- und Außenhülsen einfach und genau bearbeiten lassen. Das Arbeitsvöntil nach der Erfindung benötigt eine geringere Anzahl, von einzelnen Bauteilen, da ein Stopfen oder dergl; nicht notwendig ist, der bei einem Arbeitsventil, d.h. einem Drehventil bzw. einem Drehschieberventil,nach dem Stand der Technik erforderlich war. Da die Ausnehmungen 24a,24b,24c und 24d der Innenhülse 24 bei dem Arbeitsventil nach der Erfindung rechtwinklich zur Achsrichtung der Innenhülse eingeschnitten werden können, können diese Ausnehmungen ohne Schwierigkeiten und mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von irgendwelchen Fertigungsmethoden, wie z.B. durch Räumen, Fräsen oder dergl., erstellt werden. Somit ist das Ventil kostengünstig herzustellen.

Da ferner bei der Erfindung der Rücklaufkanal, der sich von den Nuten 30 und 31 zur Rückführung mit der Rücklauf kammer erstreckt, in der Außenhülse 27 ausgebildet werden kann, so daß die RücklaufÖffnung nicht in einer Stummelwelle des Drehventils, wie beim Stand der Technik ausgebildet zu werden braucht, erhält man eine hohe Festigkeit der Stummelwelle, unc man braucht keine Entgratung nach dem Durchbohren, so daß sich die Stummelwelle selbst auch in vereinfachter Weise . herstellen läßt. .

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1*

L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

H. KINKEUDEY

ΟΛ-ΙΝΟ.

W. STOCKMAIR 3006038 K. SCHUMANN

OR KR NAT < OK.-PHV3

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

ORMRMXOPL-CHtM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSS 4S

18. Feb. 1980 P 14 783

NISSAH MOTOR CO., LTD.

2, Takara-Cho, Kanagawa-Ku, Yokohama City, Japan

Arbeitsventil für eine Servolenkung

PATENTANSPRÜCHE

Arbeitsventil für eine Servolenkung bzw. Drehschieber-Lenkventil,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Außenhülse (27) und eine Xnnenhülse (24) vorgesehen sind, die miteinander in Gleitberührung und bei einer Toir-sionsbeanspruchung eines . Torsionsstabes(21) entsprechend einer Lenkbewegung bzw. Lenkbeanspruchung relativ verdrehbar sind, daß die Außenhülse (27) an ihrer Innenumfangsflache eine Vielzahl von Nuten (28 bis 31) aufweist, die in ümfangsrichtung in Abständen zueinander angeordnet sind und einen kreisförmigen Öffnungsrand haben, daß die Nuten (28 bis 31) wechselweise mit einer Pumpenkammer und einer Rücklaufkammer (38,39) verbindbar

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TELEFON'<OSa> 33 3869 TELEX 00-20 380 TELESRAMME MONAPAT TELBKOPIERER

sind, daß die Innenhülse (24) an ihrer Außenumfangsflache Ausnehmungen (24a bis 24b) hat, die benachbart zueinander liegenden Nuten (28 bis 31) zu verbinden, daß die Außenhülse (27) Öffnungen (27e bis 27g) hat, die im Grundzustand jeweils in die Ausnehmungen (24a. bis 24d) münden, daß die anderen Öffnungen mit einer der Arbeitszylinderkammern (7»8) verbunden und die restlichen öffnungen mit der anderen Arbeitszylinderkammer (8,7) verbunden sind.
2. Arbeitsventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außenhülse (27) aus einer ersten Außenhülse (25), die auf der Innenhülse (24) angeordnet ist, und einer zweiten Außenhülse (26) zusammensetzt, die auf einer Außenumfangsfläche der ersten Außenhülse (25) angeordnet ist, und daß die erste Außenhülse (25) kreisförmige Bohrungen (33 bis 36, 33' bis 36') hat, die dieselbe radial durchziehen, um die Nuten (28 bis 31) in Verbindung mit der zweiten Außenhülse (26) zu bilden.
3. Arbeitsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (28 bis 31) kugelförmig sind.
4. Arbeitsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (24a bis 24d) in Richtungen im wesentlichen senkrecht zu einer Achsrichtung der Innenhülse (24) verlaufen, und daß die Grundflächen der Ausnehmungen (24a bis 24d) konvex sind.
5. Arbeitsventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

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daß die konvexen Grundflächen der Ausnehmlangen (24a bis 24d) in ihren Mittelbereicheh eben ausgebildet sind.

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