DE19755280A1 - Lenkventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenkventil für eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Aus der DE A 44 05 300 ist eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge bekannt, die ein Lenkventil für die Steue­ rung des Druckmittels aufweist. Das Lenkventil ist mit zwei Einlaßventilen und zwei Auslaßventilen versehen, die über eine Betätigungseinrichtung in Anhängigkeit von einer Dreh­ bewegung einer Lenkspindel verstellbar sind. Die Auslaß­ ventile sind in der Neutralstellung des Lenkventils ge­ schlossen und die Einlaßventile sind durch die Kraft von Zuhaltefedern in Schließrichtung beaufschlagt und werden erst nach dem Schließen des jeweiligen zugehörigen Aus­ laßventil geöffnet. Dabei ist für jede Seite des Lenkven­ tils ein Begrenzungskolben vorgesehen, wobei jeder Begren­ zungskolben einerseits von dem in einen Arbeitsraum eines Servomotors herrschenden Druck und andererseits von einer Begrenzungsfeder beaufschlagt wird, die in Neutralstellung des Lenkventils den Begrenzungskolben in einem Abstand von einem Schließkörper des Einlaßventiles hält.

Wenn die Kraft des auf den Begrenzungskolben wirkenden Druckes die Kraft der Begrenzungsfeder übersteigt, wird der Begrenzungskolben an den Schließkörper des Einlaßventils angelegt und wirkt auf diesen ein. Mit einer solchen Anord­ nung wird eine Abschneidung oder Betätigungsmomentbegren­ zung erreicht.

Die DE A 43 19 891 beschreibt eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge mit einem Lenkventil für die Steuerung des Druckmittels. Das Lenkventil weist zwei Einlaßventile und zwei Auslaßventile auf, die ebenfalls über eine Betä­ tigungseinrichtung in Abhängigkeit von der Drehbewegung einer Lenkspindel verstellbar sind. Für jede Seite des Lenkventils ist ein Begrenzungskolben vorgesehen, der ei­ nerseits von dem in einem Arbeitsraum eines Servomotors herrschenden Druck und andererseits von einer Begrenzungs­ feder beaufschlagt wird, die in Neutralstellung des Lenk­ ventils den Begrenzungskolben in einem Abstand vom Schließkörper des Einlaßventils hält.

Wenn die Kraft des auf den Begrenzungskolben wirkenden Druckes die Kraft der Begrenzungsfeder übersteigt, wird der Begrenzungskolben am Schließkörper des Einlaßventils an­ gelegt und wirkt auf diesen ein. Ab einem bestimmten Servo­ druck werden dadurch die mechanischen Zentrierkräfte des Lenkventils reduziert. Beim Zurücklenken entsteht somit eine Ventilkennlinie, nach der beim Absinken des Drucks im Servomotor das Betätigungsmoment am Lenkrad stetig abnimmt.

Da die Betätigungskraftbegrenzung bei diesem bekannten Lenkventil dergestalt auf den Einlaßventilkolben wirkt, daß sie dessen wirksamen Querschnitt ab einem bestimmten Druck im Servomotor entsprechend verkleinert, verläuft die Einlaßkennlinie entsprechend steil. Um zu verhindern, daß bei weiterem Ansteigen des Druckes im Servomotor das Aus­ laßventil öffnet, muß der Querschnitt des Ventils ent­ sprechend klein bemessen sein, d. h., daß die Rücklauf­ kennlinie entsprechend steil verlaufen muß, wie es in Fig. 2 der DE A 43 19 891 graphisch dargestellt ist.

Diese bekannten Lenkventile weisen jedoch noch den Nachteil auf, daß durch den fehlenden Knick in der Aus­ laßkennlinie unterhalb des Abschneidepunktes der Betäti­ gungsmomentunterschied zwischen der Einlaßkennlinie und der Auslaßkennlinie sehr groß werden kann, so daß eine entsprechende Ventilhysterese das Lenkverhalten verschlech­ tert; die Hysterese wird dabei um so größer je flacher der Einlenkast unterhalb des Abschneidepunktes verläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lenk­ ventil für eine Hilfskraftlenkung für Kraftfahrzeuge dahin­ gehend auszugestalten, daß die Betätigungsmomentunter­ schiede zwischen der Einlaßkennlinie und der Auslaßkenn­ linie minimal sind, so daß ein besseres Lenkverhalten er­ zielt wird.

Ausgehend von einem Lenkventil der eingangs näher ge­ nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch be­ schrieben.

Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, daß der Auslaßventilkegel nicht unmittelbar am Einlaßventilkegel abdichtet, sondern eine in einer Zwischenscheibe vorgesehe­ ne Öffnung, wobei die Zwischenscheibe dichtend am Einlaß­ ventilkolben mit einem Dichtquerschnitt anliegt, der ge­ ringfügig kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Ein­ laßventilkolbens. Der Begrenzungskolben wirkt dabei mit­ telbar über diese Zwischenscheibe auf den Einlaßventilkol­ ben.

Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Lenkventil wird zusätzlich der Vorteil erzielt, daß neben der kleine­ ren Hystere durch die Zwischenscheibe Fluchtungsfehler zwi­ schen Einlaßkolben und Auslaßkolben ausgeglichen werden können. Derartige Fluchtungsfehler können entstehen, wenn zwischen der Führung des Begrenzungskolbens und dem Ein­ laßkolben in Folge von Fertigungsungenauigkeiten ein Mit­ tenversatz auftritt.

Eine erhebliche Verbesserung der Abdichtfunktion der Zwischenscheibe kann dadurch erzielt werden, wenn die Dichtscheibe topfförmig ausgestaltet ist und wenn die Dichtfläche des Auslaßventilkegels eine Kugeloberfläche aufweist, wobei der Kugelmittelpunkt vorzugsweise zwischen der Anlagefläche am Einlaßventilkolben und der Anlageflä­ che am Begrenzungskolben liegt. Dadurch kann die topfförmi­ ge Zwischenscheibe eine Schwenkbewegung ausführen ohne nen­ nenswerte Querbewegung am Einlaßventilkolben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei vorteilhafte Ausführungsbei­ spiel dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsge­ mäß ausgestaltetes Lenkventil und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die eine Hälfte des Lenkventils mit topfförmiger Zwischenschei­ be.

Das erfindungsgemäße Lenkventil steuert ein Druckmit­ tel, das von einer nicht dargestellten Servopumpe gefördert und zweckmäßigerweise in einem Speicher gespeichert wird, zu und von den Druckräumen eines Servomotors und zurück zu einem Druckmittelbehälter wie es bei Lenkventilen üblich ist. Zu diesem Zweck weist das Lenkventil zwei Einlaßven­ tile und zwei Auslaßventile auf, wobei jeweils ein Einlaß­ ventil und ein Auslaßventil koaxial zueinander angeordnet sind; da die beiden Teile des Lenkventils mit je einem Ein­ laßventil und einem Auslaßventil im wesentlichen gleich ausgebildet sind, wird der erfindungsgemäße Aufbau des Lenkventils im folgenden anhand nur eines Teiles und zwar des in Fig. 1 rechten Teiles beschrieben.

In den Figuren ist mit 1 der Auslaßventilkegel, mit 2 der Einlaßventilkolben, mit 5 der Begrenzungskolben, mit 6 die Betätigungseinrichtung, mit 7 die Begrenzungsfeder, mit 8 die Zentrierfeder und mit 9 der Servomotoranschluß zu einem Tankanschluß 10 bezeichnet.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß der Auslaß­ ventilkegel 1 nicht unmittelbar den Einlaßventilkolben 2 abdichtet, sondern daß zwischen diesen beiden Teilen eine Zwischenscheibe 3 mit einer Öffnung 19 vorgesehen ist. Die­ se Zwischenscheibe 3 liegt in dichter Weise am Einlaßven­ tilkolben 2 mit einem Dichtquerschnitt 4 an, der geringfü­ gig kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Einlaß­ ventilkolbens 2. Der Begrenzungskolben 5 wirkt dabei mit­ telbar über diese Zwischenscheibe 3 auf den Einlaßventil­ kolben 2.

Wird nun die Betätigungseinrichtung 6 in Fig. 1 nach links bewegt zum Beaufschlagen der Begrenzungsfeder 7 und der Zentrierfeder 8, so drücken diese den Auslaßventilke­ gel 1 nach links in Richtung zur Zwischenscheibe 3, wodurch diese mit ihrem Dichtquerschnitt 4 am Einlaßventilkolben 2 anliegt und damit den den Weg des Fluids vom Servomotoran­ schluß 9 zum Tankanschluß 10 versperrt. Wird die Betäti­ gungseinrichtung 6 weiter nach links bewegt, so öffnet die Einlaßsteuerkante 11 und das Druckfluid kann vom Zulaufan­ schluß 12 zum Servomotoranschluß 9 gelangen.

In der Rückwirkungskammer 13 baut sich dann ein ent­ sprechender Druck auf, der gegen die Federkräfte den Ein­ laßventilkolben nach rechts drückt und so einen Regelungs­ mechanismus in Gang setzt, der die bekannte lineare Kennli­ nie erzeugt. Über die Drosselbohrung 20 gelangt dann dieser Druck auch in die Begrenzungskammer 14 und übt auf den Be­ grenzungskolben 5 eine entsprechende Kraft aus.

Übersteigt diese Kraft die Kraft der Begrenzungsfe­ der 7, so bewegt sich der Begrenzungskolben 5 nach links bis er an der Zwischenscheibe 3 anliegt und bewirkt dadurch die Verkleinerung der Rückwirkungsfläche des Einlaßkol­ bens 2. Um dabei zu verhindern, daß der Auslaßkegel 1 öffnet, muß sein Querschnitt, wie oben beschrieben, ent­ sprechend klein gewählt werden.

Wird anschließend die Entlastungsphase eingeleitet, indem die Betätigungseinrichtung 6 nach rechts bewegt wird, so öffnet zunächst der Ventilsitz am Auslaßventilkegel 1, wobei die Zwischenscheibe 3 durch den Begrenzungskolben 5 fest gegen den Einlaßventilkolben 2 gepreßt wird und so die Dichtkante 4 geschlossen bleibt.

Die Abdichtung am Auslaßventilkegel 1 erfolgt jedoch nicht bis zum völligen Druckabbau im Servomotor wie es bei den herkömmlichen Lenkventilen der Fall ist, weil ab einem bestimmten Druck in der Begrenzungskammer 14 der Begren­ zungskolben 5 den Dichtquerschnitt 4 nicht mehr geschlossen halten kann. Da dessen Querschnitt aber nur unwesentlich kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Einlaßventil­ kolbens 2 sind die Haltekräfte zum Druckabbau im unteren Kennlinienbereich auch nur unwesentlich kleiner als die Betätigungskräfte zum Druckaufbau, d. h. daß die Hysterese im unteren Kennlinienbereich gegenüber dem Stand der Tech­ nik erheblich verkleinert ist.

Die Dichtfunktion der Zwischenscheibe 3 läßt sich erheblich verbessern, wenn gemäß Fig. 2 die Zwischenschei­ be 18 topfförmig ausgestaltet ist und wenn die Dichtfläche des Auslaßventilkegels 1 eine Kugeloberfläche 15 aufweist, wobei der Kugelmittelpunkt etwa zwischen der Anlageflä­ che 16 am Einlaßventilkolben und der Anlagefläche 17 am Begrenzungskolben liegt. Dadurch kann die Zwischenschei­ be 18 eine Schwenkbewegung ohne nennenswerte Querbewegung am Einlaßventilkolben 2 ausführen.

Bezugszeichenliste

1

Auslaßventilkegel

2

Einlaßventilkolben

3

Zwischenscheibe

4

Dichtquerschnitt

5

Begrenzungskolben

6

Betätigungseinrichtung

7

Begrenzungsfeder

8

Zentrierfeder

9

Servomotoranschluß

10

Tankanschluß

11

Einlaßsteuerkante

12

Zulaufanschluß

13

Rückwirkungskammer

14

Begrenzungskammer

15

Dichtfläche

16

Anlagefläche

17

Anlagefläche

18

Zwischenscheibe

19

Öffnung

20

Drosselbohrung

Claims (2)

1. Lenkventil für eine Hilfskraftlenkung für Kraft­ fahrzeuge, mit zwei Einlaßventilen und mit zwei Auslaß­ ventilen, die über eine Betätigungseinrichtung als Funktion einer Drehbewegung einer Lenkspindel verstellbar sind, wo­ bei jeweils ein Einlaßventil und ein Auslaßventil koaxial zueinander angeordnet sind und mit zwei Betätigungskolben sowie zwei Begrenzungsfedern und zwei Zentrierfedern, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Auslaßventil und dem ihm zugeordneten Einlaßventil eine Zwischenscheibe (3) mit einer Öffnung (19) vorgesehen ist, die vom Auslaßventilkegel (1) abgedichtet wird unter der Einwirkung der den Auslaßventilkegel (1) beaufschlagenden Begrenzungsfeder (7) und der Zentrierfeder (8) bei Ver­ schiebung der Betätigungseinrichtung (6) in eine Richtung und freigegeben wird bei Verschiebung der Betätigungsein­ richtung (6) in die entgegengesetzte Richtung und daß der Dichtquerschnitt (4) des Einlaßventilkolbens (2) geringfü­ gig kleiner ist als der wirksame Querschnitt des Einlaß­ ventilkolbens (2)

2. Lenkventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zwischenscheibe (3) topfförmig ausgestaltet ist und daß die Dichtfläche (15) des Auslaß­ ventilkegels (1) kugelförmig ausgestaltet ist, wobei der Kugelmittelpunkt zwischen der Anlagefläche (16) und des Einlaßventilkolbens (2) und der Anlagefläche (17) des Be­ grenzungskolbens (5) liegt.