DE3314925A1

DE3314925A1 - Steuerventil fuer eine hilfskraftlenkung

Info

Publication number: DE3314925A1
Application number: DE19833314925
Authority: DE
Inventors: Chris Roy 35603 Decatur Ala. Spann
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1983-11-17
Also published as: US4454801A; JPH0241470B2; GB2119728B; DE3314925C2; AU550734B2; JPS58202166A; GB8312152D0; GB2119728A; AU1408283A

Description

Ein Steuerventil nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise durch die US-PS 3 022 772 bekannt.

Derartige Stuerventile ermöglichen eine vorzügliche Lenkung unter HilfskraftunterstUtzung und weisen eine hohe Lebensdauer auf. Sie haben aber einen komplizierten Aufbau und.sind auch aufwendig in der Herstellung, insbesondere bezüglich der Ausgestaltung der Strömungswege für das Drucköl, die zeitraubend und damit teuer ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter weitgehenden Beibehalten des Grundaufbaus die Ausbildung der ölwege im Steuerventil so auszubilden, dass ausser einer besseren Arbeitsweise auch eine Verringerung der üeretellungskosten erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 herausgestellte Maßnahme gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

In den Zeichnungen ist ein Ausführungstoeispiel der Erfindung dargestellt. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine zum ^xeil aufgebrochene Seitenan-r

eicht einer Hilfskraftlenkung mit einem Steuerventil nach der Erfindung,

Pig. 2 einen Schnitt durch das Steuerventil

nach der Linie 2-2 in Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,

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33 H 92

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in

Fig. 2 in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Ventilkör-»

per gemäss Fig. 3,

. Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Eingangsglieds und des Ventilkörpers mit auseinandergezeichneten Einzelteilen.

Ein Lenkgetriebe 10 mit einem Zahnstangentrieb hat ein Gehäuse 12 mit einem angeschlossenem Kraftmotor zum Ausüben einer Hilfskraft. Das Gehäuse 12 enthält ein Steuerventil 14, das vom Fahrer des Fahrzeugs willkürlich betätigbar ist, um die lenkbaren Räder des Fahrzeugs mit einer Hilfskraft zu lenken. Das Steuerventil 14 hat ein längliches zylindrisches Eingangsglied 16, das im ^uehäuse drehbar ist und über ein Lager 18 abgestützt wird. Das Eingangsglied 16 tritt durch eine Flüssigkeitsdichtung am oberen. Ende des Gehäuses 12 nach aussen und wird dort mit einer nicht dargestellten Lenkwellle verbunden, die durch ein ebenfalls nicht dargestelltes Lenkrad gedreht werden kann. Das innen liegende Ende des Eingangsglieds 16 ist über ^4veile 20 mit einem Ritzel 22 verbunden, das im Gehäuse drehbar Über eine Lagerbüchse 23 und ein Kugellager 24 abgestützt ist. Das Kugellager 24 nimmt einen Zapfen 26 des Ritzels 22 auf, der auf der dem Eingangsglied 16 abgewandten Seite vorgesehen ist. Durch eine auf den

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Zapfen 26 aufgeschraubte Mutter.28 ist das Ritzel 22 in seiner Lage festgelegt, ein abnehmbarer napfartiger Deckel 30 verschliesst dae Gehäuse und gestattet den Zugang zur Mutter 28.

Wie Pig. 2 zeigt, kämmt das Ritzel 22 mit den Zähnen 34 einer Zahnstange 36, die in dem Gehäuse langsverschieblich sich bis in ein Gehäuse 37 für den Kraftmotor erstreckt. Die beiden Enden der Zahnstange 36 sind in üblicher Weise über Kugelgelenke und Zugstangen mit den Fahrzeugrädern verbunden. Die lineare Bewegung der Zahnstang« bewirkt somit den Einschlag der Fahrzeugräder beim Lenken. Der einwandfreie Eingriff des Ritzels 22 in die Zahnstange wird durch einen Schuh 38 bewirkt, der durch eine Schrauben feder 40 belastet ist. Diese stützt sich an einem Einstelletopfen 42 ab, der ins Gehäuse eingeschraubt ist. Eine auf den Einstellstopfen aufgeschraubte Gegenmutter 43 stützt sich am ^uehäuse ab und legt den Einstellstopfen in der jeweils eingestellten Lage fest.

Das Eingangsglied 16 ist innerhalb des Gehäuses 12 zu einem zylindrischen Ventilschieber 44 ausgebildet, der in Längsrichtung verlaufende Schlitze 461 und 46R zur Leitung von Drucköl aufweist. Diese Schlitze sind gleichmassig über den Umfang verteilt und verbinden bei Ausüben einer Hilfskraft beim Lenken zu Auslaßöffnun|ef§n in einem Ventilkörper 48, um Drucköl für linken oder rechten Einschlag der Fahrzeugräder zuzuleiten. Sie verbinden zu

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Auslaßöffnungen des Ventilkörpera, wenn eine Hilfskraft nicht angefordert wird.

Der Ventilkörper 48 hat zylindrische Gestalt und ist drehbar auf dem Ventilschieber 44 gelagert. Sein inneres Ende erstreckt eich über das Ende des Ritseis 22 hinaus und ist mit diesem durch einen radialen Stift 50 verbunden. Ein Torsionsstab 51 erstreckt sich durfch eine axiale Bohrung 49 des Eingangsglieds 16 und stellt eine zentrierende "*eder zwischen dem V_entilschieber 44 und dem Ventilkörper 48 dar. Ein Stift 52 verbindet das äussere Ende des Torsionsstabes 51 mit dem benachbarten Ende des Eingangsglieds 16, während sein inneres Ende über Keile mit dem Ritzel 22 verbunden ist. Eine Lagerbüchse 54 stützt das innere Ende des Eingangsglieds 16 an einem zylindrische^ Teil des Torsionastabes 51 ab. Es kann hierdurch der Ventilf schieber 44 relativ zum Ventilkörper 48 begrenzt verdreht werden, wodurch das Steuerventil DruckÖl zu» Ausüben der Hilfskraft zusteuert. Bei Beenden des drehenden Eingangs werden der ^ventilschieber 44 und der ^ventilkörper 48 durch den Torsionsstab51 wieder in die zentrierte Stellung zurück_T bewegt, wodurch die Hilfskraftwirkung endet, wie dies im einzelnen in der US-PS 3 022 772 beschrieben ist.

Der Ventilkörper 48 hat in seiner Innenfläche in Längsrichtung liegende Einlaßschlitze 56 und Rücklaufschlitze 58, die durch Räumen gebildet werden. Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, sind die Rücklaufschlitze 58 tiefer und langer als die Einlaßschlitze 56, um Wege

zu einer Auslasskammer 60 am oberen Ende des Gehäuses 12 zu schaffen, von der öl zu einer Zahnradpumpe 75 zurückgelangt, die die Druckölquelle darstellt. An den Enden der Einlaßschlitze 56 sind im Ventilkörper Schultern 64 und 66 gebildet, die Sitze für Endringe 68 bzw. 70 sind, die die Einlaßschlitze 56 verschliessen, jedoch von den tiefer ausgebildeten Rücklaufschlitzen 58 umgangen werden, die sich über diese Endringe hinaus erstrecken. Es ergeben sich damit an den Enden der Rücklaufschlitze 58 ein Kranz von axialen Kanälen 72 (Fig. 2 und 3), die in die Auslaßkammer 60 münden. Diese hat eine Auslassöffnung 71» an die eine RUcklaufleitung 73 zu einem ölbehälter 74 für die ölpumpe 75 angeschlossen ist. Eine Kammer 76, die am unteren Ende des Ventilkörpers 48 durch eine Ringdichtung 77 begrenzt ist die gegen eine zylindrische Fläche des Ritzels 22 anliegt,

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steht über axiale Kanäle/; die sich über den Endring 68 erstrecken, mit den Rücklaufschlitzen 58 in Verbindung.

Der Auesenmantel des V_entilkÖrpers 48 ist mit drei Umfangsnuten versehen, nämlich 80 (für Geradeaus fahrt), 82 (für ^echtseinschlag) und 84 (für Linkseinschlag).In Ringnuten des V_entilkörpers sind Dichtungen 86 eingesetzt? die gegen die Wand des Gehäuses 12 abdichten und die Ringnuten 80,82 und 84 hydraulisch voneinander trennen.. Die Ringnut 80 des Ventilkörpers 48 hat vier zentrale radiale Löcher 88, die in die Einlaßschlitze 56 an der Innenfläche münden. Die Einlaßschlitze 56 sind durch Rippen 87 und 89

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ί β · φ β β ·

von den Rücklaufschlitzen 58 getrennt. Geneigte Löcher 90 führen von der Ringnut 82 durch die Rippen 87 und radiale Löcher 92 von der Ringnut .84 durch die Rippen 89. Das Ge« häuse 12 hat eine Eingangsöffnung 98, die zur Ringnut 80 ausgerichtet ist und über eine Förderleitung 100 mit der Druckölpumpe 75 verbunden ist, so dass sie bei angetriebener Druckölpumpe 75 Drucköl erhält.

Die Ringnut 82 ist mit einer öffnung 101 verbunden, an die eine Leitung 102 zu einer Druckkammer 104 des Kraftzylinders angeschlossen ist, die für einen Rechtseinschlag der Fahrzeugräder Drucköl erhält. Die Ringnut ist über eine öffnung 105 und eine Leitung 106 mit einer Druckkammer 108 für den Linkseinschlag der Fahrzeugräder verbunden. Die beiden Druckkammern sind durch einen Kolben 112 voneinander getrennt, der in dem Gehäuse 37 verschieblich in der Mitte der Zahnstange 36 an dieser befestigt ist, Das Gehäuse 37 stützt sich an der einen Seite an einer Verlängerung 116 des Gehäuses 12 ab und ist dort mittels Schrai ben 118 befestigt. Eine Ringdichtung 120 am ^uehäuse 37 am Ende der Verlängerung 116 liefcjt gegen eine glatte zylindrische Fläche der Zahnstange 36 an und begrenzt die Druckkammer 108«, Das andere Ende der Zahnstange 36 erstreckt sich durch eine gleiche, nicht dargestellte Dichtung, die die Druckkammer 104 begrenzt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das Steuerventil in der zentrierten Stellung für Geradeausfahrt. Lrucköl fliesst

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JJ

von der Druckölpumpe 75 über die Förderleitung 100 zur Eingangsöffnung 98 zur Ringnut 80 im Aussenmantel des Ventilkörpers 48. Das öl gelangt einwärts durch die Bohrungen in die kurzen Einlaßschlitze 56. Bei der zentrierten Stellunk beider ¹ViIe gelang das öl von den Einlaßschlitzen zu den RUcklaufschlitzen 58 entsprechend den Pfeilen A in· Fig. 3. Von dort fliesst es entsprechend den Pfeilen B in Fig. 2 durch die Kanäle 72 zur Auslasskammer 60 und dann zum ölbehälter 74 zurück. Durch die axialen Kanäle 72, die die Endscheibe 70 umgehe^wird ein erster Satz von Rücklaufbohren entbehrlich, die bei bekannten Bauarten radial die Verbindung zur Bohrung 49 herstellen. Ferner wird auch ein zweiter Satz von radialen Bohrungen entbehrlich, der die Bohrung tyQ, mit der AuslaÄkamraer 60 verbindet. Die Bildung des erfindungsgemässen neuen Wegs für den ölrücklauf wird durch weiteres Bearbeitung schon vorhandener Schlitze ermöglicht, die tiefer und länger ausgebildet werden. In dieser einfachen Weise wird ein geradlinigerer Verlauf des Weges erreicht, der eine bessere Rücklaufwirkung aufweist. Ausserdem ist die maschinelle Bearbeitung der Schlitze wesentlich einfacher und daher billiger, als das Bohren der zahlreichen radialen Bohrungen. Bei einer Ausführung wurde das Bohren von zehn derartigen radialen Bohrungen durch vier axiale_f lediglich tiefer und langer zu räumende Schlitze ersetzt.

In der zentrierten Stellung des Steuerventile

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für ^tferadeausfahrt erfolgt keine Druckölzufuhr zu den Druck« kammern 104 und 108, in denen gleicher Druck herrscht· Das in ihnen enthaltene öl wirkt als Puffer zur Aufnahme von "Äadstössen, die damit nicht auf das Lenkrad übertragen werden. Es ergibt sich ein angenehmeres Fahren. Ferner sind all Leitungen des Steuerventils in der zentrierten Stellung offeiji Erst bei einer ausreichenden ^xvelativdrehung zwischen Ventilschieber und Ventilkörper gegen die Kraft des Torsionsstabs erfolgt eine Druckölförderung durch das Steuerventil, um die gewünschte Hilfskraft auszulösen.

Diese Ausbildung des Steuerventile verringert auch die Pumpenverluste, da der öletrom durch das Steuerventil in der zentrierten Stellung nur gering gedrosselt wird.'

Beim Kurvenfahren ergibt sich durch den Widerstand der Vorderräder an der Fahrbahn eine Drehbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilschieber unter Tordieren des Torsionsstabs, wodurch die Lage der einzelnen Schlit-f ze zueinander geändert -wird. Bei einem ^echtseinschlag der Fahrzeugräder werden die Schlitze 46R des ^ventilschiebers von den Rücklaufschlitzen 58 getrennt und mit den EinlaQ-schlitzen 56 verbunden. Gleichzeitig werden die Schlitze 46L von den Einlaßschlitzen getrennt und öffnen zu den Rücklaufschlitzen 58. Damit wird Drucköl zur Druckkammer 104 gesteuert, durch die Zahnstange 36 werden die lenkbaren Räder für die Kurvenfahrt nach rechts verstellt. Das öl aus der Druckkammer 108 wird über das Steuerventil in den ölbenhälter 74

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zurückgedrückt.

Je grosser der Widerstand zwischen den lenkbaren Rädern und der Fahrbahn ist, um so stärker tritt die Verlagerung zwischen dem ^ventilschieber und dem ^ventilkörper ein und als Folge wird in der jeweiligen beaufsch^Tgten Druckkammer ein höherer Druck und damit eine stärkere Unterstützung der Lenkung bewirkt. Der Fahrer erhält damit jederzeit eine zuverlässige und ausreichende Unterstützung. Sobald der Fahrer das Lenkixad zurückdreht, wird der Ventil« körper zurückbewegt und das Steuerventil nimmt seine zentrier te Stellung wieder ein_f Dann wird der Öldruck in den beiden Druckkammern wieder gleich und die Geometrie des Lenkgestänges bringt die Fahrzeugräder wieder in ihre "eradeausfahrstellung.

Bei Linkseinschlag treten in analoger Weise Bewegungen im Steuerventil ein, durch die die Druckkammer 108 Drucköl erhält und aus der Druckkammer 104 öl verdrängt wird.

Leerseite

Claims

I 1.ySteuerventil für eine Hilfskraftlenkung, das Drucköl von einer Druckölquelle über einen Eingang wahlweise einem von zwei Ausgängen zuteilt, und in der neutralen Stellung durchströmt ist, folgender Ausgestaltung:

a) Ein drehbares Eingangsglied erstreckt eich in ein Gehäuse und iat d»rt mit einem Ventilechieber verbunden, der an seiner Mantelfläche mehrere Über den Umfang verteilte Schlitze zum Weiterleiten des Öls aufweist;

b) in dem Gehäuse ist auf dem Ventilschieber begrenzt su diesem drehbar ein Ventilkörper gelagert, in dessen Innenwandung mehrere über den Umfang verteilte Einlaßschlitze gebildet sind, die mit dem Eingang für das Drucköl verbunden sind;

c) in dem Gehäuse 1st eine Auslaßkammer gebildet, die mit einer Rücklauföffnung verbunden ist und in die Rücklauf-Schlitze münden, die in der Innenwandung des Ventilkörpers jeweils zwischen den Einlaßschlitzen gebildet sind;

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d) in der zentrierten Lage zwischen dem Ventilechieber und dem Ventilkörper ist der Eingang über die Schlitze im Ventilschieber mit den Rücklaufschlitzen im Ventilkörper unter Umgehen der beiden Ausgänge verbunden, während bei zueinander versetzter Lage zwischen Ventilschieber und Ventilkörper, die Auslaßkamraer mit dem einen Ausgang und der Eingang mit dem anderen Ausgang verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der Rücklaufschlitze (58) mit der Auslaßkammer (60) die Rücklaufschlitze mit Endteilen (72,78) versehen
2. Steuerventil nach Anspruch 1 mit folgenden weiteren kennzeichnenden Merkmalen:

e) Das Eingangflglied (16) ist hohl ausgebildet und weist

in einem als Ventilschieber (44) zylindrisch ausgebildeten Teil in axialer Richtung liegende Schlitze (46L,46R) in der Aussenflache auf;

f) der ^ventilkörper (48) hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und ist Ui . ". mit seiner zylindrischen Innenfläche auf dem den Ventilschieber bildenden Teil des Eingangsglieds drehbar gelagert;

g) durch das Eingangsglied (16) erstreckt sich ein Torsionsstab (51), der mit dem Ventilkörper (48) und dem Eingang! glied (16) verbunden ist;

h) in der zentralen Lage zwischen Ventilkörper (48) und Ventilechieber (44) stehen die Schlitz« im Ventilschieber

mit den Einlaßachlitzen (56) und den Rücklaufschlitzen (58) im Ventilkörper in Verbindung,
3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadureh gekennzeichnet, dass an den Stirnseiten des Ventilkörpers (48) Sitze (64,66) für Endringe (68 und 70) vorgesehen sind, die die Enden der Einlaßschlitze &67) verschliessen, während die RÜeklaufachlitze (58) tiefer in die Innenwand des Ventil körpers reichen und sich über die Endringe hinaus erstrecker um die Endteile (72,78) zur Verbindung mit der Auslaßkammer (60) zu bilden.
4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadureh gekennzeichnet, daes der Eingang durch eine öffnung (98) im Gehäuse (12) des Steuerventils gebildet ist, die mit einer Druckölquelle (75) verbunden ist, dass die Auslaßkammer (60) über eine Auslaßöffnung (71) im Gehäuse mit einem ölbehälter (74) für die Drückölquelle verbunden ist, dass ein hydraulischer Motor (13) mit den lenkbaren Rädern eines Fahrzeugs verbunden ist und zum Ausüben einer Hilfskraft beim¹ Lenken über leitungen (102,106) an die beiden Ausgänge (101 bzw.105) des Steuerventils (12) angeschlossen ist.