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Die vorliegende Erfindung betrifft hydraulische Steuerventile, beispielsweise
zur Verwendung in hydraulischen Servolenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge.
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Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen und ähnliche
großdimensionierte Fahrzeuge sind mit einer hydraulischen Servolenkvorrichtung ausgerüstet,
die den Fahrer beim Lenken unterstützt. Derartige Servolenkvorrichtungen
weisen im allgemeinen einen Hydraulikzylinder zum Unterstützen der
Lenkkraft auf, sowie ein hydraulisches Dreh- oder Spulensteuerventil zum Ändern
der Richtung von dem Hydraulikzylinder zuzuführenden Drucköl
entsprechend der Lenkrichtung (siehe die ungeprüfte japanische
Patentveröffentlichung SHO 64-22676 und die geprüfte japanische Patentveröffentlichung
SHO 57-61620). Fig. 10 bis 12 zeigen ein Beispiel eines herkömmlichen
hydraulischen Drehsteuerventils.
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Gemäß Fig. 10 umfaßt das hydraulische Steuerventil ein zylindrisches
Gehäuse 1 und ein zylindrisches Ventilglied 2, das in dem Gehäuse 1 untergebracht
und um dessen Achse drehbar ist.
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Wenn das hydraulische Steuerventil für eine Servolenkvorrichtung des
Zahnstangentyps verwendet wird, ist das Gehäuse 1 drehbar durch das Gehäuse
der Lenkvorrichtung unterstützt (nicht dargestellt). Das Ventilglied 2 ist an
dem unteren Ende einer an das Lenkrad angeschlossenen Eingangswelle
ausgebildet. Das Gehäuse 1 ist an dem oberen Ende einer an die Ritzelwelle
angeschlossenen Ausgangswelle befestigt. Die Eingangswelle und die
Ausgangswelle sind durch einen Torsionsstab 60 verkoppelt, so daß sie relativ
zueinander verdrehbar sind.
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Die innere Umfangsfläche des Gehäuses 1 ist mit acht rechteckigen
Nutbereichen 4,5 und acht rechteckigen Stegbereichen 6,7 versehen, die axial zum
Gehäuse verlaufen und in dessen Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet
sind, wie im folgenden beschrieben wird. Vier erste Stegbereiche 6 sind an
Stellen ausgebildet, die den Umfang der inneren Umfangsfläche des
Gehäuses 1 in vier gleiche Abschnitte unterteilen, und vier zweite Stegbereiche 7
sind zwischen den ersten Stegbereichen ausgebildet. Vier erste Nutbereiche
4 sind im Uhrzeigersinn angrenzend an die jeweiligen ersten Stegbereiche 6
ausgebildet. Vier zweite Nutbereiche 5 sind im Gegenuhrzeigersinn
angrenzend an die ersten Stegbereiche 6 entsprechend ausgebildet. Die äußere
Umfangsfläche des Ventilgliedes 2 ist mit acht rechteckigen Nutbereichen 8,9
und acht rechteckigen Stegbereichen 10,11 versehen, die axial zum Glied
verlaufen und in dessen Umfangsrichtung abwechselnd auf die folgende Weise
angeordnet sind. Vier erste Nutbereiche 8 sind an Stellen ausgebildet, die
den Umfang der äußeren Umfangsfläche des Ventilgliedes 2 in vier gleiche
Abschnitte unterteilen und den jeweiligen ersten Stegbereichen 6 des
Gehäuses 1 gegenüberliegen, und vier zweite Nutbereiche 9 sind zwischen den
ersten Nutbereichen 8 ausgebildet und liegen den jeweiligen zweiten
Stegbereichen 7 des Gehäuses 1 gegenüber. Im Uhrzeigersinn angrenzend an die
ersten Nutbereiche 8 sind vier erste Stegbereiche 10 gegenüberliegend zu
den jeweiligen ersten Nutbereichen 4 des Gehäuses 1 vorgesehen. Im
Gegenuhrzeigersinn angrenzend an die ersten Nutbereiche 8 sind vier zweite
Stegbereiche 11 gegenüberliegend zu den zweiten Nutbereichen 5 des Gehäuses
1 vorgesehen.
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Obwohl nicht dargestellt, ist die innere Umfangsfläche des Gehäuses der
Servolenkvorrichtung, das mit der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses 1 in
Berührung steht, mit drei unabhängigen, ringförmigen Nuten versehen. In dem
Gehäuse 1 sind vier radiale Öleinlaßöffnungen (Öleinlaßkanäle) 12
ausgebildet, die durch die jeweiligen ersten Stegbereiche 6 von der inneren
Umfangsfläche zu der äußeren Umfangsfläche verlaufen, sowie vier erste
Ölauslaßöffnungen (Ölauslaßkanäle) 13, die durch die jeweiligen ersten
Nutbereiche 4 von deren Boden zu der äußeren Umfangsfläche verlaufen, und vier
zweite Ölauslaßöffnungen (Ölauslaßkanäle) 14, die durch jeweiligen zweiten
Nutbereiche 5 von deren Boden zu der äußeren Umfangsfläche verlaufen. Die
Öleinlaßöffnungen 12, die erste Ölauslaßöffnung 13 und die zweite
Ölauslaßöffnung 14 sind in Axialrichtung des Gehäuses zueinander versetzt
angeordnet. Durch die erste der Ringnuten des Lenkvorrichtungsgehäuses stehen die
vier Öleinlaßöffnungen 12 in Verbindung mit einer (nicht gezeigten)
Hydraulikpumpe, die durch einen Motor angetrieben wird. Durch die zweite Ringnut
des Gehäuses stehen die vier ersten Ölauslaßöffnungen 13 in Verbindung mit
einer ersten Ölkammer eines (nicht gezeigten) Hydraulikzylinders zum
Unterstützen der Lenkkraft. Über die dritte Ringnut des Gehäuses stehen die
vier zweiten Ölauslaßöffnungen 14 in Verbindung mit einer zweiten
Ölkammer des Hydraulikzylinders. Der Zylinder hat einen Kolben, der an einer
Zahnstange befestigt ist. Wenn der ersten Ölkammer Drucköl zugeführt wird,
erzeugt der Hydraulikzylinder eine nach rechts gerichtete Lenkkraft. Die
Zufuhr von Drucköl in die zweite Ölkammer erzeugt eine nach links gerichtete
Lenkkraft.
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Eine erste Ölrücklaufbohrung (Ölrücklaufkanal) 15 verläuft axial durch die
Mitte des Ventilgliedes 2 und steht durch vier radiale zweite
Ölrücklaufbohrungen (Ölrücklaufkanäle) 16 in Verbindung mit den vier zweiten
Nutbereichen 9. Obwohl nicht dargestellt, steht die erste Ölrücklaufbohrung 15 in
Verbindung mit einem Ölbehälter. Der Torsionsstab 60, der die
Eingangswelle und die Ausgangswelle verkuppelt, verläuft durch die erste
Ölrücklaufbohrung 15.
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Solange das Lenkrad nicht betätigt wird, ist der Torsionsstab 60 frei von
Torsion, wobei sich die Eingangswelle und die Ausgangswelle, d.h., das
hydraulische Steuerventil in einer neutralen Lage befindet. Diese Lage ist in Fig. 10
dargestellt, in der jeweils die ersten Stegbereiche 6 des Gehäuses 1 den
ersten Nutbereichen 8 des Ventilgliedes 2, die zweiten Stegbereiche 7 des
Gehäuses 1 den zweiten Nutbereichen 9 des Ventilgliedes 2, die ersten
Nutbereiche 4 des Gehäuses 1 den ersten Stegbereichen 10 des Ventilgliedes 2
und die zweiten Nutbereiche 5 des Gehäuses 1 den zweiten Stegbereichen
11 des Ventilglied es 2 gegenüberliegen. Zwischen jedem der ersten und
zweiten Stegbereiche 6,7 des Gehäuses 1 und jedem der ersten und zweiten
Stegbereiche 10,11 des Ventilgliedes besteht an einander
gegenüberliegenden Seiten von diesen ein Zwischenraum. Das Öl, das von der
Hydraulikpumpe jeder Öleinlaßöffnung 12 zugeführt wird, tritt in die den ersten
Nutbereich 8 des Ventilglied es 2 ein, fließt durch den ersten und zweiten
Nutbereich 4,5 des Gehäuses an gegenüberliegenden Seiten von diesen, durch die
zweiten Nutbereiche 8 des Ventilgliedes an gegenüberliegenden Seiten von
diesen und weiter durch die zweiten Ölrücklaufbohrungen 16 dieser
Bereiche hindurch, tritt in die erste Ölrücklaufbohrung 15 ein und kehrt zum
Behälter zurück. Demnach wird kein Drucköl dem Hydraulikzylinder zugeführt,
wodurch die Zahnstange in einer neutralen Lage und das Kraftfahrzeug in
einem Geradeauslauf bleiben kann.
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Wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird, wird der Torsionsstab 60
verdreht, der das Ventilglied 2 gemäß Fig. 11 im Uhrzeigersinn relativ zum
Gehäuse 1 leicht dreht. Folglich blockieren der erste und zweite Stegbereich
10,11 des Ventilgliedes 2 und der zweite und erste Stegbereich 7,6 des
Gehäuses 1 die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Nutbereich
8,9 des Ventilgliedes 2 an deren gegenüberliegenden Seiten, wobei der erste
Nutbereich 8 des Ventilglied es 2 in Verbindung mit dem ersten Nutbereich 4
des Gehäuses 1 und der zweite Nutbereich 9 des Ventilgliedes 2 in
Verbindung mit dem zweiten Nutbereich 5 des Gehäuses 1 stehen. Das Öl, das von
der Öleinlaßöffnung 12 zu dem ersten Nutbereich 8 des Ventilgliedes 2
geführt wird, wird über den ersten Nutbereich 4 des Gehäuses 1 und die erste
Ölauslaßöffnung 13 in die erste Ölkammer des Hydraulikzylinders gespeist.
Auf der anderen Seite strömt das Öl in der zweiten Ölkammer des
Hydraulikzylinders durch jede zweite Ölauslaßöffnung 14 hinaus in den zweiten
Nutbereich 5 des Gehäuses 1, fließt durch den zweiten Nutbereich 9 und die
zweite Ölrücklauföffnung 16 des Ventilgliedes 2 in die erste Ölrücklaufbohrung
15 und kehrt zum Behälter zurück. Folglich bewegt sich die Zahnstange in
eine Richtung zum Erzeugen einer nach rechts gerichteten Lenkkraft und
lenkt das Kraftfahrzeug nach rechts.
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Wenn im umgekehrten Fall das Lenkrad nach links gedreht wird, wird der
Torsionsstab 60 in eine zu der obigen entgegengesetzten Richtung gedreht,
der das Ventilglied 2 gemäß Fig. 12 im Gegenuhrzeigersinn relativ zum
Gehäuse 1 leicht dreht. Folglich blockieren der erste und zweite Stegbereich
10,11 des Ventilgliedes 2 und der erste und zweite Stegbereich 6,7 des
Gehäuses 1 die Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Nutbereich 8,9
des Ventilgliedes 2 an deren gegenüberliegenden Seiten, wobei der erste
Nutbereich 8 des Ventilglied es 2 in Verbindung mit dem zweiten Nutbereich
5 des Gehäuses 1 und die zweiten Nutbereiche 9 des Ventilglied es 2 in
Verbindung mit den ersten Nutbereichen 4 des Gehäuses stehen. Das Öl, das von
der ersten Öleinlaßöffnung 12 zu dem ersten Nutbereich 8 des Ventilgliedes
2 geführt wird, wird über den zweiten Nutbereich 5 des Gehäuses 1 und die
zweite Ölauslaßöffnung 14 in die zweite Ölkammer des Hydraulikzylinders
gespeist. Auf der anderen Seite fließt das Öl in der ersten Ölkammer des
Hydraulikzylinders durch jede erste Ölauslaßöffnung 13 hinaus in den ersten
Nutbereich 4 des Gehäuses 1, fließt durch den zweiten Nutbereich 9 und die
zweite Ölrücklauföffnung 16 des Ventilgliedes 2 hindurch in die erste
Ölrücklauföffnung 15 und kehrt zum Behälter zurück. Dementsprechend
bewegt sich die Zahnstange in eine Richtung zum Erzeugen einer nach links
gerichteten Lenkkraft und lenkt das Kraftfahrzeug nach links.
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Bei der Servolenkvorrichtung, die mit dem oben beschriebenen
hydraulischen Steuerventil versehen ist, bleibt die Zahnstange des Hydraulikzylinders
der hydraulischen Unterstützungslenkkraft unterworfen, falls das Lenkrad
nach rechts oder links bis zu einer Grenzstellung gedreht gehalten wird. Die
Unterstützungslenkkraft ist insbesondere bei Lastkraftwagen oder
großdimensionierten Fahrzeugen groß, so daß es wahrscheinlich ist, daß das
Koppelgetriebe der Lenkvorrichtung bricht, wenn das Lenkrad bis zur
Grenzstellung gedreht gehalten wird.
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Als Gegenmaßnahme gegen dieses Problem ist eine hydraulische
Servolenkvorrichtung vorgeschlagen worden, die so angepaßt ist, daß sie einen hohen
Hydraulikdruck an dem Hubende des Kolbens des Hydraulikzylinders
unterbricht (siehe ungeprüfte japanische Gebrauchsmuster-Veröffentlichung SHO
60-122277). Es ist jedoch tatsächlich wahrscheinlich, daß ein Maximalbetrag
der Unterstützungslenkkraft zum Brechen des Koppelgetriebes
aufrechterhalten bleibt, falls das Rad in einen Graben fällt oder das Fahrzeug auf einer
schlechten Straße gelenkt wird, selbst wenn das Lenkrad nicht bis zur
Grenze gedreht wird. Demnach bleibt das Problem ungelöst, da die vorgeschlagene
Vorrichtung nicht daran angepaßt ist, den hohen Hydraulikdruck auch dann
zu unterbrechen, wenn der Kolben des Hydraulikzylinders nicht bis zum
Hubende bewegt ist.
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Dasselbe Problem wie oben tritt auch bei der Servolenkvorrichtung mit
einem herkömmlichen hydraulischen Spulensteuerventil auf.
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Es ist Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches
Steuerventil zu schaffen, bei dem die Zufuhr von Drucköl unterbrochen wird, wenn sich
das Ventilglied über einen bestimmten Betrag hinaus relativ zum Gehäuse
bewegt hat, so daß beispielsweise das Brechen des Koppelgetriebes der
Servolenkvorrichtung verhindert wird.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine hydraulische Steuereinrichtung zur
Verfügung, die ein Gehäuse, das einen Öleinlaßkanal und einen Ölauslaßkanal
aufweist und mit Nutbereichen und Stegbereichen versehen ist, die alternativ
in einer vorgegebenen Richtung angeordnet sind, und ein Ventilglied umfaßt,
das einen Ölrücklaufkanal aufweist und an dem Gehäuse so angebracht ist,
daß es in bezug auf das Gehäuse in der vorgegebenen Richtung beweglich ist,
welches Ventilglied Nutbereiche und Stegbereiche aufweist, die alternativ in
der vorgegebenen Richtung angeordnet sind, welche Nutbereiche und
Stegbereiche des Gehäuses den Stegbereichen und Nutbereichen des
Ventilgliedes gegenüberstehen. wenn das Ventil in einer neutralen Stellung steht, und
damit Öl, das durch den Öleinlaßkanal zugeführt wird, in den Ölrücklaufkanal
fließen lassen, welches Ventilglied aus der neutralen Stellung in bezug auf das
Gehäuse beweglich ist, damit die Stegbereiche des Gehäuses und des
Ventilgliedes die Verbindung zwischen dem Öleinlaßkanal und dem
Ölrücklaufkanal blockieren und es zulassen, daß das Öl, das durch den Öleinlaßkanal
zugeführt wird, in den Ölauslaßkanal strömt, welches hydraulische Steuerventil
dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stegbereich des Gehäuses oder des
Ventilgliedes mit einer Ausnehmung versehen ist, die es gestattet, daß das
von dem Öleinlaßkanal zugeführte Öl durch die Ausnehmung in den
Ölrücklaufkanal strömt, wenn die Bewegung des Ventilgliedes aus der neutralen
Stellung in bezug auf das Gehäuse größer als ein vorgegebener Wert ist.
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Das Gehäuse weist die Form eines Zylinders auf, bei dem die Nut- und die
Stegbereiche auf seiner inneren Umfangsfläche in seiner Axialrichtung
angeordnet sind. Das Ventilglied weist die Form eines Zylinders auf, der in das
Gehäuse eingefügt und um seine Achse drehbar ist und bei dem die Nut- und
Stegbereiche auf seiner äußeren Umfangsfläche in seiner Axialrichtung
ausgebildet sind.
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Wahlweise weist das Gehäuse die Form eines Zylinders auf, bei dem die
Nutund Stegbereiche ringförmig auf seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet
sind. Das Ventilglied weist die Form eines Zylinders auf, der in das Gehäuse
eingefügt und in dessen Axialrichtung beweglich ist. Die äußere
Umfangsfläche des Ventilgliedes kann ringförmige Nut- und Stegbereiche aufweisen.
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Wenn sich das Ventilglied über einen bestimmten Betrag hinaus relativ zum
Gehäuse bewegt hat, kehrt das von den Öleinlaßkanälen zugeführte Öl über
die Ausnehmungen, die in den Stegbereichen des Gehäuses oder des
Ventilgliedes ausgebildet sind, zu den Ölrücklaufkanälen zurück, wodurch
vermieden wird, daß eine größere Menge von Drucköl den Ölauslaßkanälen
zugeführt wird.
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Folglich wird, falls eine Lenkkraft, die größer als ein bestimmter Wert ist, auf
die Servolenkvorrichtung, für die das hydraulische Steuerventil verwendet
wird, einwirkt, die Zufuhr von unter hohem Druck stehendem Öl zu dem
Hydraulikzylinder unterbrochen, so daß ein weiterer Anstieg des hydraulischen
Druckes ausgeschlossen und dadurch das Brechen des Koppelgetriebes
verhindert wird.
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Fig. 1 bis 3 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
hydraulischen Drehsteuerventils;
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Fig. 1 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Ventil in einer neutralen
Stellung zeigt;
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Fig. 2 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Ventil mit einem
geringfügig nach rechts gedrehten Ventilglied zeigt;
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Fig. 3 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Ventil mit dem stark nach
rechts gedrehten Ventilglied zeigt;
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Fig. 4 bis 6 zeigen eine andere Ausführungsform des hydraulischen
Drehsteuerventils;
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Fig. 4 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Ventil in einer neutralen
Stellung zeigt;
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Fig. 5 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Ventil mit einem
geringfügig nach rechts gedrehten Ventilglied zeigt;
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Fig. 6 ist eine Teilansicht im Querschnitt, die das Ventil mit dem stark nach
rechts gedrehten Ventilglied zeigt;
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Fig. 7 bis 9 zeigen eine Ausführungsform eines hydraulischen
Spulensteuerventils;
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Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch das Ventil in einer neutralen Stellung;
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Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch das Ventil mit einem geringfügig nach
rechts bewegten Ventilglied;
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Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch das Ventil mit dem stark nach rechts
bewegten Ventilglied;
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Fig. 10 bis 12 zeigen ein herkömmliches hydraulisches Drehsteuerventil;
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Fig. 10 ist ein Querschnitt durch das Ventil in einer neutralen Stellung;
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Fig. 11 ist ein Querschnitt durch das Ventil mit einem geringfügig nach
rechts gedrehten Ventilglied; und
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Fig. 12 ist ein Querschnitt durch das Ventil mit dem geringfügig nach links
gedrehten Ventilglied.
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Im folgenden werden anhand der Figuren 1 bis 9 verschiedene
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Obwohl diese
Ausführungsformen an die Verwendung mit Servolenkvorrichtungen für Kraftfahrzeuge
angepaßt sind, ist die Erfindung nicht auf hydraulische Steuerventile für
Servolenkvorrichtungen beschränkt. In der folgenden Beschreibung werden die
mit den entsprechenden Teilen des herkömmlichen Ventils
übereinstimmenden Teile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet. Desweiteren
werden in den Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet.
Ausführungsform 1
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Diese Ausführungsform ist ein hydraulisches Drehsteuerventil und in Fig. 1
bis 3 dargestellt.
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In diesem Fall weist das Ventilglied 2 zwei Arten von Stegbereichen 10,11
auf, die mit nutenähnlichen Ausnehmungen 17,18 versehen sind, die axial
zum Glied verlaufen. Die Umfangsbreite der Ausnehmungen 17, 18 ist
geringfügig größer als die Breite des ersten Stegbereiches 6 des Gehäuses 1
zwischen seinen gegenüberliegenden Umfangsenden und der Öleinlaßöffnung
12. Mit Ausnahme des obigen Merkmals ist die Ausführungsform dieselbe wie
das herkömmliche Ventil.
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Fig. 1 zeigt das Ventil in seiner neutralen Stellung. In dieser Stellung arbeitet
das Ventil auf dieselbe Weise wie das in Fig. 10 dargestellte, herkömmliche
Ventil.
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Fig. 2 zeigt den Zustand, wenn das Lenkrad geringfügig nach rechts gedreht
wurde. Auch in diesem Zustand arbeitet das Ventil auf dieselbe Weise wie das
in Fig. 11 dargestellte, herkömmliche Ventil.
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Fig. 3 zeigt das Ventil, wenn das Lenkrad weiter gedreht worden ist,
beispielsweise, wenn das Fahrzeugrad in einem Graben gefangen ist. Nach dem
Fallen des Rades in den Graben wirkt ein großer Lenkwiderstand
(Oberflächenwiderstand) und überschreitet die größte Unterstützungslenkkraft,
woraufhin die Servolenkung auf manuelles Lenken umgeschaltet wird. Wenn in
dieser Stellung das Lenkrad weiter nach rechts gedreht wird, wird der
Torsionsstab 60 weiter verdreht, der das Ventilglied 2 weiter im Uhrzeigersinn
relativ zum Gehäuse 1 dreht und die Ausnehmung 18 in jedem zweiten
Stegbereich 11 des Ventilgliedes 2 an die Stelle der Öleinlaßöffnung 12 des
Gehäuses 1 bewegt. Das der Öleinlaßöffnung 12 zugeführte Drucköl tritt
teilweise in den zweiten Nutbereich 5 des Gehäuses 1 durch die Ausnehmungen 18
ein, strömt durch die zweiten Nutbereiche 9, die zweite Ölrücklaufbohrung
16 und die erste Ölrücklaufbohrung 15 des Ventilgliedes und kehrt zum
Behälter zurück. Folglich fällt der Druck des der ersten Ölkammer des
Hydraulikzylinders zuzuführenden Öls unter einen vorgegebenen Entlastungsdruck,
so daß die Unterstützungslenkkraft verringert wird. Dies verhindert das
Brechen des Koppelgetriebes.
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Das Ventil arbeitet auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, wenn das
Lenkrad nach links gedreht wird.
Ausführungsform 2
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Diese Ausführungsform ist ebenfalls ein hydraulisches Drehsteuerventil, das
in Fig. 4 bis 6 dargestellt ist. Wie schon bei der Ausführungsform 1 umfaßt
dieses hydraulische Steuerventil ein zylindrisches Gehäuse 1 und ein
zylindrisches Ventilglied 2.
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Das Gehäuse 1 ist auf seiner inneren Umfangsfläche mit vier ersten
Nutbereichen 19 und vier zweiten Nutbereichen 20 versehen, die abwechselnd in
Umfangsrichtung des Gehäuses angeordnet sind. Zwischen diesen Bereichen
sind vier erste Stegbereiche 21 und vier zweite Stegbereiche 22 angeordnet,
die abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet sind. In der äußeren
Umfangsfläche des Ventilgliedes 2 sind abwechselnd in seiner
Umfangsrichtung vier erste Nutbereiche 23 gegenüberliegend zu den ersten
Stegbereichen 21 des Gehäuses 1 und vier zweite Nutbereiche 24 gegenüberliegend zu
den zweiten Stegbereichen 22 des Gehäuses 1 ausgebildet. Vier erste
Stegbereiche 25, die den ersten Nutbereichen 19 des Gehäuses 1 gegenüberliegen,
und vier zweite Stegbereiche 26, die den zweiten Nutbereichen 20 des
Gehäuses 1 gegenüberliegen, sind auf dem Ventilglied 2 zwischen diesen
Nutbereichen ausgebildet und abwechselnd in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Das Gehäuse 1 weist vier radiale Öleinlaßöffnungen (Öleinlaßkanäle) 27 auf,
die von den Böden der entsprechenden ersten Nutbereiche 19 zu der
äußeren Umfangsfläche des Gehäuses verlaufen, sowie vier erste
Ölauslaßöffnungen (Ölauslaßkanäle) 28, die durch die entsprechenden ersten Stegbereiche
21 von der inneren zu der äußeren Umfangsfläche verlaufen, und vier zweite
Ölauslaßöffnungen (Ölauslaßkanäle) 29, die durch die entsprechenden
zweiten Stegbereiche 22 von der inneren zur äußeren Umfangsfläche verlaufen.
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Eine erste Ölrücklaufbohrung (Ölrücklaufkanal) 30 verläuft durch die Mitte
des Ventilgliedes 2 in seiner Axialrichtung. Vier radiale zweite
Ölrücklaufbohrungen (Ölrücklaufkanäle) 31 verlaufen von der Ölrücklaufbohrung 30 zu den
äußeren Umfangsflächen der vier zweiten Stegbereiche 26.
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Das Gehäuse 1 weist nutenähnliche Ausnehmungen 32,33 auf, die in seiner
Axialrichtung verlaufen und in den inneren Oberflächen der ersten und
zweiten Stegbereiche 21,22 ausgebildet sind. Die Umfangsbreite dieser
Ausnehmungen
32,33 ist größer als der Durchmesser der ersten und zweiten
Ölauslaßöffnungen 28,29.
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Die Ausführungsform 2 ist mit Ausnahme der oben erwähnten Merkmale
dieselbe wie die Ausführungsform 1.
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Fig. 4 zeigt das Ventil in einer neutralen Stellung.
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In dieser Stellung liegen jeweils die ersten Nutbereiche 19 des Gehäuses 1
den ersten Stegbereichen 25 des Ventilgliedes, die zweiten Nutbereiche 20
des Gehäuses 1 den zweiten Stegbereichen 26 des Ventilgliedes 2, die ersten
Stegbereiche 21 des Gehäuses den ersten Nutbereichen 23 des Ventilgliedes
2 und die zweiten Stegbereichen 22 des Gehäuses 1 den zweiten
Nutbereichen 24 des Ventilgliedes 2 gegenüber. Zwischen jedem der ersten und der
zweiten Stegbereiche 22 des Gehäuses 1 und jedem der ersten und zweiten
Stegbereiche 25,26 des Ventilgliedes gibt es an deren gegenüberliegenden
Seiten einen Zwischenraum. Das von der Hydraulikpumpe jedem der
Öleinlaßöffnungen 27 zugeführte Öl tritt in den ersten Nutbereich 19 des
Gehäuses 1 ein, strömt durch die ersten und zweiten Nutbereiche 23,24 des
Ventilgliedes an gegenüberliegenden Seiten von diesen hindurch, durch die
zweiten Nutbereiche 29 des Gehäuses an gegenüberliegenden Seiten von
diesen hindurch und weiter durch die zweiten Ölrücklaufbohrungen 31 dieser
Bereiche hindurch, tritt in die erste Ölrücklaufbohrung 30 ein und kehrt zum
Behälter zurück. Dementsprechend wird kein Drucköl dem Hydraulikzylinder
zugeführt, so daß ermöglicht wird, daß die Zahnstange in einer neutralen
Stellung und das Kraftfahrzeug in einem Geradeauslauf verbleiben.
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Fig. 5 zeigt die Stellung, wenn das Ventilglied 2 geringfügig im Uhrzeigersinn
relativ zum Gehäuse 1 durch geringfügiges Drehen des Lenkrades nach
rechts gedreht ist.
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In dieser Stellung blockieren der erste und der zweite Stegbereich 25,26 des
Ventilgliedes 2 und der zweite und erste Stegbereich 22,21 des Gehäuses die
Verbindung zwischen dem ersten Nutbereich 19 des Gehäuses 1 und dem
zweiten Nutbereich 24 des Ventilgliedes 2 und zwischen dem ersten
Nutbereich 23 des Ventilgliedes 2 und dem zweiten Nutbereich 20 des Gehäuses
1, steht der erste Nutbereich 19 des Gehäuses 1 in Verbindung mit dem
ersten Nutbereich 23 des Ventilgliedes 2 und steht der zweite Nutbereich 20
des Gehäuses 1 in Verbindung mit dem zweiten Nutbereich 24 des
Ventilgliedes 2. Das von der Öleinlaßöffnung 27 zu dem ersten Nutbereich 19 des
Gehäuses 1 zugeführte Öl wird über den ersten Nutbereich 23 des
Ventilgliedes 2 und die erste Ölauslaßöffnung 28 in die erste Ölkammer des
Hydraulikzylinders gespeist. Andererseits strömt das Öl in der zweiten Ölkammer des
Hydraulikzylinders durch jede zweite Ölauslaßöffnung 29 in den zweiten
Nutbereich 24 des Ventilgliedes 2 hinaus, fließt durch den zweiten Nutbereich
20 des Gehäuses 1 und die zweite Ölrücklauföffnung 31 hindurch in die erste
Ölrücklaulbohrung 30 und kehrt zum Tank zurück. Folglich bewegt sich die
Zahnstange in eine Richtung zum Erzeugen einer nach rechts gerichteten
Lenkkraft und lenkt das Kraftfahrzeug nach rechts.
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Fig. 6 zeige das Ventil, wenn das Lenkrad weiter gedreht wird, beispielsweise
wenn das Fahrzeugrad in einem Graben gefangen ist, so daß es das
Ventilglied weiter im Uhrzeigersinn relativ zum Gehäuse 1 dreht.
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Zu diesem Zeitpunkt wird die zweite Ölrücklauföffnung 31 des zweiten
Stegbereiches 26 des Ventilgliedes 2 in Verbindung mit der Ausnehmung 32 des
ersten Stegbereiches 21 des Gehäuses 1 gebracht. Das der Öleinlaßöffnung
27 zugeführte Drucköl fließt teilweise in die zweite Ölrücklauföffnung 31 des
Ventilgliedes 2 durch die Ausnehmung 32 hinein und kehrt durch die erste
Ölrücklauföffnung 30 zum Behälter zurück. Folglich sinkt der Druck des der
ersten Ölkammer des Hydraulikzylinders zuzuführenden Öls unter einen
vorgegebenen Entlastungdruck, so daß die Unterstützungslenkkraft vermindert
wird.
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Das Ventil arbeitet auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, wenn das
Lenkrad nach links gedreht wird.
Ausführungsform 3
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Diese Ausführungsform ist ein hydraulisches Spulensteuerventil, das in Fig. 7
bis 9 dargestellt ist.
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Das hydraulische Steuerventil umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 34 und ein
zylindrisches Ventilglied 35, das in das Gehäuse eingefügt und axial zu
diesem beweglich ist.
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Wie beispielsweise in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung SHO
57-61620 offenbart, ist das Gehäuse 34 an dem Gehäuse einer
Servolenkvorrichtung befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet, obwohl diese
Anordnung nicht dargestellt ist. Das Ventilglied 35 ist mit einer Ritzelwelle
beweglich, die an das Lenkrad gekoppelt ist. Wenn das Lenkrad nach rechts
gedreht wird und ein Drehmoment auf die Ritzelwelle ausübt, wird das
Ventilglied nach rechts bewegt. Das Ventilglied bewegt sich nach links, wenn das
Rad nach links gedreht wird, so daß es ein Drehmoment auf die Ritzelwelle
ausübt.
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Die innere Umfangsfläche des Gehäuses 34 ist an seiner rechten Seite mit
einem ringförmigen ersten Nutbereich 36 und an seiner linken Seite mit
einem ringförmigen zweiten Nutbereich 37 versehen. Ein ringförmiger erster
Stegbereich 38 ist zwischen diesen Nutbereichen ausgebildet, und die rechte
Seite des ersten Nutbereiches 36 dient als ein zweiter Stegbereich 39 und
die linke Seite des zweiten Nutbereichs 37 als ein dritter Stegbereich 40.
Das Ventilglied 35 ist an den Mittelbereich seiner äußeren Umfangsfläche
mit einem ringförmigen ersten Nutbereich 41 versehen, der dem ersten
Stegbereich 38 des Gehäuses 1 gegenüberliegt, sowie mit einem zweiten
Nutbereich 42, der rechts von der ersten Nut 41 und dem linken Abschnitt
des zweiten Stegbereiches 39 des Gehäuses 34 gegenüberliegt, und mit
einem dritten Nutbereich 43 der links von dem ersten Nutbereich 41 und
dem rechten Abschnitt des dritten Stegbereiches 40 des Gehäuses 34
gegenüberliegt. Das Ventilglied weist desweiteren einen ersten Stegbereich 44 auf,
der zwischen dem ersten und dem zweiten Nutbereich 41,42 und gegenüber
dem ersten Nutbereich 36 des Gehäuses 34 liegt sowie einen zweiten
Stegbereich 45, der zwischen dem ersten und dem dritten Nutbereich 41 und
gegenüber dem zweiten Nutbereich 37 des Gehäuses 34 liegt. Die rechte
Seite des zweiten Nutbereiches 42 dient als ein dritter Stegbereich 46, der der
rechten Seite des zweiten Stegbereiches 39 des Gehäuses 34 gegenüberliegt,
und die linke Seite des dritten Nutbereiches 43 schafft einen vierten
Stegbereich 47, der der linken Seite des dritten Stegbereiches 40 des Gehäuses 34
gegenüberliegt.
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Das Gehäuse 34 ist mit einer Öleinlaßöffnung (Öleinlaßkanal) 48, die von der
inneren zu der äußeren Umfangsfläche des ersten Stegbereiches 38 verläuft,
mit einer ersten Ölauslaßöffnung (Ölauslaßkanal) 49, die von dem Boden des
ersten Nutbereiches 36 zu dessen äußerer Umfangsfläche verläuft, und mit
einer zweiten Ölauslaßöffnung (Ölauslaßkanal) 50 versehen, die von dem
Boden des zweiten Nutbereiches 37 zu dessen äußerer Umfangsfläche verläuft.
Eine erste Ölrücklaufbohrung (Ölrücklaufkanal) 51 verläuft axial durch die
Mitte des Ventilgliedes 35. Die erste Ölrücklaufbohrung 51 steht über eine
radiale zweite Ölrücklaufbohrung (Ölrücklaufkanal) 52 mit dem zweiten
Nutbereich 42 in Verbindung. Die erste Ölrücklaufbohrung 51 steht durch eine
radiale dritte Ölrücklaufbohrung (Ölrücklaufkanal) 53 mit dem dritten
Nutbereich 43 in Verbindung. Wie schon beim Stand der Technik, steht die
Öleinlaßöffnung 48 mit einer Hydraulikpumpe, die erste Ölauslaßöffnung 49 mit
einer ersten Ölkammer eines eine Lenkkraft unterstützenden
Hydraulikzylinders, die zweite Ölauslaßöffnung 50 mit einer zweiten Ölkammer des
Hydraulikzylinders und die erste Ölrücklaufbohrung 51 mit einem Ölbehälter in
Verbindung, obwohl diese Anordnung nicht dargestellt ist.
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Ringförmige, nutenähnliche Ausnehmungen 54,55 sind in den äußeren
Umfangsflächen des entsprechenden ersten und zweiten Stegbereiches 44,45
des Ventilgliedes 35 ausgebildet. Die axiale Breite dieser Ausnehmungen
54,55 ist größer als die Breite des ersten Gehäuse-Stegbereiches 38
zwischen seinen axialen, gegenüberliegenden Enden und der Öleinlaßöffnung
48.
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Fig. 7 zeigt das Ventil in einer neutralen Stellung.
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In dieser Stellung liegt der erste Stegbereich 38 des Gehäuses 34 dem
ersten Nutbereich 41 des Ventilgliedes 35 gegenüber, der erste Nutbereich 36
des Gehäuses 34 dem ersten Stegbereich 44 des Ventilgliedes 35 gegenüber,
der zweite Nutbereich 37 des Gehäuses 34 dem zweiten Stegbereich 45 des
Ventilgliedes 35 gegenüber, der zweite Stegbereich 39 des Gehäuses 34 dem
zweiten Nutbereich 42 und dem dritten Stegbereich 46 des Ventilgliedes 35
gegenüber und der dritte Stegbereich 40 des Gehäuses 34 dem dritten
Nutbereich 43 und dem vierten Stegbereich 47 des Ventilgliedes 35 gegenüber.
Es besteht zwischen den gegenüberliegenden Seiten des ersten
Stegbereiches 44 des Ventilgliedes 35 und jeweils dem ersten und dem zweiten
Gehäuse-Stegbereich 38,39 und zwischen den gegenüberliegenden Seiten des
zweiten Ventilglied-Stegbereiches 45 und jeweils dem ersten und dem
dritten Gehäuse-Stegbereich 38,40 ein Zwischenraum. Das von der
Hydraulikpumpe
der Öleinlaßöffnung 48 zugeführte Öl tritt in den ersten Nutbereich
41 des Ventilgliedes 35 ein, strömt durch den ersten und den zweiten
Nutbereich 36,37 des Gehäuses 34 an gegenüberliegenden Seiten des Bereiches
41 hindurch, dann durch den zweiten und dritten Ventilglied-Nutbereich
42,43 an deren gegenüberliegenden Seiten hindurch und weiter durch die
zweite und die dritte Ölrücklauföffnung 52,53 in diesen Bereichen hindurch,
tritt in die erste Ölrücklaufbohrung 51 ein und kehrt zum Tank zurück.
Dementsprechend wird kein Drucköl dem Hydraulikzylinder zugeführt, so daß
ermöglicht wird, daß die Zahnstange in einer neutralen Stellung und das
Kraftfahrzeug in einem Geradeauslauf verbleiben kann.
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Fig. 8 zeigt die Stellung des Ventils, wenn das Lenkrad geringfügig nach
rechts gedreht ist zum geringfügigen Bewegen des Ventilgliedes 35 nach
rechts relativ zum Gehäuse 34.
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In dieser Stellung blockiert der erste Stegbereich 44 des Ventilgliedes 35
die Verbindung zwischen dem ersten Nutbereich 36 des Gehäuses 34 und
dem zweiten Nutbereich 42 des Ventilgliedes 35, und blockiert der zweite
Stegbereich 45 des Ventilgliedes 35 die Verbindung zwischen dem zweiten
Nutbereich 37 des Gehäuses 34 und dem ersten Nutbereich 41 des
Ventilgliedes 35, während der erste Nutbereich 41 des Ventilgliedes 35 in
Verbindung mit dem ersten Nutbereich 36 des Gehäuses 34 steht, wobei der dritte
Nutbereich 43 des Ventilgliedes 35 in Verbindung mit dem zweiten
Nutbereich 37 des Gehäuses 34 steht. Das dem ersten Nutbereich 41 des
Ventilgliedes 35 von der Öleinlaßöffnung 48 zugeführte Öl strömt durch den ersten
Nutbereich 36 des Gehäuses 34 hindurch und dann durch die erste
Ölauslaßöffnung 49 hindurch und wird in die erste Ölkammer des Hydraulikzylinders
gespeist. Andererseits strömt das Öl in der zweiten Ölkammer des
Hydraulikzylinders durch die zweite Ölauslaßöffnung 50, den zweiten Nutbereich 37
des Gehäuses 34, den dritten Nutbereich 43 des Ventilgliedes 35 und die
dritte Ölrücklauföffnung 53 hindurch, tritt in die erste Ölrücklaufbohrung 51
ein und kehrt zum Behälter zurück. Folglich bewegt sich die Zahnstange in
eine Richtung zum Erzeugen einer nach rechts gerichteten Lenkkraft und
lenkt das Kraftfahrzeug nach rechts.
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Fig. 9 zeigt das Ventilglied 35, das durch weiteres Drehen des Lenkrades,
beispielsweise bei einem in einem Graben gefangenen Fahrzeugrad, weiter
nach rechts relativ zum Gehäuse 34 bewegt ist.
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Zu diesem Zeitpunkt wird die Ausnehmung 55 in dem zweiten Stegbereich
45 des Ventilgliedes 35 in Verbindung mit der Öleinlaßöffnung 48 des
Gehäuses 34 gebracht. Das der Öleinlaßöffnung 48 zugeführte Öl strömt durch
diese Ausnehmung 55 in den zweiten Nutbereich 37 des Gehäuses 34 hinein,
strömt dann durch den dritten Nutbereich 43, die dritte Ölrücklaufbohrung
53 und die erste Ölrücklaufbohrung 51 des Ventilgliedes 35 hindurch und
kehrt zum Behälter zurück. Folglich fällt der Druck des der ersten Ölkammer
des Hydraulikzylinders zuzuführenden Öls unter einen vorgegebenen
Entlastungsdruck, so daß die Unterstützungslenkkraft reduziert wird.
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Das Ventil arbeitet auf diesselbe Weise wir oben beschrieben, wenn das
Lenkrad nach links gedreht wird.
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Obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen für die Verwendung mit
Zahnstangen-Servolenkvorrichtungen angepaßt sind, ist das Ventil der
vorligenden Erfindung in ähnlicher Weise für andere Lenkvorrichtungen
verwendbar, beispielsweise für die des Kugelrollspindeltyps.