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    公开号:WO1986005753A1
    申请号:PCT/EP1986/000181
    申请日:1986-03-26
    公开日:1986-10-09
    发明作者:Dieter Elser；Helmut Hetzel；Manfred Keller
    申请人:Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag；
    IPC主号:B62D5-00
    专利说明:
    [0001] Drehschieberventil für hydraulische Hilfskraft-Lenkungen
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil für hydrau¬ lische Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen nach deπuOberbe¬ griff von Anspruch 1.
    [0003] Drehschieberventile für Hydrolenkungen verursachen in der Normalausführung sogenannte Zischgeräusche, welche an den Steuer¬ kanten entstehen. Diese Zischgeräusche sind abhängig von dem Druckverhältnis vor und hinter den Steuerkanten. Je größer das Druckgefälle ist, desto lauter werden die Zischgeräusche. Das Drehschieberventil ist in der Regel über einen metallischen Be¬ tätigungsstrang mit dem Lenkhandrad verbunden. Die dadurch mög¬ liche Körperschallübertragung verstärkt dieses "Zischen" an der Lenkradposition noch zusätzlich.
    [0004] Ein Drehschieberventil, das bereits Vorkehrungen zur Besei¬ tigung der an den Steuerkanten entstehenden Zischgeräusche auf¬ weist, ist bereits aus der den Oberbegriff bildenden DE-OS 28 35 815 bekannt. Dieses Drehschieberventil ist so aufge¬ baut, daß unmittelbar hinter den Zulaufbohrungen vorhandene Zu¬ laufsteuerkanten den Pumpendruck auf die Höhe des jeweils erfor¬ derlichen Arbeitsdruckes hochsteuern. Die Zulaufsteuerkanten sind zum Ansteuern des Druckes mit Steuerfasen versehen. Bei ausge¬ steuertem Drehschieberventil wird über beispielsweise drei von insgesamt sechs Zulaufsteuerkanten Drucköl in drei zugehörige ent¬ lastete Steuernuten der Ventilbüchse abgeregelt. Die anderen drei Zulaufsteuerkanten stellen einen weit geöffneten Spalt zu einer an den aktiven Druckraum angeschlossenen Nut der Ventilbüchse her. über die jeweils entlasteten Steuernuten wird das aus dem Stell¬ motor ausgeschobene ölvolumen abgeleitet. Diese Steuernuten stehen über sechs als Bohrungen ausgeführte konstante Drossel¬ stellen mit drei an den Öltank angeschlossenen Rücklaufnuten der Ventilbüchse in Verbindung. Die Drosselbohrungen sind hierbei ver¬ antwortlich für einen Aufstau des Drucköles. Da die jeweils drei Zulaufsteuerkanten zum Zwecke eines gesteuerten Druckaufbaues einen Teil des Pumpenzulaufstrom.es in den aufgestauten Rücklauf abregein, ist das Druckgefälle an diesen Zulaufsteuerkanten stark verringert. Störende Strδmungsgeräusche können somit vermieden werden. Der Aufstau des RücklaufÖles in den AussteuerStellungen des Drehschjeberventils hat jedoch den Nachteil einer verschlech¬ terten Energiebilanz, da ja im aktiven Druckraum des Stellmotors zur Überwindung des Aufstaues ein höherer Druck aufgebaut werden muß. Das bekannte Drehschieberventil erfordert außerdem einen verhältnismäßig hohen Fertigungsaufwand, da die parallelen Dros¬ selbohrungen im Drehschieber in zusätzliche Steuernuten einmünden. Diese Steuernuten arbeiten mit weiteren zusätzlichen Rücklauf¬ nuten in der Ventilbüchse zusammen.
    [0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufstau des Rücklauföles aus dem inaktiven Druckraum des Stellmotors wäh¬ rend einer Lenkbewegung zu vermeiden. Dabei soll das Drehschieber¬ ventil ohne Zischgeräusche arbeiten. Außerdem soll durch Fort¬ fall von Nuten das Drehschieberventil vereinfacht werden.
    [0006] Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 5 gelöst. Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung ist eine in Durch¬ flußrichtung hinter den Zulaufsteuerkanten gelegene Rücklaufnut im Drehschieber zum Steuern des Druckaufbaues im aktiven Druck¬ raum des Stellmotors, auf einem Teil ihrer Länge in jeder Aus¬ lenkrichtung, mit einem TiefSpalt und mit von dem Tiefspalt räumlich getrennten Drosselspalten versehen. Die Drosselspalte sind in Umfangsrichtung länger als die Tiefspalte. Vorteilhaft sind die Drosselspalte beidseitig des TiefSpaltes angebracht. Der Tiefspalt liegt im mittleren Bereich der Rüc l ufnut. Durch die besondere Lage der Spalte kann das Rücklauföl in der- Neutral¬ stellung des Drehschieberventils über den einen großen A ström- querschnitt aufweisenden Tiefspalt ungehindert zur Rücklaufnut abströmen. Mit zunehmender Verdrehung des Drehschiebervantils wird der Querschnitt des TiefSpaltes fortschreitend verkleinert, wobei der Tiefspalt den Druck im Niederdruckbereich anregelt. Nach Schließen des Tiefspaltes wird bei weiterer Verdrehung der Druck im Hochdruckbereich nur noch an den zwei schmalen Drossel- spalten angeregelt. Durch die geringe Höhe der Drosselspalte einerseits und deren verhältnismäßig große Spaltlänge anderer¬ seits wird an jeder Drosselspalte ein Laminarstrom zur Rücklauf¬ nut erzeugt. Die Druckenergie baut sich dabei über die große Spaltlänge ab, so daß ohne Abstrahlgeräusche -unmittelbar in den Rücklauf abgeregelt werden kann. Die Tiefspalte und die Drossel¬ spalte sind durch Prägen preisgünstig herstellbar.
    [0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    [0008] Fig. 1 einen vereinfachten und vergrößerten Querschnitt durch das erfindungsgemäße Drehschieberventil in der Neutralstellung, wobei die im Lenkgehäuse be¬ findlichen Druckkanäle als Leitungen zu einem Stellmotor dargestellt sind,
    [0009] Fig. 2 einen stark vergrößerten Teilσuerschnitt der Ein¬ zelheit II in Fig. 1,
    [0010] Fig. 3 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1,
    [0011] Fig. 4 einen Teilquerschnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 3,
    [0012] Fig. 5 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles V der Fig. 1,
    [0013] Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend Fig. 1, jedoch bei ausgelenktem Drehschieberventil,
    [0014] Fig. 7 eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles VII der Fig. 6 und
    [0015] Fig. 8 einen Teilquerschnitt entsprechend der Linie VIII-VIII in Fig. 7. In Fig. 1 ist das Drehschieberventil in Neutralstellung ge¬ zeichnet. Das Drehschieberventil besteht in bekannter Weise aus einer Ventilbüchse 1 und einem Drehschieber 2. Die Ventilbüchse 1 enthält in üblicher Weise sechs gestoßene Steuernuten 3 bis 8, von denen drei Steuernuten 3, 5, 7 an einen Druckraum 10 und drei weitere Steuernuten 4, 6, 8 an einen Druckraum 11 eines Stell¬ motors 12 angeschlossen sind. Weiter enthält die Ventilbüchse 1 drei mit einer Pumpe verbundene Zulaufbohrungen 13 bis 15. In den Drehschieber 2 sind den Zulaufbohrungen 13 bis 15 gegenüberlie¬ gende Steuernuten 16 bis 18 eingearbeitet. Im Drehschieber 2 be¬ finden sich außerdem Rücklaufnuten 20 bis 22, die über zugehörige Bohrungen 23 bis 25 an eine zentrale,mit dem Öltank in Verbindung stehende Rücklaufbohrung 26 angeschlossen sind.
    [0016] Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nachfolgend die am Umfang dreimal vorhandenen Steuerkanten- und Nutensysteme nur noch jeweils an einem System erwähnt und entsprechend mit Bezugs¬ ziffern versehen. An der der Zulaufbohrung 15 gegenüberliegenden Steuernut 18 befinden sich Zulaufsteuerkanten 27 und 28. Die Zu¬ laufsteuerkante 28 ist in vergrößertem Maßstab aus Fig. 2 zu er¬ sehen, während die Draufsicht auf die Steuernut 18 nach Fig. 5 Steuerfasen 9 und 19 erkennen läßt. Diese Steuerfasen 9 und 19 sind möglichst breit und mit zunehmender Tiefe zum Nutengrund der Steuernut 18 hin ausgeführt. Wird z. B. der Drehschieber 2 in Fig. 2 nach links verdreht, so wird die mit der Ventilbüchse 1 einen Spalt bildende Steuerfase 19 mit fortschreitender Verdre¬ hung geschlossen. Derartige Steuerfäsen 9 und 19 an Zulaufsteuer¬ kanten 27 und 28 sind bekannt. In Fig. 1 sind diese Steuerfasen zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt.*-
    [0017] Nach der Erfindung ist an der in Durchlaßrichtung, z. B. hinter der Zulaufsteuerkante 28, gelegenen Rücklaufnut 20 zur Steuerung des Druckaufbaues folgende Einrichtung vorgesehen: Die Draufsicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 1 zeigt in Fig. 3 in der Mitte der Längserstreckung der Rücklaufnut 20 für die eine Lenkrichtung eine kurvenförmige Einprägung 30 und bei¬ derseits der Einprägung 30 zwei weitere Einprägungen 31 und 32. Diese Einprägungen befinden sich im Drehschieber 2 am Rande der Rücklaufnut 20 und leiten in diese über. Die Einprägungen 30 bis 32 bilden zusammen mit einem umgebenden Steg 33 (Fig. 4) an der Ventilbüchse 1 Strömungsspalte. Die mittlere Einprägung 30 ist verhältnismäßig tief, so daß ein sogenannter Tiefspalt 34 mit großem Querschnitt entsteht. Die seitlichen Einprägungen 31 und 32 sind sehr flach und bilden sogenannte Drosselspalte 35 und 36 mit engem Querschnitt. Für die andere Lenkrichtung sind an der Rücklaufnut 20 dieselben Einprägungen 40, 41 und 42 noch einmal vorgesehen, so daß der zugehörige Tiefspalt 44 bzw. die beiden Drosselspalte 45 und 46 entstehen. Die anhand von einer Rücklauf¬ nut 20 beschriebenen Tief- und Drosselspalte wiederholen sich an den anderen Rücklauf uten 21 und 22 in gleicher Weise. Die unter¬ schiedlichen Strömungsquerschnitte der Tief- 34 und Drossel¬ spalte 36 sind am deutlichsten aus Fig. 2 und Fig. 4 zu entneh¬ men. In Fig. 1 sind am Beispiel der Rücklaufnut 21 die Tief¬ spalte 34 und 44 so gezeichnet, als würden sie in einer Ebene mit den an den Rücklaufnuten 20 und 22 dargestellten, jedoch nicht bezeichneten Drosselspalten liegen.
    [0018] Die Wirkungsweise
    [0019] Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist im folgenden der Druck- ölfluß wiederum nur an einem Steuerkantenpaar erläutert.
    [0020] In der in Fig. 1 bis Fig. 4 gezeigten Neutralstellung des Drehschieberventils kann das Drucköl von der an die Pumpe ange¬ schlossenen Zulaufbohrung 15, über die offene Steuerkante 28, die Steuernut 3 und über den ebenfalls offenen Tiefspalt 34 (Fig. 3 und Fig. 4) zur Rücklaufnut 20 abströmen, über die außerdem ge¬ öffneten Drosselspalte 35 und 36 kann gleichzeitig eine ent¬ sprechend kleine ölmenge in die Rücklaufnut 20 abströmen. Von der P.ücklaufnut 20 gelangt das Drucköl über die Bohrung 23 zur zen¬ tralen Rücklaufbohrung 26. Letztere steht mit dem Öltank in Ver¬ bindung. Sämtliche Tief- 34 und Drosselspalte 35 sind dabei so dimensioniert, daß sie in Neutralstellung einen Strömungswider¬ stand von nicht mehr als 1,5 bis 2,0 bar erzeugen. Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen einen in Pfeilrichtung nach rechts gegen die Ventilbüchse 1 verdrehten Drehschieber 2. Bei. der Ver¬ drehung wird die Zulaufsteuerkante 27 allmählich geschlossen, während sich die Zulaufsteuerkante 28 weit öffnet. Das über die Zulaufbohrung 15 herangeführte Drucköl kann über die Steuernut 3 in den Druckraum 10 des Stellmotors 12 einströmen. Die Druckan- regelung erfolgt hierbei zunächst über die Steuerfase 9 sowie den Tiefspalt 34 und die beiden Drosselspalte 35 und 36 auf folgende Weise:
    [0021] Bei der Verdrehung des Drehschiebers werden zunächst der Tief¬ spalt 34 und die Steuerfase 9 (Fig. 6, abnehmende Spalttiefe!) geschlossen. Dies geschieht noch im Niederdruckbereich bis etwa 30 bar. Die kurvenförmige Kontur des Tiefspalts 34 sichert zu¬ sammen mit der Steuerfase 9 den gewünschten Verlauf der Ventil¬ kennlinie im Niederdruckbereich. Erfahrungsgemäß treten bei Drücken bis 30 bar im sogenannten Ansteuerbereich noch keine Zischgeräusche auf, so daß die Abregelung an der Steuerfase 9 der Zulau steuerkante 277 unmittelbar in die entlastete Steuer¬ nut 8 erfolgen kann, über diese Steuernut 8 wird das aus dem Druckraum 11 ausgeschobene ölvolumen geführt. Von der Steuer¬ nut 8 strömt das öl über einen weit geöffneten Tiefspalt 44 (Fig. 7) in die Rücklauf ut 22 und von dieser über die Boh¬ rung 25 in die zentrale Rücklaufbohrung 26 und damit in den Öltank zurück. Nachdem die Zulaufsteuerkante 27 bzw. der Tief¬ spalt 34 durch den Steg 33 (Fig. 7 und Fig. 8) ganz geschlossen ist, erfolgt die weitere Druckanregelung nur noch über die Dros¬ selspalte 35 und 36 an der Rücklaufnut 20. Diese weitere Druck¬ anregelung vollzieht sich" ir.. Hochdruckbereich, oberhalb der vor¬ genannten 30 bar. Im Bereich oberhalb von 30 bar ist die "Zisch¬ empfindlichkeit" beim Abregein in den nicht aufgestauten Rück¬ lauf besonders hoch. Die Zischgeräusche werden jedoch mit Hilfe der Drosselspalte wie folgt unterdrückt:
    [0022] Nach Fig. 7 und Fig. 8 ist der Tiefspalt 34 vollkommen über¬ deckt bzw. geschlossen, während ein schmaler Schlitz der Drossel¬ spalte 35 und 36 noch geöffnet ist. Die Abregelung von der Steuer¬ nut 3 zur Rücklaufnut 20 erfolσt nunmehr über eine Verhältnis- mäßig lange Drosselstrecke "s" . Auf dieser langen Drosselstrecke baut sich der Druck in einer Laminarströmung von z. B. 100 bar auf 20 bar ab und es entstehen daher keine Ausströmgeräusche am Eintritt in die Rücklaufnut 20. Die Drosselstrecke wird dabei um so länger, je größer der Verdrehwinkel des Drehschiebers 2 ist. Bei Maximaldruck sind die Drosselspalte 35 und 36 ganz ge¬ schlossen.
    [0023] Bezugszeichen
    [0024] 1 Ventilbüchse 24 Radialbohrung
    [0025] 2 Drehschieber 25 Radialbohrung
    [0026] 3 Steuemut 26 Rücklaufbohrung
    [0027] 4 Steuernut 27 Zulaufsteuerkante
    [0028] 5 Steuemut 28 Zulaufsteuerkante
    [0029] 6 Steuernut 29 -
    [0030] 7 Steuemut 30 kurvenförmige Einprägung
    [0031] 8 Steuernut 31 flache Einprägung
    [0032] 9 Steuerfase 32 flache Einprägung
    [0033] 10 Druckraum 33 Steg
    [0034] 11 •Druckraum 34 Tiefspalt
    [0035] 12 '- 35 Drosselspalt
    [0036] 13 Zulaufbohrung 36 Drosselspalt
    [0037] 14 Zulaufbohrung 37 -
    [0038] 15 Zulaufbohrung 38 -
    [0039] 16 Steuernut 39 -
    [0040] 17 Steuernut 40 kurvenförmige Einprägung
    [0041] 18 Steuernut 41 flache Einprägung
    [0042] 19 Steuerfase 42 flache Einprägung
    [0043] 20 Rücklaufnut 43 -
    [0044] 21 Rücklaufnut 44 Tiefspalt
    [0045] 22 Rücklaufnut 45 Drosselspalt
    [0046] 23 Radialbohrung 46 Drosselspalt
    权利要求:
    ClaimsA n s p r ü c h e
    1. Drehschieberventil für hydraulische Hilfskraftlenkungen von Kraftfahrzeugen mit folgenden Merkmalen: eine in einem Lenkgehäuse gelagerte Ventilbüchse umschließt einen Drehschieber; zur Verteilung des Drucköls auf einen Stellmotor sind an der Ventilbüchse und am Drehschieber einander zugewandte Steuer¬ nuten mit Steuerkanten eingearbeitet; die Steuerkanten am Drehschieber sind mit Steuerfasen ver¬ sehe ; in der Neutralstellung des Drehschieberventils besteht zwi¬ schen einem Zulaufanschluß und einem Rücklaufanschluß eine nahezu ungedrosselte Verbindung; in der Auslenkstellung erfolgt ein gesteuerter Druckaufbau in dem jeweils aktiven Druckraum des Stellmotors durch ge¬ zieltes Abregein eines Teiles des Zulaufstromes an den Steuerkanten, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale: die in Durchflußriσhtung hinter den Zulaufsteuerkanten (z. B. 28) gelegene Rücklaufnut (20) im Drehschieber (2) ist (in jeder Drehrichtung) auf einem Teil ihrer Länge mit einem Tiefspalt (34) versehen und die Rücklaufnut (20) weist von dem Tiefspalt (34) räumlich getrennte Drosselspalte (35 und 36) auf, die in Umfangsrich- tung länger als die Tiefspalte (34) sind.
    2. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Drosselspalte (35 und 36) mit der Ven¬ tilbüchse (1) einen Umfangsspalt mit geringer Höhe bilden und beiderseits des Tiefspaltes (34) angeordnet sind.
    3. Drehschieberventil nach Anspruch I oder 2, dadurch e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß in Auslenkstellung (z. B. nach rechts) des Drehschiebers (2) die den entlasteten Druσkraum (11) steuernde Steuerfase (9) der Zulaufsteuerkante (27) mit dem Tief¬ spalt (34) im Niederdruckbereich geschlossen wird.
    4. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rücklaufnut (20) über eine Radialboh¬ rung (23) mit einer zentralen Rücklaufbohrung (26) des Drehschie¬ bers (2) an den Öltank angeschlossen ist.
    5. Drehschieberventil nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Tiefspalt (34) in Auslenkrichtung des Drehschiebers (2) eine kurvenförmige Kontur aufweist.
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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