DE940961C - Steuerventil fuer Fluessigkeitshilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für Flüssigkeitshilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen, die eine Flüssigkeitsdruckpumpe, einen Flüssigkeitsbehälter und ein Steuerventil enthalten, durch das die Druckflüssigkeit wahlweise einem Servomotor zugeleitet wird.

Ein derartiges Steuerventil hat ein mit Steueröffnungen versehenes Gehäuse und einen auf einer von Hand betätigbaren drehbaren Lenkwelle sitzenden Steuerkolben, der in begrenztem Umfang durch die Gegenwirkung der Handlenkkraft in Achsrichtung verschiebbar ist. Bei bekannten Ventilen wird der Steuerkolben im Gehäuse durch ein in einer mit der Einlaßleitung verbundenen Bohrung angeordnetes Paar von federbelasteten Kolben zentriert, die in der neutralen Mittellage gegen Schultern im Gehäuse und am Steuerkolben anliegen. Ein Überdruckventil dient dazu, Beschädigungen infolge übermäßiger Steuerkraft oder bei Fortsetzung der Steuerkraft nach voller Wirkung des Servomotors zu verhindern.

Um Geräusche zu vermeiden und eine gedrängte und einfache Vorrichtung zu erhalten, sind erfindungsgemäß die Kolben als Ventile ausgebildet und

steuern den Flüssigkeitsstrom durch die Bohrung zwischen der Einlaßöffnung und den ebenfalls mit der Bohrung verbundenen Auslaßöffnungen, wobei, wenn die relative Verschiebung zwischen Steuerkolben und Steuergehäuse einen vorbestimmten Wert überschreitet, eines der Ventile durch den Steuerkolben in eine Lage verstellt wird, in der es zunehmend die Einlaßöffnung mit einer Auslaßöffnung verbindet, um den Druck im Servomotor ίο abzusenken.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Steuerventils nach der Erfindung dargestellt. Fig. ι ist eine Ansicht eines Lenkgetriebes mit einem Steuerventil nach der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 3; Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 und 6 sind Ansichten des Ventils in verschiedenen Stellungen in größerem Maßstab, ao Die Lenkeinrichtung besteht aus einem Getriebegehäuse 10, einer Lenkwelle 12, einem Schwinghebel 14, der mit einer Lenkschubstange 16 verbunden ist, einem Servomotor 18 mit doppelt wirkendem Kolben 19, einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe 20, einem Behälter 22 und einem Steuerventil 24, durch das Flüssigkeit unter Druck in Umlauf versetzt und dem Servomotor erforderlichenfalls zugeleitet wird. Diese Lenkeinrichtung ist- auf einem Rahmen 28 des Fahrzeugs mittels einer Stütze 26 befestigt;

Die Lenkwelle 12 trägt ein Lenkrad 36 und ist an ihrem unteren Ende mit einem Kugelschraubengewinde 38 für eine Mutter 30 versehen. Die Mutter hat zahnstangenartige Zähne 32, die mit den Zähnen eines Getriebeteils 34 im Eingriff stehen. Der Getriebeteil 34 besteht aus zwei Sektoren und ist auf der Schwinghebelwelle 35 befestigt, an die der Schwinghebel 14 angeschlossen ist.

Die Lenkwelle 12 ist auf jeder Seite des Kugel-Schraubengewindes 38 in einem Nadellager 40 gelagert, auf jeder Seite des Ventils 24 durch einen ölfangring 41 abgedichtet (Fig. 3) und in einem Gehäuse 42 (Fig. 1) in axialer Richtung in begrenztem Maße verschiebbar abgestützt. Die Zähne, des anderen Sektors des Getriebeteils 34 stehen mit Zähnen einer Zahnstange-44 im Eingriff, die mittels einer Gabel- und Zapfenverbindung 37 mit der Kolbenstange 46 des Kolbens 19 verbunden ist. Die Zähne der Zahnstange 44 und des Getriebeteils 34 werden durch eine Einstellvorrichtung 50 in richtigem Eingriff gehalten, die aus einem Druckklotz 52 besteht. Dieser Klotz umfaßt mit zwei Führungsarmen 54 die Zahnstange 44 (Fig. 1) und hat eine kugelförmige Oberfläche 55, die in eine gleichartige kugelförmige Unterfläche einer in das Lenkgetriebegehäuse 10 eingeschraubten Schraube 56 einpaßt. Durch Nachstellen der Schraube kann jedes unerwünschte Spiel zwischen der Zahnstange und dem Getriebeteil 34 beseitigt und die Einstellung durch eine Gegenmutter. 5 8 gesichert werden.

Der Servomotor 18 besteht aus einem am Ende geschlossenen Zylinder 60 für den Kolben 19. Dieser Zylinder ist zusammen mit ■ einer ringförmigen Platte 62 unmittelbar am Lenkgehäuse 10 befestigt. Die Kolbenstange 46 ist in der Endplatte 62 geführt,· die den Zylinder 60 von dem Lenkgetriebegehäuse trennt. Ringförmige Dichtungsringe 64 und 65 verhindern Leckverluste aus dem Zylinder.

Der Kolben 19 ist mit einem Paar von Kolbenringen 66 und einer vertieften Stirnfläche'68 ausgestattet, um bei einer Linksstellung des Kolbens die Nabe 70 der Endplatte 62 aufzunehmen, wenn der Kolben sich in Linksstellung befindet.

Das Steuerventil 24 hat ein Gehäuse, das aus einem ausgehöhlten Flansch 78 des Lenkgehäuses io, einem Mittelteil 76 und einer Endkappe 82 besteht, die durch Bolzen 80 zusammengehalten werden. Die Kappe 82 erstreckt sich schräg aufwärts und ist mit dem Gehäuse 42 der Lenkstockspindel 12 verbunden (Fig. 1).

. Das Ventilgehäuseteil j6 hat eine Bohrung für einen Steuerkolben 98 und drei Ringkammern 84, 86 und 88. Die Kammer 84 ist eine Einlaßkammer, die durch eine Leitung 133 mit der Förderleitung 90 der Pumpe 20 verbunden ist (Fig. i). Die Kammern 86 und 88. sind Auslaßkammern, die durch Leitungen 134 bzw. 136 und eine gemeinsame Leitung 138 über die Leitung 92 mit dem Behälter 22 verbunden sind. Eine Leitung 128 führt von _go einer Stelle zwischen den Kammern 84 und 88 auf die rechte Kolbenseite in den Zylinder 60 und eine Leitung 130 von einer Stelle zwischen den Kammern 86 und 84 auf die linke Seite des Kolbens. Die Leitungen 90 und 92 sind, mit dem Gehäuseteil 76 durch Schlauchkupplungen 94 und 96 verbunden (Fig, 2). Untereinander stehen sie durch eine Nebenleitung 140 und ein Überdruckventil 142, das als federbelastetes Kugelventil ausgebildet ist, in Verbindung. Dieses Ventil verhindert das Entstehen übermäßiger Drücke im System.

Innerhalb der Aushöhlung des Flansches 78 hat die Lenkwelle 12 eine ringförmige Schulter 106, die als Anschlag für einen Laufring 104 eines Kugeldrucklagers 108 dient, dessen anderer Laufring 110 an dem die Lenkwelle umgebenden Steuerkolben 9'8 anliegt. Das andere Ende des Steuerkolbens liegt an einem Laufring 112 eines Kugeldrucklagers 108 an, dessen anderer Laufring 102 durch eine auf die Lenkwelle 12 aufgeschraubte Mutter 100 angedrückt n₀ wird. Der Steuerkolben bewegt sich mit der Lenkwelle in axialer Richtung und kann sich auf dieser frei drehen. Die Grenzen für die Axialbewegung der Lenkwelle 12 und des Steuerkolbens sind durch ringförmige Aussparungen 114 und 116 in den Stirnflächen des Gehäuseteils 76 (Fig. 3) bestimmt, gegen die Lauf ringe 110 und 112 in den Endlagen der Lenkwelle und des Steuerkolbens 98 anstoßen. Der Steuerkolben 98 wird normalerweise in dem Gehäuseteil 76 durch fünf Federn 118 (Fig. 4)' zentriert. Jede Feder liegt zwischen zwei Kolben 120 (Fig. 2 und 4), die gegen die Laufringe 110 und 112 der Drucklager 108 anliegen. Die Federn mit ihren Kolben liegen in Bohrungen des Gehäuseteils 76, die mit der Ringkammer 84 in offener Verbindung 135. sind.

Der Steuerkolben 98 hat einen zentralen Bund 122 und ein Paar Steuerbunde 124 und 126 an den Enden. Alle Bunde haben gleichen Durchmesser.

Wenn sich der Steuerkolben 98 in seiner nor-S malen Stellung befindet (Fig. 3), so wird die von. der Pumpe 20 geförderte Flüssigkeit durch den zentralen Steuerbund 122 in zwei Ströme geteilt. Der nach links gerichtete Strom hat Zutritt zu der Auslaßkammer 86 und zur Leitung 130, während der nach rechts gerichtete Strom Zutritt zur Auslaßkammer 88 und zur Leitung 128 hat. Die Druckflüssigkeit fließt frei durch das Ventil 142 von der Leitung 90 zu der Leitung 92, und beide Enden des Zylinders 60 werden mit Flüssigkeit von statischem Druck gefüllt (Fig. 1).

. Wenn das Lenkrad 36 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um einen Rechtseinschlag zu bewirken, so entsteht ein Reaktionsdruck in der Lenkwelle, der diese in Achsenrichtung zu bewegen sucht. Dieser

ao Bewegung steht der auf die Innenflächen der Kolben 120 wirkende Flüssigkeitsdruck und die Kraft der Federn, 118 entgegen, während die Kolben 120 auf den anderen Enden des Ventils gegen den Flansch 78 anschlagen. Wenn der Reaktionsdruck einer Kraft von etwa 0,9 bis 3,5 kg, beispielsweise etwa 1,4 kg, am Lenkrad entspricht, beginnt die Bewegung, bei der der Steuerkolben 98 mitgenommen wird. Wird der Steuerkolben 98 axial bewegt, so begrenzt er den Flüssigkeitsstrom zur rechten Seite des Ventils. Der Steuerbund 122 trennt die Leitung 130 von der Einlaßkammer 84 und der Steuerbund 124 die Leitung 128 von der Auslaßkammer 88.

Der Ventilgehäuseteil 76 hat eine sechste. Bohrung 145 für ein Paar von. Kolben 144 (Fig. 2, 3, S und 6), die mit Steuerbunden 150, 152 an den Enden der Kolbenstange 148 versehen sind und durch eine im "Verhältnis zu den Federn 118 ganz schwache Feder 146 auseinandergehalten werden. Wenn der Steuerkolben 98 sich in seiner Mittellage befindet, liegen die Kolben 144 an Schultern 154 des Flansches 78, der Endkappe 82 und den Laufringen 110 und 112 an. Ein Durchlaß 158 (Fig. 5 und 6) verbindet dann die Einlaßkammer 84 mit der Bohrung zwischen den Kolben 144, und Durchlässe 156 verbinden die Auslaßkammern 86 und 88 mit dem Raum zwischen den Bunden jedes Kolbens 144. Normalerweise riegeln die Bunde 152 die Einlaßkammer 84 von den Auslaßkammern ab. Aber nach einer vorherbestimmten Relativbewegung des Steuerkolbens 98 und des Gehäuses 76 (Fig. 6) sind die Durchlässe 158, 156 zwischen den Bunden 150 und 152 eines Steuerkolbens 144 miteinander verbunden, so daß die Einlaßkammer 84 mit dem Auslaß verbunden ist. Die Kolben 144 wirken alsdann wie ein ■ Überdruckventil.

Wenn das Steuerrad 36 im Uhrzeigersinn gedreht. wird, so entsteht ein Reaktionsdruck auf die Lenkwelle 12, der sie zu verschieben sucht. Wenn der Drehwiderstand größer ist als die zentrierende Kraft, bewegt sich die Lenkwelle zusammen mit dem Steuerkolben 98 abwärts, so daß der Flüssigkeitsstrom zu der rechts liegenden Kammer des Zylinders begrenzt ist. Der Kolben 19 und die Zahnstange 44 werden infolgedessen nach links gedruckt, und die Schwinghebel welle 35 wird ent- . gegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Flüssigkeit in der links gelegenen Kammer des Zylinders durch die Leitung 134 abfließt.

Wenn eine einen vorbestimmten Wert übersteigende Kraft am Lenkrad angewendet wird oder wenn der Kolben 19 seine Grenzstellung erreicht hat und noch weiterhin Lenkkraft angewendet wird, nimmt der Reaktionsdruck zu, bis der Steuerkolben 144 durch den Steuerkolben 98 in die Stellung nach Fig. 6 bewegt worden ist. Diese Bewegung bewirkt ein Absinken des Druckes in der Einlaßkammer 84 und in der rechts gelegenen Kammer des Zylinders zur Auslaßkammer 88 hin beim Überströmen an dem Kolben 144 vorbei. Dadurch wird das öffnen des Hauptüberdruckventils 142 und das damit verbundene Geräusch vermieden und ein Verbiegen, des Steuergestänges verhindert. Der Kolben 144 arbeitet verhältnismäßig geräuschlos. Die fortschreitende Druckverringerung hinter dem Kolben hat einen Dämpfungseffekt, so daß plötzliche Stöße auf irgendeinen Teil des Lenkgetriebes über den Kolben hinaus nicht auftreten können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Steuerventil für Flüssigkeitshilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen mit einem Steuergehäuse und einem auf einer von Hand betätigbaren drehbaren Lenkwelle sitzenden Steuerkolben, der in begrenztem Umfang durch die Gegenwirkung der Handsteuerkraft in Achsrichtung verschiebbar ist, wobei in einer mit dem Einlaß verbundenen Bohrung ein Paar von federbelasteten Kolben vorgesehen ist, die in der neutralen Mittellage des Ventilkolbens gegen Schultern im Steuergehäuse und am Steuerkolben anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben als Ventile (144) ausgebildet sind, die den Flüssigkeitsstrom durch die Bohrung (145) zwischen der Einlaßöffnung (84) und den ebenfalls mit der Bohrung (145) verbundenen Auslaßöffnungen (86, 88) steuern, wobei, wenn die relative Verschiebung zwischen Steuerkolben (98) und Steuergehäuse (76) einen vorbestimmten Wert überschreitet, eines der Ventile durch den Steuerkolben in eine Lage verstellt wird, in der es zunehmend die Einlaßöffnung (84) mit einer Auslaßöffnung (86 bzw. 88) verbindet, um den Druck im Servomotor (18) abzusenken.

   Angezogene Druckschriften: .
   USA.-Patentschrift Nr. 2 213 271.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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