DE3448167C2 - Drehschieberventil mit offener Mittenstellung f}r Fahrzeughilfskraftlenkungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil mit offener Mittenstellung für Fahrzeughilfskraftlenkungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Drehschieberventil ist aus der DE-OS 28 56 606 bekannt und für Fahrzeughilfskraftlenkungen geeignet, deren Lenkmotor einen Kolben mit zwei Kolbenstangen aufweist.

Bei Fahrzeughilfskraftlenkungen mit einseitig angeordneter Kolbenstange ergibt sich demgegenüber das Problem, daß aufgrund der hier unterschiedlich großen Kolben-Arbeitsflächen die Größe der hydraulischen Hilfskraft bei einem gegebenen Drehmoment am Lenkrad in den beiden Lenkrichtungen unterschiedlich groß ist, so daß sich das Fahrzeug nur mit Schwierigkeiten lenken läßt.

Versuche, dieses Problem durch besondere Ausbildungen der Steuerventile zu lösen, die die Kennwerte des Zuführungsstromes zu der stangenseitigen Kammer und der druckseitigen Kammer ändern, um die jeweiligen Bewegungen des Kolbens in Richtung nach rechts und links etwa gleich zu halten, führen dazu, daß die verwendeten Steuerventile einen komplizierten Aufbau haben und daher teuer sind. Ferner werden derartig ausgebildete Fahrzeughilfskraftlenkungen durch die Lenkgeschwindigkeit, die Temperatur oder dgl. beeinflußt, so daß sich gleichbleibende Kenngrößen in Richtung rechts und links nicht immer erreichen lassen.

Aus der DE-OS 30 18 792 ist eine hydrostatische Steuereinrichtung, insbesondere in Form einer Lenkeinrichtung bekannt, bei der ein Steuerventil zwischen einem Pumpenanschluß und einem Tankanschluß zwei in Reihe liegende und sich bei Verstellung gegenläufig ändernde Drosseln aufweist, wobei der Anfangspunkt der Reihenschaltung dauernd über einen Meßmotor mit einem zweiten stangenseitigen Motoranschluß und der Verbindungspunkt zwischen den Drosseln dauernd mit einem ersten auf der stangenfreien Seite liegenden Motoranschluß verbunden ist, und wobei die Drosseln so bemessen sind, daß in der Neutralstellung das Verhältnis des Eingangsdruckes der Reihenschaltung zum Druck am Verbindungspunkt gleich dem Verhältnis der größeren Druckfläche eines Servomotors zur kleineren Druckfläche ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehschieberventil der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, das es bei Verwendung eines Lenkmotors mit einem Kolben mit einseitig angeordneter Kolbenstange und bei einfachem und kostengünstigem Aufbau ermöglicht, die Lenkkraft in beiden Lenkrichtungen zumindest annähernd gleich zu unterstützen, so daß sich das Fahrzeug problemlos steuern läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des einzigen Anspruches.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Fahrzeughilfskraftlenkung in teilweise geschnittener Darstellung,

Fig. 2A bis 2C schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Drehschieberventils, wobei dieses jeweils in der Neutralstellung, einer Stellung zur Lenkung nach rechts bzw. einer Stellung zur Lenkung nach links eingestellt ist, und

Fig. 3A bis 3C Darstellungen von Querschnitten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehschieberventils der Fahrzeughilfskraftlenkung in Neutralstellung, in einer Stellung zum Lenken nach rechts und in einer Stellung zum Lenken nach links.

In Fig. 1 ist eine Fahrzeughilfskraftlenkung 1 dargestellt, die ein Gehäuse 2 aufweist, welches mit einem hydraulischen Lenkmotor 3 an einem Ende versehen ist. Das Gehäuse 2 ist an einer nicht näher dargestellten Fahrzeugkarosserie oder dgl. über Halter 2a und 2b befestigt. Im Gehäuse 2 ist eine Kolbenstange 5 gleitbeweglich angeordnet, die an ihrem inneren Ende einen Kolben 4 trägt. Das äußere Ende 5a der Kolbenstange 5 erstreckt sich nach außen und ist mit einem Lenkgestänge verbindbar. In der Zeichnung ist mit 6 eine Hydraulikfluiddichtung und mit 7 eine balgartige Schutzabdeckung bezeichnet.

Ein Ventilgehäuse 8 ist am Gehäuse 2 vorgesehen. Eine Eingangswelle 9 ist im Ventilgehäuse 8 drehbar gelagert. Ein Drehschieberventil 12 mit einem Ventilschieber 10 und einer Ventilhülse 11 ist in dem Ventilgehäuse 8 aufgenommen. Der Ventilschieber 10 ist einends mit der Eingangswelle 9 und anderenends mit einem Ritzel 13 verbunden, das in Eingriff mit einer Zahnstange 14 ist, die auf der Kolbenstange 5 an ihrem axialen Mittelteil ausgebildet ist. Der Aufbau dieser Teile stimmt mit dem allgemein bekannten Aufbau eines Zahnstangen-Lenkgetriebes überein; eine eingehendere Erläuterung kann daher entfallen.

Bei dem Lenkmotor 3 ist eine Druckaufnahmefläche S₁ einer stangenseitigen Kammer 15 (in Fig. 2A mit C₁ bezeichnet) etwa halb so groß wie die Fläche der Druckaufnahmefläche S₂ der stangenfreien Kammer 16 (die in derselben Zeichnung mit C₂ bezeichnet ist). Hierzu reicht es aus, daß der äußere Durchmesser A₁ der Kolbenstange 5 und der äußere Durchmesser A₂ des Zylinders in Relation folgende Abmessungen haben:

2A₁ ²≅A₂ ².

Wie in den Fig. 2A bis 2C und 3A bis 3C gezeigt ist, ist das Drehschieberventil 12 mit offener Mittenstellung ausgebildet. Der Strömungsverlauf in der Neutralstellung des Ventils ist in den Fig. 2A und 3A gezeigt. Über Leitungen P wird von einer Pumpe der stangenseitigen Kammer 15 (C₁) des Zylinders 3 Druckmittel zugeführt. Die stangenfreie Kammer 16 (C₂) ist mit einem Behälter über eine Leitung T verbunden. Wenn andererseits das Druckmittel der stangenfreien Kammer 16 (C₂) zugeführt wird, um den Kolben 4 usw. in den Fig. 2C und 3C nach links zu bewegen, wird das unter Druck stehende Hydraulikfluid von der Pumpe über P der stangenfreien Kammer 16 (C₂) zugeführt und gleichzeitig ist die stangenseitige Kammer 15 (C₁) mit der Pumpe über P verbunden.

Die Ausbildung des Drehschieberventils 12 ist schematisch in den Fig. 3A bis 3C gezeigt. In der Hülse 11 sind Druckzuführanschlüsse 20a, 20b, 20c und 20d vorgesehen, die jeweils mit der Pumpe über die Leitung P verbunden sind, und die äquidistant um den Umfang der Hülse 11 angeordnet sind. Ein erstes Paar Anschlüsse 21a und 21b, die mit der stangenseitigen Kammer 15 (C₁) des Zylinders verbunden sind, sind einander gegenüberliegend an Stellen vorgesehen, die in Uhrzeigerrichtung geringfügig phasenverschoben von einem ersten Paar der Druckzuführanschlüsse 20a und 20c sind. Ein zweites Paar Anschlüsse 22a und 22b, die mit der stangenseitigen Kammer 15 (C₁) verbunden sind, sind in ähnlicher Weise in Gegenuhrzeigerrichtung von einem zweiten Paar 20b und 20d der Druckzuführanschlüsse verschoben ausgebildet. Äquidistant im Abstand angeordnete Nuten 23a, 23b, 23c und 23d sind im äußeren Umfang des Ventilschiebers 10 an Stellen ausgebildet, die den jeweiligen Druckzuführanschlüssen 20a, 20b, 20c und 20d gegenüberliegen und sie sind derart ausgebildet und angeordnet, daß jeweils das Paar 20a, 20c und 20b, 20d der Druckzuführanschlüsse in dem jeweiligen Paar 21a, 21b und 22a, 22b der Anschlüsse verbunden werden können, um Druckmittel von der Pumpe über Leitung P der stangenseitigen Kammer 15 (C₁) zuzuführen.

Ein drittes Paar Anschlüsse 24a und 24b, die mit der stangenfreien Kammer 16 (C₂) verbunden sind, sind auf den jeweiligen in Gegenuhrzeigerrichtung liegenden Seiten der Druckzuführanschlüsse 20a und 20c ausgebildet, die jeweils das erste Paar Anschlüsse 21a und 21b auf den entsprechenden, in Uhrzeigerrichtung liegenden Seiten haben. Ferner ist eine Rücklaufbohrung 25 am Mittelteil des Ventilschiebers 10 ausgebildet, die mit dem Behälter über die Leitung T in Verbindung steht. Radiale Bohrungen 26a und 26b erstrecken sich von der Rücklaufbohrung 25 zu dem äußeren Umfang des Schiebers 10 und sie sind derart ausgebildet, daß sie sich an den jeweiligen Stellen öffnen, die in Gegenuhrzeigerrichtung von dem dritten Paar Anschlüsse 24a und 24b jeweils in der in Fig. 3A gezeigten Neutralstellung verschoben sind.

Wenn der Ventilschieber 10 und die Hülse 11 ihre Neutralstellungen in Fig. 3A einnehmen, stehen die zugeordneten Öffnungen in Verbindung miteinander, so daß die Leitung P, die Leitung T und die Arbeitsräume bzw. Kammern C₁ und C₂ miteinander in Verbindung stehen.

In den Fig. 3A bis 3C sind mit 27a, 27b, 28a und 28b Nuten bezeichnet, die zur Erleichterung der Nutenbearbeitung am äußeren Umfang des Schiebers 10 und am inneren Umfang der Hülse 11 vorgesehen sind, und die keine Verbindung mit dem hydraulischen Druckfluidweg haben.

Wenn bei dem Drehschieberventil 12 der zuvor beschriebenen Bauart das Lenkrad nach rechts (in der Zeichnung in Uhrzeigerrichtung), wie in Fig. 3B gezeigt ist, gedreht wird, sind die mit der Pumpe verbundenen Druckzuführanschlüsse 20a und 20c von dem dritten Paar Anschlüsse 24a und 24b infolge der Drehung des Schiebers 10 in Uhrzeigerrichtung getrennt. Gleichzeitig sind die Anschlüsse 24a und 24b mit dem Behälter über die radialen Bohrungen 26a und 26b jeweils verbunden, während die Druckzuführanschlüsse 20a und 20c mit dem ersten Paar 21a, 21b Anschlüsse über die jeweiligen Nuten 23a und 23c des Schiebers 10 verbunden sind. Unter Förderdruck stehendes Druckmittel wird daher nur der stangenseitigen Kammer 15 (C₁) zugeführt, so daß sich der Kolben 4 in Richtung der stangenfreien Kammer 16 (C₂) bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist das zweite Paar 22a, 22b Anschlüsse infolge ihrer Verbindung mit der Rücklaufbohrung 25 kurzgeschlossen. Wenn, wie in Fig. 3C gezeigt, das Lenkrad nach links (in der Zeichnung in Gegenuhrzeigerrichtung) gedreht wird, ist das erste Paar 21a und 21b Anschlüsse von den Druckzuführanschlüssen 20a und 20c und daher von der Pumpe infolge der Drehung des Schiebers 10 in Gegenuhrzeigerrichtung getrennt. Gleichzeitig sind die Anschlüsse 24a und 24b mit den Druckzuführanschlüssen 20a und 20c über die Nuten 23a und 23c verbunden, während natürlich die radialen Bohrungen 26a und 26b vom Behälter getrennt sind. Daher werden gleiche Mengen an unter Druck stehendem Hydraulikfluid den beiden Kammern 15 und 16 (C₁, C₂) bei beiden unterschiedlichen Drehrichtungen des Lenkrades zugeführt.

Wenn man ein derart ausgelegtes Drehschieberventil 12 zur Beaufschlagung eines Lenkmotors 3 mit einseitiger Kolbenstange und mit gegenüberliegenden Kammern 15 und 16 (C₁, C₂) verwendet, die als Druckaufnahmeflächen S₁ und S₂ haben, die, wie zuvor beschrieben, voneinander verschieden sind, ist es möglich, die jeweiligen Produkte aus Arbeitsdruck und Wirkflächen für die nach links und nach rechts gerichteten Lenkbetätigungsvorgänge etwa einander gleich zu machen, um die jeweiligen Bewegungen des Kolbens 4 in beiden Lenkrichtungen für gleiche Drehmomente am Lenkrad gleich zu erhalten.

Claims (1)

1. Drehschieberventil mit offener Mittenstellung für Fahrzeughilfskraftlenkungen, mit einer Ventilhülse (11), die mehrere Druckzuführanschlüsse (20a, b, c, d) und mehrere Anschlüsse (21a, b; 22a, b) für den einen (C₁) und mehrere Anschlüsse (24a, b) für den anderen Arbeitsraum (C₂) des Lenkmotors sowie den jeweiligen Anschlüssen zugehörige Nuten aufweist, und mit einem Ventilschieber (10), an dessen Außenumfang zur Bildung der erforderlichen Steuerkanten Nuten (23a bis d) angeordnet sind, und der eine axiale Rücklaufbohrung (25) sowie mit dieser verbundene radiale Bohrungen (26a, b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lenkmotor (1) in an sich bekannter Weise einen Kolben (4) mit einseitig angeordneter Kolbenstange (5) aufweist, und daß die Hülse (11) ein erstes (20a, 20c) und ein zweites (20b, 20d) Paar von Druckzuführanschlüssen aufweist, die mit gleichbleibendem Abstand um den Umfang der Hülse (11) angeordnet sind, daß ein erstes Paar Anschlüsse (21a, 21b), welche mit der stangenseitigen Kammer (15) verbunden sind, an einander gegenüberliegenden Stellen in Uhrzeigerrichtung verschoben gegenüber dem ersten Paar von Druckzuführanschlüssen (20a, 20c) angeordnet ist, daß ein zweites Paar von Anschlüssen (22a, 22b), die ebenfalls mit der stangenseitigen Kammer (15) verbunden sind, an einander gegenüberliegenden Stellen in Gegenuhrzeigerrichtung verschoben gegenüber dem zweiten Paar von Druckzuführanschlüssen (20b, 20d) angeordnet ist, daß ein drittes Paar von Anschlüssen (24a, 24b), die mit der stangenfreien Kammer (16) verbunden sind, an einander gegenüberliegenden Stellen in Gegenuhrzeigerrichtung verschoben gegenüber dem ersten Paar von Druckzuführanschlüssen (20a, 20c) angeordnet ist, und daß die Nuten des Rotors (10) als erste (23a, 23c) und zweite (23b, 23d) Paare im gleichen Abstand zueinander an seinem Umfang gegenüberliegend zu den jeweiligen Druckzuführanschlüssen (20a bis d) angeordnet sind, und daß die radialen Bohrungen als ein Paar einander gegenüberliegender Bohrungen (26a, 26b) ausgebildet sind und sich von der Rücklaufbohrung (25) zum Außenumfang des Rotors zu Nuten erstrecken, welche in Gegenuhrzeigerrichtung verschoben gegenüber dem dritten Paar von Anschlüssen (24a, 24b) liegen, wobei das erste Paar von Nuten (23a, 23c) das erste Paar von Druckzuführanschlüssen (20a, 20c) mit dem ersten und dritten Paar von Anschlüssen (21a, 21b; 24a, 24b) in der Ventil-Neutralstellung verbindet, und dieses erste Paar von Nuten (23a, 23c) das erste Paar von Druckzuführanschlüssen (20a, 20c) mit dem ersten Paar von Anschlüssen (21a, 21b) für eine erste Lenkrichtung, und das erste Paar von Druckzuführanschlüssen (20a, 20c) mit dem dritten Paar von Anschlüssen (24a, 24b) für die Gegenlenkrichtung verbindet, und wobei das zweite Paar von Nuten (23b, 23d) das zweite Paar von Druckzuführanschlüssen (20b, 20d) mit dem zweiten Paar von Anschlüssen (22a, 22b) in der Neutralstellung und in der Stellung zur Lenkung in Gegenrichtung verbindet, und wobei die radialen Bohrungen (26a, 26b) mit dem dritten Paar von Anschlüssen (24a, 24b) in der Neutralstellung und in der Stellung für die erste Lenkrichtung verbunden sind.