DE4325293A1

DE4325293A1 - Rotary slide valve, in particular for power-assisted steering

Info

Publication number: DE4325293A1
Application number: DE19934325293
Authority: DE
Inventors: Fritz Peter Buehlmaier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2013-07-29
Also published as: DE4325293B4

Abstract

The invention relates to a rotary slide valve (1, 2) with a centring device (24, 25, 28, 29) loaded by the force of a spring (27) and a pressure. In a simple type of construction, the centring device is to be capable of being accommodated inside the rotary slide valve (1, 2) and is to respond in a sensitive manner to pressure changes. According to the invention, the rotary slide (1) has a segment-like extension (15) which engages between radially opposite drivers (16 and 16A) formed by the output shaft (4). Rolling bodies (24) are arranged in recesses (20 to 23) between the extension (15) and the drivers (16, 16A). The rolling bodies (24) are loaded by a pressure ring (25), against which an annular piston (28) presses. The annular piston (28) has an end face which faces a reaction chamber (29) and on which the spring (27) and a variable pressure act. Since the pressure ring (25) has a conical surface (26) inclined to the inside, the rolling bodies (24) are pressed inwards, so that control adjustment of the rotary slide valve (1, 2) is made more difficult as pressure rises in the reaction chamber (29). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehschieberventil, insbesondere für Hilfskraftlenkungen, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Ventilbuchse, die einen Drehschieber umschließt. Diese beiden Ventilbauteile sind zueinander begrenzt verdrehbar angeordnet, da bei steht die Ventilbuchse mit einer Abtriebswelle und der Drehschieber mit einer ein Lenkhandrad tragenden Antriebswelle (Lenkspindel) in Verbindung. Die Antriebs- und die Abtriebswelle sind über einen Drehstab miteinander verbunden und begrenzt zueinan der verdrehbar. Zwischen der Ventilbuchse und dem Drehschieber ist eine Zentriereinrichtung vorgesehen, auf die eine veränderliche Druckkraft einwirkt, die das Aussteuern des Drehschieberventils in Abhängig keit von einer Betriebsgröße erschwert.The invention relates to a rotary slide valve, especially for power steering, with an in a housing mounted valve bushing, the one Encloses rotary valve. These two valve components are rotatably arranged to each other, because is the valve bushing with an output shaft and the rotary valve with a steering wheel load-bearing drive shaft (steering spindle) in connection. The input and output shafts are one Torsion bar connected and limited to each other the rotatable. Between the valve bushing and the A centering device is provided, which is affected by a variable pressure force the control of the rotary slide valve depending size of a company makes it more difficult.

Ein Drehschieberventil mit einer derartigen Zen triereinrichtung ist zum Beispiel aus einer in der DE-OS 24 04 580 beschriebenen Lenkeinrichtung be kannt. Als Zentriereinrichtung sind in Radialbohrun gen der Ventilbuchse diametral gegenüberliegende Kugeln geführt, die in Schrägflächennuten des Dreh schiebers eingreifen. Die Kugeln werden in Abhängig keit von einem fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druck mehr oder weniger stark in die Schrägflächennuten hineingedrückt. Auf diese Weise erhält man eine am Lenkhandrad spürbare Rückwirkungskraft, die den Fahr bahnkontakt bei höheren Geschwindigkeiten verbessert. Außerdem soll sich durch die Zentriereinrichtung die exakte Mitte des Drehschiebers zur Ventilbuchse ein stellen lassen. Die vom Druck einer fahrgeschwindig keitsabhängig angetriebenen Pumpe beaufschlagten Kugeln dichten in ihren Radialbohrungen wegen ihrer Linienberührung nur unzureichend ab, so daß bei ge ringen Pumpendrücken ein feinfühliger Aufbau des Rückwirkungsdruckes kaum möglich erscheint. Außerdem arbeitet die bekannte Zentriereinrichtung nur dann zufriedenstellend, wenn eine äußerst präzise Zuord nung der Schrägflächennuten und Radialbohrungen zum Nutensystem im Drehschieber und der Ventilbuchse ein gehalten wird. Geringste Fertigungsfehler führen näm lich dazu, daß die Kugeln in der Neutralstellung des Drehschieberventils nicht gleichzeitig an beiden Flächen der Schrägflächennuten anliegen, wodurch diese auch kein in beiden Lenkrichtungen ausgegliche nes Rückstellmoment erzeugen können.A rotary slide valve with such a Zen The trier device is, for example, one in the DE-OS 24 04 580 described steering device be knows. As a centering device are in radial drilling diametrically opposite to the valve bushing Balls guided in the bevel grooves of the rotation intervene. The balls are dependent speed from a speed dependent on pressure more or less into the bevel grooves pushed in. This way you get an am Steering handwheel noticeable reaction force, the driving improved rail contact at higher speeds. In addition, by the centering device exact center of the rotary valve to the valve bush let put. The pressure of a driving speed depending on the speed of the driven pump Balls seal in their radial holes because of their Line contact from insufficient, so that at ge Pump pressures wrestle a sensitive structure of the Reaction pressure seems hardly possible. also the known centering device works only then satisfactory if an extremely precise assignment of the inclined surface grooves and radial holes for Groove system in the rotary valve and the valve bush is held. The slightest manufacturing errors lead Lich that the balls in the neutral position of the Rotary slide valve not on both at the same time Surfaces of the inclined surface grooves, whereby this also does not compensate in both steering directions can generate restoring torque.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckbeeinflußbare Zentriereinrichtung für Drehschie berventile zu schaffen, die bei einfacher Bauweise auf Druckänderungen möglichst feinfühlig anspricht.The invention has for its object a centering device for rotary slide which can be influenced by pressure to create valves with a simple design responds as sensitively as possible to changes in pressure.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des An spruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Anspruch 2 enthalten.This task is due to the characteristics of the contractor Proverb 1 solved. An advantageous training is included in claim 2.

Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung hat der mit der Antriebswelle verbundene Drehschieber einen seg mentartigen Fortsatz, der zwischen durch die Ab triebswelle gebildete, radial gegenüberliegende Mit nehmer greift. In Aussparungen zwischen dem Fortsatz und den Mitnehmern sind Wälzkörper angeordnet, über die beim Einleiten eines Lenkmoments innerhalb eines Steuerspiels die Drehkraft von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen wird. Weiterhin ist ein durch eine Feder belasteter Ringkolben vorhanden, der eine Rückwirkungskammer abschließt und der sich über einen Druckring an den Wälzkörpern abstützt. Wird der Ringkolben außer durch die Federkraft über die Rück wirkungskammer, zum Beispiel mit einem fahrgeschwin digkeitsabhängigen Druck, beaufschlagt, so übt dieser über den Druckring auf die Wälzkörper eine Zentrier kraft aus. Die Zentrierkraft wirkt derart, daß ein Gegeneinanderverdrehen von Drehschieber und Ventil buchse zum Ansteuern eines Druckes im zugehörigen Servomotor erschwert wird. Da nach einem Merkmal der Erfindung eine an den Wälzkörpern anliegende Fläche des Druckringes als eine nach innen geneigte Kegel fläche ausgeführt ist, wirkt auf die Wälzkörper eine nach innen gerichtete Kraft, die das Drehschieberven til in der Neutralstellung zu halten versucht. Die Herstellung der Aussparungen für die Aufnahme der Wälzkörper ist dabei gegenüber einem Drehschieberven til ohne zusätzliche Zentriereinrichtung einfach, da lediglich die mit der Abtriebswelle einstückigen Mit nehmer beidseitig zu verkürzen sind.According to the main feature of the invention the rotary valve connected to the drive shaft a seg ment-like extension that between the Ab drive shaft formed, radially opposite Mit taker reaches. In recesses between the extension and the carriers are arranged over rolling elements that when initiating a steering torque within a Control play the torque from the drive shaft the output shaft is transmitted. Furthermore is a ring piston loaded by a spring, the closes a reaction chamber and which over supports a pressure ring on the rolling elements. Will the Ring piston except by the spring force on the back impact chamber, for example with a driving speed pressure-dependent pressure, so it exerts A centering over the pressure ring on the rolling elements out of strength. The centering force acts in such a way that Rotating the rotary valve and valve against each other socket for controlling a pressure in the associated Servo motor is difficult. As for a characteristic of Invention a surface lying on the rolling elements of the pressure ring as an inwardly inclined cone is executed, acts on the rolling elements inward force that the rotary vane til tried to keep in the neutral position. The Production of the cutouts for receiving the The rolling element is opposite a rotary slide valve til easily without additional centering device, because only the one piece with the output shaft subscribers must be shortened on both sides.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung anhand vereinfachter Zeichnungen näher er läutert.Below is an embodiment of the Er invention based on simplified drawings he purifies.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Dreh schieberventil bei weggelassenem Ven tilgehäuse; Figure 1 is a longitudinal section through a rotary slide valve with the valve housing Ven omitted.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig. 1 and

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2. Fig. 3 is a section along the line III-III of FIG. 2.

Das in der Zeichnung dargestellte Drehschieber ventil ist in seinem Grundaufbau bekannt, so daß nachfolgend hauptsächlich auf die für die Erfindung wesentlichen Bauteile eingegangen wird. In einem nicht gezeichneten Ventilgehäuse ist als äußeres Ven tilelement eine Ventilbuchse 1 angeordnet, die einen Drehschieber 2 umschließt. Der Drehschieber 2 ist einteiliges Bauteil einer Antriebswelle 3, die die Funktion einer Lenkspindel hat. Die Ventilbuchse 1 ist mit einer Abtriebswelle 4 verbunden, die ein Lenkritzel trägt. Ein Drehstab 5 verbindet die An triebswelle 3 mit der Abtriebswelle 4, so daß inner halb eines vorgegebenen Steuerspiels eine Relativ verdrehung dieser beiden Wellen gegeneinander mög lich ist. Die Ventilbuchse 1 und der Drehschieber 2 bilden in bekannter Weise ein Drehschieberventil mit zusammenwirkenden Steuernuten. Eine an einen Tank 6 angeschlossene Hochdruckpumpe steht über eine Druck leitung 9 und eine zentrale Ringnut 8 mit Zulaufboh rungen 10 der Ventilbuchse 1 in Verbindung. Beim Ver drehen des Drehschieberventils 1, 2 können die Zu laufbohrungen 10 über die Steuernuten und zugehörige Bohrungen an eine Ringnut 11 bzw. 12 angeschlossen werden, die zu einem nicht gezeichneten Stellmotor führen. Ein Innenraum 13 des Drehschiebers 2 steht über eine Bohrung 14 der Ventilbuchse 1 mit dem Tank 6 in Verbindung.The rotary valve shown in the drawing is known in its basic structure, so that mainly the components essential to the invention are discussed below. In a valve housing, not shown, a valve sleeve 1 is arranged as an outer Ven tilelement, which encloses a rotary valve 2 . The rotary valve 2 is a one-piece component of a drive shaft 3 , which has the function of a steering spindle. The valve bushing 1 is connected to an output shaft 4 which carries a steering pinion. A torsion bar 5 connects to the drive shaft 3 with the output shaft 4 , so that within a predetermined control game a relative rotation of these two shafts against each other is possible Lich. The valve bushing 1 and the rotary valve 2 form a rotary valve with cooperating control grooves in a known manner. A connected to a tank 6 high pressure pump is via a pressure line 9 and a central annular groove 8 with Zulaufboh stanchions 10 of the valve bushing 1 in connection. When rotating the rotary slide valve 1 , 2 , the running bores 10 can be connected via the control grooves and associated bores to an annular groove 11 or 12 , which lead to a servomotor, not shown. An interior 13 of the rotary slide valve 2 is connected to the tank 6 via a bore 14 in the valve bushing 1 .

Nach der Erfindung weist der Drehschieber 2 einen segmentartigen Fortsatz 15 auf, der in radial gegenüberliegende Mitnehmer 16 und 16A eingreift (Fig. 2). Die Mitnehmer 16 und 16A sind einteilig mit dem von der Ventilbuchse 1 umfaßten Teil der Ab triebswelle 4. Durch den Fortsatz 15 und die Mitneh mer 16, 16A entstehen dreieckähnliche Aussparun gen 20, 21, 22 und 23, in welchen Wälzkörper 24 liegen. Bei einer Lenkbewegung wird zum Anregeln des Arbeitsdruckes der mit dem Drehschieber 2 einteilige Fortsatz 15 gegenüber den mit der Ventilbuchse 1 bzw. der Abtriebswelle 4 festen Mitnehmern 16, 16A relativ verdreht. Die Wälzkörper 24 versuchen dabei, nach außen zu gleiten. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, stützt sich an den Wälzkörpern 24 ein Druckring 25 mit einer nach innen gerichteten Kegelfläche 26 ab. Der Druck ring 25 stützt sich an einem durch eine Feder 27 be lasteten Ringkolben 28 ab. Die Feder 27 und der Ring kolben 28 liegen in einer Eindrehung der Ventil büchse 1, so daß eine Rückwirkungskammer 29 entsteht.According to the invention, the rotary slide valve 2 has a segment-like extension 15 which engages in radially opposite drivers 16 and 16 A ( FIG. 2). The drivers 16 and 16 A are in one piece with the part encompassed by the valve bushing 1 from the drive shaft 4 . By extension 15 and the Mitneh mer 16 , 16 A triangular recesses 20 , 21 , 22 and 23 arise in which rolling elements 24 are. During a steering movement, to regulate the working pressure, the extension 15 , which is in one piece with the rotary valve 2 , is relatively rotated relative to the drivers 16 , 16 A, which are fixed with the valve bushing 1 or the output shaft 4 . The rolling elements 24 try to slide outwards. As can be seen from FIG. 3, a pressure ring 25 with an inwardly directed conical surface 26 is supported on the rolling elements 24 . The pressure ring 25 is supported on a ring piston 28 loaded by a spring 27 be. The spring 27 and the ring piston 28 are in a recess of the valve sleeve 1 , so that a reaction chamber 29 is formed.

Die in Fig. 1 gezeichnete Druckleitung 9 steht außer mit der zentralen Ringnut 8 über ein Magnetven til 30 und eine Leitung 31 mit der Rückwirkungskam mer 29 in Verbindung. Damit sich in der Leitung 31 ein Druck aufbauen kann, sieht man noch eine Blende 32 vor. Bei niedriger Fahrgeschwindigkeit ist das Magnetventil 30 geschlossen. Bei einer Relativ verdrehung des Drehschiebers 2 gegenüber der Ventil buchse 1 muß zum Ansteuern des Stellmotors lediglich der Drehstab 5 verdreht werden, wozu noch die Axial kraft des federbelasteten Druckringes 15 durch die nach außen bewegten Wälzkörper kommt.The pressure line 9 shown in Fig. 1 is apart from the central annular groove 8 via a Magnetven valve 30 and a line 31 with the Rückwirungskam mer 29 in connection. So that a pressure can build up in line 31 , an orifice plate 32 is also provided. The solenoid valve 30 is closed at a low driving speed. With a relative rotation of the rotary valve 2 relative to the valve bushing 1 , only the torsion bar 5 has to be rotated in order to actuate the servomotor, for which purpose the axial force of the spring-loaded pressure ring 15 comes through the rolling elements moved outwards.

Fährt man mit höherer Geschwindigkeit, dann öff net das Magnetventil 30 und es fließt über die Lei tung 31 ein geschwindigkeitsabhängiger Ölstrom zur Rückwirkungskammer 29. Der durch die Blende 32 er zeugte Staudruck wirkt dabei in der Kammer 29 als Rückwirkungsdruck auf eine federseitige Stirnfläche des Ringkolbens 28. Dieser Rückwirkungsdruck addiert sich zur Kraft der Feder 27 hinzu, wobei die Wälz körper 24 durch die Kegelfläche des Druckringes 25 nach innen gedrückt werden. Um die Zentrierkraft zu überwinden und das Drehschieberventil auszusteuern, benötigt der Fahrer jetzt mehr Handkraft, so daß die Wälzkörper nach außen gleiten. Diese von der Fahrge schwindigkeit abhängige, zusätzlich zu überwindende Verdrehkraft vermittelt bei schneller Fahrt das soge nannte Lenkgefühl. Die Hilfskraftlenkung fühlt sich steifer an. Zur Begrenzung des Rückwirkungsdruckes kann man ein Abschneidventil 33 vorsehen.If you drive at a higher speed, then the solenoid valve 30 opens and a speed-dependent oil flow flows to the reaction chamber 29 via the line 31 . The back pressure generated by the orifice 32 acts in the chamber 29 as a reaction pressure on a spring-side end face of the annular piston 28 . This reaction pressure is added to the force of the spring 27 , the rolling body 24 being pressed inwards by the conical surface of the pressure ring 25 . In order to overcome the centering force and to control the rotary slide valve, the driver now needs more manual force so that the rolling elements slide outwards. This speed, which is dependent on the driving speed and must also be overcome, conveys the so-called steering feel when driving at high speed. The power steering feels stiffer. A cut-off valve 33 can be provided to limit the reaction pressure.

BezugszeichenlisteReference list

1 Ventilbuchse
2 Drehschieber
3 Antriebswelle
4 Abtriebswelle
5 Drehstab
6 Tank
7 Hochdruckpumpe
8 zentrale Ringnut
9 Druckleitung
10 Zulaufbohrung
11 Ringnut
12 Ringnut
13 Innenraum von 2
14 Bohrung
15 segmentartiger Fortsatz
16 Mitnehmer
16A Mitnehmer
17 -
18 -
19 -
20 Aussparung
21 Aussparung
22 Aussparung
23 Aussparung
24 Wälzkörper
25 Druckring
26 Kegelfläche
27 Feder
28 Ringkolben
29 Rückwirkungskammer
30 Magnetventil
31 Leitung
32 Blende
33 Abschneidventil. 1 valve socket
2 rotary valves
3 drive shaft
4 output shaft
5 torsion bar
6 tank
7 high pressure pump
8 central ring groove
9 pressure line
10 inlet bore
11 ring groove
12 ring groove
13 interior of 2
14 hole
15 segment-like extension
16 carriers
16 A driver
17 -
18 -
19 -
20 recess
21 recess
22 recess
23 recess
24 rolling elements
25 pressure ring
26 conical surface
27 spring
28 ring pistons
29 reaction chamber
30 solenoid valve
31 line
32 aperture
33 cut-off valve.

Claims

1. Rotary slide valve, in particular for hydraulic power steering systems, with the following features:

- A valve bushing ( 1 ) mounted in a housing encloses a rotary slide valve ( 2 );
- The valve bushing ( 1 ) is connected to an output shaft ( 4 ) and the rotary valve ( 2 ) with a drive shaft carrying a steering wheel ( 3 ) in connection;
- The drive ( 3 ) and the output shaft ( 4 ) are connected to one another with a torsion bar ( 13 ) and can be rotated to a limited extent;
- A centering device ( 24 , 25 , 28 , 29 ) is provided between the valve bushing ( 1 ) and the rotary valve ( 2 );
- A variable pressure force acts on the centering device, which makes it difficult to control the rotary slide valve ( 1 , 2 ) depending on an operating variable,

characterized by the following features:

- The rotary valve ( 2 ) has a segment-like extension ( 15 ) which engages between the shaft ( 4 ) formed by the output shaft and radially opposite driver ( 16 and 16 A);
- Between the extension ( 15 ) and the Mitneh men ( 16 , 16 A) recesses ( 20 , 21 , 22 , 23 ) are provided for receiving the rolling elements ( 24 );
- A by a spring ( 27 ) loaded Ringkol ben ( 28 ) closes a reaction chamber ( 29 ) and
- The annular piston ( 28 ) is supported by a pressure ring ( 25 ) on the rolling elements ( 24 ).

2. Rotary slide valve with a centering device according to claim 1, characterized in that the pressure ring ( 25 ) bearing against the rolling elements ( 24 ) has an inwardly inclined conical surface ( 26 ).