DE4309673A1

DE4309673A1 - Control valve for hydraulic power steering systems

Info

Publication number: DE4309673A1
Application number: DE19934309673
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Lang
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-09-29

Abstract

It is proposed according to the invention to construct the valve slide in a control valve, constructed as a longitudinal slide valve, of a hydraulic power steering system in such a way that a working chamber is only acted on by pressure when its connection to the tank is disconnected. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein als Linearschieberventil ausgebildetes Steuerventil für eine hydraulische Servolenkung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a Linear slide valve designed control valve for a hydraulic power steering according to the preamble of Claim 1.

Ein entsprechendes Steuerventil ist aus der DE 40 35 065 bekannt. Nachteilig an diesem bekannten Steuerventil ist, daß die mittlere Bohrung bereits von den ersten Steuerkanten geschlossen wird, während die zweiten Steuerkanten die eigentliche Steuerung des Hydraulikmediums übernehmen. Bei der Herstellung dieser Steuerventile müssen daher sowohl geringe Toleranzen bei den Steuerkanten, als auch im Abstand der Bohrungen eingehalten werden, was die Produktion verteuert und eine aufwendige Qualitätskontrolle bzw. Abstimmung auf andere, mit dem Steuerventil zusammenwirkende Bauteile notwendig macht.A corresponding control valve is from DE 40 35 065 known. A disadvantage of this known Control valve is that the middle bore is already from the first control edges is closed while the second control edges the actual control of the Take over hydraulic medium. When making this Control valves therefore have both small tolerances in the control edges, as well as in the distance between the holes be complied with, which increases the cost of production and elaborate quality control or coordination other components interacting with the control valve makes necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Steuerventil der genannten Bauart so weiterzubilden, daß die genannten Probleme vermindert und somit die Herstellung vereinfacht und verbilligt wird.The object of the invention is therefore a control valve of the type mentioned so that the mentioned problems reduced and thus the production simplified and cheaper.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Naßnahmen. Dadurch wird erreicht, daß die Steuerung des Hydraulikmediums ausschließlich durch die ersten Steuerkanten erfolgt. Eine exakte Bearbeitung ist daher lediglich für die ersten Steuerkanten sowie für die mittlere Bohrung erforderlich. Die anderen Steuerkanten bzw. Bohrungen können mit größerer Toleranz angebracht werden. Wenn die genaue axiale Lage des Axialschiebers bei dessen Montage im Linearschieberventil justierbar ist, d. h. wenn sie auf die Lage der mittleren Bohrung eingestellt werden kann, kann auch deren axiale Lage mit größerer Toleranz erfolgen. Ein Möglichkeit die Schließwege entsprechend einzurichten besteht darin, die Durchmesser der Bohrungen entsprechend anzupassen.This task is solved by the in the characteristic Part of claim 1 specified measures. Thereby is achieved that the control of the hydraulic medium done exclusively by the first control edges. An exact processing is therefore only for the first control edges and for the middle hole required. The other control edges or holes can be attached with greater tolerance. If the exact axial position of the axial slide Mounting in the linear slide valve is adjustable, d. H. when adjusted to the location of the middle hole can also be their axial position with a larger Tolerance. One way of closing To set up accordingly is to Adjust the diameter of the holes accordingly.

Als vorteilhafter hat es sich aber erwiesen, die Schließwege durch geeignete Anbringung der Steuerkanten auf dem Axialschieber entsprechend einzustellen. Da für den Axialschieber ohnehin eine Präzisionsbearbeitung erforderlich ist, erspart man sich einen entsprechenden Arbeitsgang am Ventilschiebergehäuse. Es ist vorgesehen, auf dem Axialschieber zwei umlaufende Nuten anzubringen, die durch einen schmalen Steg getrennt werden. Dabei werden die ersten Steuerkanten durch den Übergang des schmalen Stegs in die umlaufenden Nuten gebildet, während die zweiten Steuerkanten auf den dein Steg abgewandten Seiten der umlaufenden Nuten ausgebildet sind. Die äußeren Bohrungen weisen den gleichen Abstand zur mittleren Bohrung auf, die zwei umlaufenden Nuten haben die gleiche axiale Ausdehnung, so daß der Abstand zwischen den jeweils zusammengehörenden ersten und zweiten Steuerkanten gleich ist. Die Breite b des Stegs wird so gewählt, daß bei einer Verschiebung des Axialschiebers zunächst einer der zweiten Steuerkanten die ihr zugehörige äußere Bohrung verschließt, bevor die erste Steuerkante die mittlere Bohrung verschließt. It has proven to be more advantageous, however Closing paths through suitable attachment of the control edges adjust accordingly on the axial slide. Therefore the axial slide is precision machining anyway is necessary, you save yourself a corresponding one Work on the valve spool housing. It is provided, two circumferential grooves on the axial slide attached, separated by a narrow web become. The first control edges are the Transition of the narrow web into the circumferential grooves formed while the second control edges on yours Sides of the circumferential grooves facing away from the web are trained. The outer holes have the same distance from the middle hole, the two circumferential grooves have the same axial extent, so the distance between each matching first and second control edges is equal to. The width b of the web is chosen so that with a displacement of the axial slide initially one of the second control edges the associated one outer bore closes before the first control edge closes the middle hole.

In Anspruch 3 ist eine für hydraulische Servolenkanlagen bevorzugte Anschlußbelegung der Bohrungen beschrieben, in Anspruch 4 eine vorteilhafte Betätigung des Axialschiebers. Dabei kann das Betätigungselement ein Mitnehmer oder Kipphebel sein. Das vom Fahrer aufgebrachte Drehmoment kann in bekannter Weise über einen Torsionsstab und eine Verschiebehülse mit Schrägkulissen in eine Axialbewegung transformiert werden. Es sind aber auch andere Vorrichtungen denkbar, die eine zum Drehmoment proportionale Linearbewegung oder eine in einem anderen funktionalen Zusammenhang zum Drehmoment stehende Linearbewegung erzeugen, die an das Betätigungselement weitergegeben werden kann. Hier sei beispielsweise das Abrollen eines Ritzels auf einer Zahnstange in Reaktion auf ein aufgebrachtes Drehmoment und die Trägheit (z. B. durch Reibung) von Lenkgestänge und Rädern genannt.In claim 3 is one for hydraulic Power steering systems preferred pin assignment of the Boreholes described in claim 4 an advantageous Actuation of the axial slide. It can Actuator be a driver or rocker arm. The torque applied by the driver can be in known manner via a torsion bar and a Sliding sleeve with inclined links in one Axial movement can be transformed. But there are also other devices conceivable, one for torque proportional linear motion or one in another functional relation to the torque Generate linear motion to the actuator can be passed on. Here is, for example Rolling of a pinion on a rack in response applied torque and inertia (e.g. due to friction) of steering linkages and wheels.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Abbildungen Dabei zeigen:Further advantages of the invention result from the following description based on the illustrations Show:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Steuerventil, angebracht am Lenkgetriebe einer hydraulischen Servolenkung, in teilweise geschnittener Darstellung, Fig. 1 shows an inventive control valve mounted on the steering gear of a hydraulic power steering, in partial cross section,

Fig. 2 Steuerventil aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
In Fig. 1 sieht man im Gehäuse 1 des Lenkgetriebes 2 die Lenkwelle 3, die mit einem nicht dargestellten Lenkrad verbunden ist. Wird über die Lenkwelle 3 eine Drehbewegung eingeleitet, verdreht sich abhängig von dem vom Fahrer aufgebrachten Drehmoment der Torsionsstab 4 und überträgt das Drehmoment auf eine Ritzelwelle 5. Die Ritzelwelle 5 kämmt mit einer hier nicht dargestellten Zahnstange, die über hier ebenfalls nicht gezeigte Spurstangen und Lenkhebel eine Lenkbewegung in bekannter Weise auf die lenkbaren Räder eines Kraftfahrzeugs überträgt. Fig. 2 control valve of FIG. 1 in an enlarged scale;
In Fig. 1 you can see in the housing 1 of the steering gear 2, the steering shaft 3 , which is connected to a steering wheel, not shown. If a rotary movement is initiated via the steering shaft 3 , the torsion bar 4 rotates depending on the torque applied by the driver and transmits the torque to a pinion shaft 5 . The pinion shaft 5 meshes with a rack, not shown here, which transmits a steering movement to the steerable wheels of a motor vehicle in a known manner via tie rods and steering levers, also not shown here.

Die Relativbewegung in Umfangsrichtung zwischen der Ritzelwelle 5 und der Lenkwelle 3 wird durch die Hülse 6 in eine Linearbewegung in axialer Richtung umgesetzt. Dies ermöglichen zwei gewendelt verlaufende Kulissenführungen am Ende der Hülse 6 bzw. zwei axial verlaufenden Kulissenführungen am anderen Ende der Hülse 6 in Zusammenarbeit mit Stiften in der Ritzelwelle 5 und in der Lenkwelle 3. Derartige Kulissenführungen sind bekannt, auf eine nähere Beschreibung wird daher verzichtet.The relative movement in the circumferential direction between the pinion shaft 5 and the steering shaft 3 is converted by the sleeve 6 into a linear movement in the axial direction. This is made possible by two helical link guides at the end of the sleeve 6 or two axially extending guide guides at the other end of the sleeve 6 in cooperation with pins in the pinion shaft 5 and in the steering shaft 3 . Such link guides are known, a detailed description is therefore omitted.

Zur Übertragung der Axialbewegung der Hülse 6 auf den Ventilschieber 7 ist ein Hebel 8 vorgesehen, der in einer Kugelgelenklagerung 9 gelagert ist und mit zwei gabelförmigen Armen 10 in die Hülse 6 und andererseits mit dem Arm 11 in den Ventilschieber 7 eingreift. Im Ventilschieber 7 ist eine Querbohrung 12 vorgesehen, in die eine am Ende des Armes 11 angebrachte Kugel 13 eingreift. Der Ventilschieber 7 ist über eine Hülse 14, die einen flanschartigen Abschnitt 15 aufweist, an dem eine Feder 16 angreift, an einem am Ventilgehäuse 18 befestigten Deckel 17 abgestützt. Der Ventilschieber 7 ist somit gegenüber dem Hebel 8 spielfrei vorgespannt.To transmit the axial movement of the sleeve 6 to the valve slide 7 , a lever 8 is provided, which is mounted in a ball joint bearing 9 and engages with two fork-shaped arms 10 in the sleeve 6 and on the other hand with the arm 11 in the valve slide 7 . A transverse bore 12 is provided in the valve slide 7 , into which a ball 13 attached to the end of the arm 11 engages. The valve slide 7 is supported on a cover 17 fastened to the valve housing 18 via a sleeve 14 which has a flange-like section 15 on which a spring 16 engages. The valve spool 7 is thus biased without play with respect to the lever 8 .

Im Ventilgehäuse 18 ist eine Längsbohrung 19 angebracht, in der der Ventilschieber 7 axial beweglich und abgedichtet geführt ist. In die Längsbohrung 19 münden eine Pumpenbohrung 20, zwei Tankbohrungen 21, 22, sowie zwei Druckbohrungen 23, 24. Die Anschlüsse 20 bis 24 sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichenebene der Fig. 1 dargestellt, andere Anordnungen sind aber selbstverständlich auch möglich.A longitudinal bore 19 is made in the valve housing 18 , in which the valve slide 7 is guided in an axially movable and sealed manner. A pump bore 20 , two tank bores 21 , 22 and two pressure bores 23 , 24 open into the longitudinal bore 19 . The connections 20 to 24 are shown in the drawing plane of FIG. 1 for the sake of clarity, but other arrangements are of course also possible.

Im Ventilschieber 7 sind zwei umlaufende Nuten 27, 28 angebracht zwischen denen sich ein Steg 29 befindet. Die ersten Steuerkanten 36, 37 werden durch den Steg 39 gebildet, die zweiten Steuerkanten 38, 39 befinden sich am jeweiligen anderen Ende der umlaufenden Nuten 27, 28. Zwei Anschläge 32, 33 begrenzen den Hub des Ventilschiebers 7 und legen dessen Endstellung fest.In the valve slide 7 , two circumferential grooves 27 , 28 are provided between which there is a web 29 . The first control edges 36 , 37 are formed by the web 39 , the second control edges 38 , 39 are located at the respective other end of the circumferential grooves 27 , 28 . Two stops 32 , 33 limit the stroke of the valve spool 7 and define its end position.

Zur Funktion des Linearschieberventils:
In der in Fig. 1 angegebenen Mittelstellung des Ventilschiebers 7 steht die Pumpenbohrung 20 über die umlaufenden Nuten 27 und 28 sowohl mit den beiden Tankbohrungen 21, 22 als auch mit den beiden Druckbohrungen 23, 24 in leitender Verbindung (Kurzschluß). Die Druckbohrungen 23, 24 sind mit zwei Arbeitskammern eines nicht dargestellten Servozylinders verbunden, die durch einen Kolben voneinander getrennt sind. Dieser Kolben ist durch eine Kolbenstange mit der Zahnstange der Lenkanlage verbunden. Die Tankbohrungen 21, 22 sind mit einem drucklosen Tank verbunden, aus dem ein Pumpe mit Hydraulikmedium versorgt wird, welches sie an die Pumpenbohrung 20 abgibt.About the function of the linear slide valve:
In the central position of the valve slide 7 shown in FIG. 1, the pump bore 20 is in conductive connection (short circuit) via the circumferential grooves 27 and 28 both with the two tank bores 21 , 22 and with the two pressure bores 23 , 24 . The pressure bores 23 , 24 are connected to two working chambers of a servo cylinder, not shown, which are separated from one another by a piston. This piston is connected to the steering rack by a piston rod. The tank bores 21 , 22 are connected to an unpressurized tank, from which a pump is supplied with hydraulic medium, which it delivers to the pump bore 20 .

Wird eine der beiden Arbeitskammern mit Druck beaufschlagt, so wird über eine Verschiebung des Kolbens die Zahnstange bewegt, wodurch die Lenkbetätigung des Fahrers unterstützt wird. Ein Unterstützungsbedarf wird in bekannter Weise über eine Verdrehung des Drehstabs 4 und eine damit einhergehende axiale Verschiebung der Hülse 6 in eine Kippbewegung des Hebels 8 umgesetzt, wobei dieser über die Kugel 13 den Ventilschieber 7 aus seiner Mittelstellung verschiebt.If pressure is applied to one of the two working chambers, the rack is moved by displacing the piston, which supports the driver's steering operation. A need for support is implemented in a known manner via a rotation of the torsion bar 4 and a concomitant axial displacement of the sleeve 6 into a tilting movement of the lever 8 , the lever 8 displacing the valve slide 7 from its central position via the ball 13 .

Ein Verschieben des Ventilschiebers 7, z. B. in Richtung der Feder 16, bewirkt, daß die zweite Steuerkante 39 die Tankbohrung 22 überfährt und somit die umlaufende Nut 28 von der Tankbohrung 22 trennt. Gleichzeitig hat sich der Steg 29 soweit verschoben, daß die erste Steuerkante 36 die Pumpenbohrung 20 noch nicht vollständig von der umlaufenden Nut 27 abgetrennt hat. Das bedeutet, daß das durch die Pumpenbohrung 20 geförderte Hydraulikmedium in beide umlaufende Nuten 27, 28 gelangen kann. Das Verschließen des Tankanschlusses 22 durch die zweite Steuernut 39 erfolgt somit drucklos bzw. unter einer geringen Druckbeaufschlagung. Moving the valve spool 7 , z. B. in the direction of the spring 16 , causes the second control edge 39 to pass over the tank bore 22 and thus separate the circumferential groove 28 from the tank bore 22 . At the same time, the web 29 has shifted so far that the first control edge 36 has not yet completely separated the pump bore 20 from the circumferential groove 27 . This means that the hydraulic medium conveyed through the pump bore 20 can get into both circumferential grooves 27 , 28 . The tank connection 22 is thus closed by the second control groove 39 without pressure or under a slight pressure.

Ein weiteres Verschieben des Ventilschiebers 7 in Richtung der Feder 16 bewirkt nun, daß die erste Steuerkante 36 die umlaufende Nut 27 von der Pumpenbohrung 20 abtrennt. Somit ist die mit der Druckbohrung 24 verbundene Arbeitskammer vom Hydraulikmedium beaufschlagt, während die andere Arbeitskammer über die Druckbohrung 23, die Nut 27 und die Tankbohrung 21 mit dem drucklosen Tank verbunden ist. Das heißt der Kolben des Servozylinders wird in die entsprechende Richtung verschoben.A further displacement of the valve spool 7 in the direction of the spring 16 now causes the first control edge 36 to separate the circumferential groove 27 from the pump bore 20 . Thus, the working chamber connected to the pressure bore 24 is acted upon by the hydraulic medium, while the other working chamber is connected to the pressureless tank via the pressure bore 23 , the groove 27 and the tank bore 21 . This means that the piston of the servo cylinder is moved in the corresponding direction.

Bei einer Verschiebung des Ventilschiebers 7 in die andere Richtung erfolgt die Druckbeaufschlagung entsprechend umgekehrt.When the valve spool 7 is displaced in the other direction, the pressurization is reversed accordingly.

In Fig. 2 erkennt man das Steuerventil aus Fig. 1 in vergrößerter, um 90° um die Achse der Längsbohrung 19 gedrehter Darstellung (mit Blick in Richtung Lenkgetriebe). Die Anschlüsse 20 bis 24 sind der Einfachheit halber wiederum in der Zeichenebene gezeichnet, gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugzeichen versehen wie in Fig. 1 und werden hier nicht näher beschrieben.In FIG. 2, 1 recognizes the control valve of FIG. Enlarged, by 90 ° about the axis of the longitudinal bore 19 of rotated view (looking in the direction of the steering gear). The connections 20 to 24 are again drawn in the drawing plane for the sake of simplicity, the same components are provided with the same reference numerals as in FIG. 1 and are not described in more detail here.

In Fig. 2 sind die Breite b des Stegs 29, der Durchmesser d der Pumpenbohrung 20, der Abstand a der beiden zweiten Steuerkanten 38, 39, sowie der Zwischenraum z zwischen den sich axial nächstliegenden Bereichen der Tankbohrungen 21, 22 eingezeichnet. In FIG. 2, the width b of the web 29, the diameter d of the pump bore 20, the distance a of the two second control edges 38, 39, and the gap z between the axially closest areas of the tank holes 21, located 22nd

In der Mittelstellung des Ventilschiebers 7, d. h. wenn kein Lenkmoment anliegt, liegen die Mittelpunkte der Strecken a, b, d und z auf gleicher axialer Höhe (symmetrische Anordnung). Dabei ist die Differenz D₁ = d - b zwischen Durchmesser d und Breite b größer als die Differenz D₂ = a - z des Abstands a und des Zwischenraums z. Das zu Fig. 1 beschriebene Abdrosselverhalten bei Verschiebung des Ventilschiebers 7 ist somit gewährleistet.In the middle position of the valve spool 7 , ie when there is no steering torque, the centers of the distances a, b, d and z lie at the same axial height (symmetrical arrangement). The difference D ₁ = d - b between diameter d and width b is larger than the difference D ₂ = a - z of the distance a and the space z. The throttling behavior described in FIG. 1 when the valve slide 7 is displaced is thus ensured.

BezugszeichenlisteReference list

1 Gehäuse
2 Lenkgetriebe
3 Lenkwelle
4 Torsionsstab
5 Ritzelwelle
6 Hülse
7 Ventilschieber
8 Hebel
9 Kugelgelenklagerung
10 Arm
11 Arm
12 Querbohrung
13 Kugel
14 Hülse
15 Abschnitt
16 Feder
17 Deckel
18 Ventilgehäuse
19 Längsbohrung
20 Pumpenbohrung
21 Tankbohrung
22 Tankbohrung
23 Druckbohrung
24 Druckbohrung
25
26
27 umlaufende Nut
28 umlaufende Nut
29 Steg
30
31
32 Anschlag
33 Anschlag
34
35
36 erste Steuerkante
37 erste Steuerkante
38 zweite Steuerkante
39 zweite Steuerkante 1 housing
2 steering gears
3 steering shaft
4 torsion bar
5 pinion shaft
6 sleeve
7 valve spool
8 levers
9 ball joint bearing
10 arm
11 arm
12 cross hole
13 bullet
14 sleeve
15 section
16 spring
17 lid
18 valve housing
19 longitudinal bore
20 pump bore
21 tank hole
22 tank hole
23 pressure bore
24 pressure bore
25th
26
27 circumferential groove
28 circumferential groove
29 footbridge
30th
31
32 stop
33 stop
34
35
36 first control edge
37 first control edge
38 second control edge
39 second control edge

Claims

1. Control valve for a hydraulic power steering system, which is designed as a linear slide valve and has five bores ( 20 , 21 , 22 , 23 , 24 ) opening into different areas of a longitudinal bore ( 19 ) arranged axially one behind the other, and one in the longitudinal bore ( 19 ) guided valve slide ( 7 ), which is provided with control edges ( 36 , 37 , 38 , 39 ), two first control edges ( 36 , 37 ) for closing the central bore ( 20 ) and two further control edges ( 38 , 39 ) for closing the outer bores ( 21 , 22 ) are present, characterized in that the closing path of the first control edges ( 36 , 37 ) is greater than the closing path of the second control edges ( 38 , 39 ).

2. Control valve according to claim 1, characterized in that the first control edges ( 36 , 37 ) are formed on a on the valve slide ( 7 ) attached web ( 29 ), the width (b) is smaller than the diameter (d) of the middle Bore ( 20 ) reduced by the difference (a - z) between the distance (a) of the second control edges ( 38 , 39 ) and the smallest axial space (z) between the two outermost bores ( 21 , 22 ).

3. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the central bore ( 20 ) with a pump connection, the two axially outer bores ( 21 , 22 ) with an unpressurized container, and the two bores ( 23 , 24 ) between them are each connected to a working chamber of a hydraulic servo cylinder.

4. Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve slide ( 7 ) via an actuating element ( 8 ) depending on the size of the torque applied by the driver is axially displaceable, and by means of a spring ( 16 ) relative to the actuating element ( 8 ) is biased.