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Die
Erfindung betrifft ein hydraulisches Druckstoß-Sperrventil, insbesondere
für ein
hydraulisches Hilfskraft-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, das in
einer von einer Druckquelle zu einem Hydraulik-Arbeitszylinder führenden
Leitung eingebaut ist. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber
auf die
DE 101 06
958 A1 verwiesen.
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Mit
hydraulischer Hilfskraftunterstützung
arbeitende Fahrzeug-Lenksysteme sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt und vielfach bewährt.
In Abhängigkeit
von gewissen Randbedingungen kann es bei einigen Systemgestaltungen
jedoch teilweise zu unerwünschten
Geräuschen
insbesondere im Bereich des Lenkgetriebes, das üblicherweise als Baueinheit
einen sog. Lenkungszylinder als hydraulischen Arbeitszylinder sowie
ein Lenkungsventil als Druckquelle für diesen Arbeitszylinder enthält, kommen.
Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Geräusche letztlich auf hydraulische
Druckstöße zurückzuführen sind,
die von den lenkbaren Fahrzeugrädern
ausgelöst
werden, indem über
deren Spurstangen im Lenkungszylinder (Arbeitszylinder) hydraulische
Druckimpulse erzeugt werden, die dann in das Lenkungsventil gelangen.
Es wurde herausgefunden, dass die störenden Geräusche auf die Übertragung
der genannten Druckimpulse aus dem Lenkungszylinder in das Lenkungsventil
zurückzuführen sind,
wobei dieses Phänomen
vorwiegend bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs auftritt.
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Als
Abhilfemaßnahme
für diese
geschilderte Problematik können
sog. Druckstoß-Sperrventile oder
Druckstoß-Blockierventile
zum Einsatz kommen, die verhindern, dass intensive hydraulische Druckimpulse
im Hydrauliksystem der Fahrzeug-Lenkung übertragen, d.h. weitergeleitet
werden. Ein hierfür
besonders gut geeignetes, da funktional zuverlässig arbeitendes, das Ansprechverhalten des
Lenksystems praktisch nicht beeinflussendes und dabei einfach aufgebautes
sog. Druckstoß-Blockierventil aufzuzeigen,
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstoß-Blockierventil nach
Art einer Zahnradpumpe, jedoch ohne Antrieb, aufgebaut ist, wobei
in einer bevorzugten Ausführungsform
zwei eine den Anforderungen an Durchflussmenge und Trägheitsmoment
angepasste Zähnzahl
aufweisende Räder
mit Stirnverzahnung miteinander kämmend und abschnittsweise im
wesentlichen an einer Gehäusewand
anliegend vorgesehen sind.
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Zur
näheren
Erläuterung
der vorliegenden Erfindung wird auf die beigefügten Prinzipskizzen verwiesen,
wobei 1 ein erfindungsgemäßes Druckstoß-Blockierventil in
einem Schnitt zeigt, das in eine Hydraulik-Verbindungsleitung 1 zwischen
einer nicht dargestellten Druckquelle, die durch die Bezugsziffer 2 angedeutet
ist, und einem hydraulischen Arbeitszylinder, der durch die Bezugsziffer 3 angedeutet
ist, eingebaut ist. 2 zeigt den Einbau zweier solcher
Druckstoß-Blockierventile
in einem hydraulischen Hilfskraft-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges.
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Zunächst auf 1 Bezug
nehmend besteht das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnete
Druckstoß-Blockierventil
aus einem Gehäuse 11,
von welchem zwei einander gegenüberliegende
Stirnseiten innenseitig im wesentlichen halbkreisförmig sind,
so dass zwei innerhalb dieses Gehäuses 11 jeweils um
ihre Achse 12a bzw. 13a verdrehbar gelagerte und
dabei miteinander kämmende
Zahnräder 12, 13 mit
ihrem einander nicht zugewandten Umfangs-Abschnitt über zumindest
160° Umfangsgrad
mit den entsprechenden Zähnen
im wesentlichen an der Innenwand dieses Gehäuses 11 anliegen.
Ferner liegen diese beiden Zahnräder 12, 13 mit
ihren Seitenflächen
im wesentlichen an Innenwänden
des Gehäuses
an.
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Ein
Antrieb im üblichen
Sinn ist für
diese Zahnräder 12, 13 nicht
vorgesehen. Vielmehr werden diese von einem schraffiert dargestellten
Fluidstrom angetrieben, der von der Druckquelle 2 zum Arbeitszylinder 3 strömt, und
zwar durch das Gehäuse 11 hindurch
und dabei den sog. Kämmabschnitt
der beiden Zahnräder 12, 13,
d.h. den Bereich, in welchem diese Zahnräder 12, 13 miteinander
kämmen,
passierend. Sobald ausgehend von stillstehenden Zahnrädern 12, 13 ein
nennenswertes Druckgefälle
zwischen der Druckquelle 2 und dem Arbeitszylinder 3 vorliegt,
kann dieses Druckgefälle
das Massenträgheitsmoment
sowie das Losbrechmoment der Zahnräder 12, 13 im
Gehäuse 11 überwinden,
wonach das Fluid relativ ungehindert von der Druckquelle 2 zum Arbeitszylinder
strömen
kann. Liegt hingegen kein beständiges
Druckgefälle
vor, sondern gelangt lediglich ein kurzer Druckstoß beispielsweise
vom Arbeitszylinder 3 in Richtung zur Druckquelle 2 (selbstverständlich auch
in umgekehrter Richtung möglich),
so wird dieser Druckstoß von
den im Gehäuse 11 stillstehenden
Zahnrädern
daran gehindert, über
dieses Druckstoß-Blockierventil 10 hinauszugelangen,
da hierfür
die Massenträgheit
und das Losbrechmoment der Zahnräder 12, 13 im
Gehäuse überwunden
werden müsste,
wofür aber
einfache impulsartige Druckstöße nicht
ausreichen. Daher kann dieses beschriebene Druckstoß-Blockierventil 10 die
Weiterleitung von Druckstößen bei
geeigneter Auslegung auf einfache Weise blockieren. Entsprechend
der soweit erfolgten Beschreibung wirkt das Druckstoß-Sperrventil 10 somit
wie ein hydraulisches Tiefpassfilter, wobei im wesentlichen das
Verhältnis
zwischen dem Impuls des Impuls des Fluidstromes und dem Trägheits-
sowie Losbrechmoment der drehenden Teile, d.h. der Zahnräder 12, 13 den
Sperreffekt dieses Druckstoß-Blockierventils
bestimmt.
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Sehr
stark abstrahiert dargestellt ist in 2 der Einbau
zweier solcher Druckstoß-Sperrventile 10, 10' in ein hydraulisches
Hilfskraft-Lenksystem eines Kraftfahrzeuges von (mit Ausnahme dieser
Ventile) dem Fachmann bekannter Bauart, wobei ein als sog. Druckquelle 2 wirkendes
Lenkungsventil (hierfür wird
ebenfalls die Bezugsziffer 2 verwendet) vorgesehen ist,
von welchen zwei Verbindungsleitungen 1, 1' abgehen, die
zu den beiden Seiten eines als Arbeitszylinder 3 fungierenden
Lenkungszylinders (hierfür
wird ebenfalls die Bezugsziffer 3 verwendet) führen. Von
diesem Lenkungszylinder 3 gehen in bekannter Weise Spurstangen 4, 4' zu den beiden
nicht dargestellten lenkbaren Rädern
des Kraftfahrzeugs. In Abhängigkeit
von der Lenkvorgabe des Fahrzeugführers wird dabei entweder die
Verbindungsleitung 1 oder die Verbindungsleitung 1' mit höherem Druck beaufschlagt,
wodurch die Spurstangen 4, 4' in Folge der Kraftunterstützung durch
den Lenkungszylinder 3 vereinfacht entweder nach rechts
(in der Figurendarstellung) oder nach links verlagert werden.
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Falls
unter Bezugnahme auf 2 die Verbindungsleitung 1 mit
höherem
Druck beaufschlagt wird, so gilt die obige Erläuterung zu 1 für das Druckstoß-Sperrventil 10,
so dass die Zahnräder 12, 13 im
durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn
verdreht werden. Gleichzeitig wird bekanntermaßen die Verbindungsleitung 1' praktisch drucklos geschaltet,
so dass dann im Sperrventil 10' bezugnehmend auf 1 die
Zahnräder 12, 13 entgegen dem
durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn verdreht
werden. Falls hingegen unter Bezugnahme auf 2 die Verbindungsleitung 1' mit höherem Druck
beaufschlagt wird, so gilt die obige Erläuterung zu 1 für das Druckstoß-Sperrventil 10', so dass dann
also dessen Zahnräder 12, 13 im
durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn
verdreht werden. Gleichzeitig wird bekanntermaßen die Verbindungsleitung 1 praktisch
drucklos geschaltet, so dass dann im Sperrventil 10 bezugnehmend
auf 1 die Zahnräder 12, 13 entgegen
dem durch die Pfeile 12b, 13b dargestellten Drehsinn
verdreht werden.
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Wenn
hingegen vom Fahrzeugführer
kein Lenkwunsch vorgegeben wird, herrscht in beiden Verbindungsleitungen 1, 1' das gleiche
Druckniveau und zwar insbesondere zwischen dem Lenkungsventil 2 und
den beiden Druckstoß-Sperrventilen 10, 10', bei quasi-statischer
Betrachtungsweise jedoch auch zwischen dem Lenkungszylinder 3 und
den beiden Druckstoß-Sperrventilen 10, 10', so dass dann
die beiden Druckleitungen 1, 1' durch die stillstehenden Zahnräder 12, 13 auch
in deren sog. Kämmbereich unterbrochen,
d.h. verschlossen sind. Wenn bei diesem Zustand über eine oder beide Spurstange(n) 4, 4' stoßartige
Kräfte
in das System eingeleitet werden, so verhindern die beiden Druckstoß-Sperrventile 10, 10', dass daraus
resultierende hydraulische Druckspitzen oder Druckstöße aus dem
Lenkungszylinder 3 in das Lenkungsventil 2 gelangen
können.
Dies ist – wie
geschildert wurde – bei
geeigneter Auslegung der Druckstoß-Sperrventile 10, 10' insbesondere
auf die Massenträgheit
und das Losbrechmoment von deren Zahnrädern 12, 13 zurückzuführen, und
es hat sich gezeigt, dass die Entwicklung störender Geräusche auf diese Weise sicher
(und relativ einfach) verhindert werden kann, und zwar praktisch
ohne Einfluss auf das Verhalten des Lenksystems bei Vorgabe eines
Lenkwunsches durch den Fahrzeugführer.