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Dokumentenidentifikation DE102005043673A1 22.03.2007
Titel Lenkungsdämpfer
Anmelder Hugo Benzing GmbH & Co. KG, 70825 Korntal-Münchingen, DE
Vertreter Jeck · Fleck · Herrmann Patentanwälte, 71665 Vaihingen
DE-Anmeldedatum 14.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005043673
Offenlegungstag 22.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.03.2007
IPC-Hauptklasse F16F 9/34(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B62D 5/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B62D 7/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   F16F 9/516(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenkungsdämpfer mit einem Druckminderungsventil (1), das einen in einem Ventilkörper (10) zum Variieren eines Strömungsquerschnitts beweglich gelagerten, mit einer ersten Federkraft beaufschlagten Stößel (11) aufweist, wobei zum Variieren des Strömungsquerschnittes eine Außenkontur im Bereich des Außenumfangs des Stößels (11) und eine Innenkontur im Bereich des Innenumfangs des Ventilkörpers (10) einen Spalt mit in Abhängigkeit eines anstehenden Fluiddrucks variabler Breite bilden. Das Lenkverhalten wird dadurch begünstigt, dass die Außenkontur oder die Innenkontur als schräg oder gekrümmt zur Bewegungsrichtung des Stößels (11) entgegen der ersten Federkraft nach außen sich erweiternde Regelfläche (14, 14', 14'') ausgebildet ist, dass die Innenkontur oder die Außenkontur an einer Ventilplatte (12, 12') ausgebildet ist, die mittels einer der ersten Federkraft entgegengerichteten zweiten Federkraft an einem Überstand (18) des Innenumfangs des Ventilkörpers (10) oder an einem Vorsprung (17) des Außenumfangs des Stößels (11) abgestützt ist, und dass der Stößel (11) bei einem Hinstrom (s) des Fluids entgegen der ersten Federkraft auslenkbar ist und die Ventilplatte (12, 12') bei einem Rückstrom (v) entgegen der zweiten Federkraft auslenkbar ist (Fig. 1A).

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenkungsdämpfer mit einem Druckminderungsventil, das einen in einem Ventilkörper zum Variieren eines Strömungsquerschnitts beweglich gelagerten, mit einer ersten Federkraft beaufschlagten Stößel aufweist, wobei zum Variieren des Strömungsquerschnittes eine Außenkontur im Bereich des Außenumfangs des Stößels und eine Innenkontur im Bereich des Innenumfangs des Ventilkörpers einen Spalt mit in Abhängigkeit eines anstehenden Fluiddrucks variabler Breite bilden.

Ein derartiger Lenkungsdämpfer wird (ohne vorliegenden druckschriftlichen Beleg) als bekannt angenommen. Bei einem derartigen hydraulischen Lenkungsdämpfer ist es schwierig, die Strömungsverhältnisse genau zu steuern, um ein bedienerfreundliches Lenkverhalten zu gewährleisten. Das Fluid bzw. das Hydraulikmedium (meist Öl) wird dabei in der Regel über ein steuerndes Druckminderungsventil geleitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lenkungsdämpfer der eingangs genannten Art bereitzustellen, der zur Optimierung des Lenkverhaltens beiträgt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Außenkontur oder die Innenkontur als schräg oder gekrümmt zur Bewegungsrichtung des Stößels entgegen der ersten Federkraft nach außen sich erweiternde Regelfläche ausgebildet ist, dass die Innenkontur oder die Außenkontur an einer mittels einer der ersten Federkraft entgegengerichteten zweiten Federkraft an einem Überstand des Innenumfangs des Ventilkörpers oder an einem Vorsprung des Außenumfangs des Stößels abgestützt ist, und dass der Stößel bei einem Hinstrom des Fluids entgegen der ersten Federkraft auslenkbar ist und die Ventilplatte bei einem Rückstrom des Fluids entgegen der zweiten Federkraft auslenkbar ist.

Mit diesen Maßnahmen wird der Spalt zwischen der Außenkontur und der Innenkontur über die gebildete Regelfläche sowie den in seiner axialen Richtung beweglichen Stößel einerseits und die Ventilplatte andererseits zum Steuern des Strömungsquerschnitts bzw. des Durchflusses an die erforderlichen Lenkbedingungen bei zuverlässiger Funktion genau anpassbar. Der Ausdruck Ventilplatte umfasst hierbei auch plattenähnliche Elemente, die beispielsweise hülsenförmig sein können.

Hierbei bestehen verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten darin, dass die Spaltbreite zwischen der Außenkontur und der Innenkontur auf eine fluiddurchlässige Minimalspaltbreite oder den Wert Null eingestellt ist, wenn sowohl der Stößel als auch die Ventilplatte durch die erste bzw. zweite Federkraft in ihre Anschlagposition an dem Vorsprung bzw. dem Überstand, d.h. in die Ruhelage gebracht sind.

Ist vorgesehen, dass die erste Federkraft höher als die zweite Federkraft ist, so kann die Auslösung bzw. Verstellung der Spaltbreite beim Hin- und Rückstrom mit unterschiedlicher Empfindlichkeit vorgegeben werden.

Verschiedene weitere Ausgestaltungsvarianten, die unterschiedliche konstruktive Aufbauten bei ähnlicher Funktion ermöglichen, bestehen darin, dass die Regelfläche an dem Innenumfang der Ventilpatte entgegen der ersten Federkraft angeordnet ist, wenn diese an dem Überstand des Innenumfangs des Ventilkörpers abgestützt ist, oder an dem Außenumfang der Ventilplatte in Richtung der ersten Federkraft, wenn diese an dem Vorsprung abgestützt ist.

Weitere konstruktive Aufbauvarianten bestehen darin, dass die Regelfläche an einer in Richtung der ersten Federkraft liegenden Flanke des Vorsprungs am Stößel oder an einer entgegen der Richtung der ersten Federkraft liegenden Flanke des Überstandes am Ventilkörper angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1A bis 1C ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Druckminderungsventil eines Lenkungsdämpfers ausschnittsweise im Längsschnitt unter verschiedenen Strömungsbedingungen,

2 eine Kennlinie einer mit dem erfindungsgemäßen Druckminderungsventil darstellbaren Drosselkurve,

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines weiteren Druckminderungsventils, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den 1A bis 1C eine Regelfläche am Ventilkörper ausgebildet ist, und eine Ventilplatte an einem Stößel abgestützt ist,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Druckminderungsventil, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den 1A bis 1C die Regelfläche an der Ventilplatte ausgebildet ist und

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Druckminderungsventil, bei dem im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach den 1A bis 1C die Ventilplatte die Regelfläche aufweist und am Stößel abgestützt ist.

In den 1A bis 1C ist ein Ausschnitt eines Druckminderungsventils eines Lenkungsdämpfers in verschiedenen Arbeitsstellungen im Längsschnitt dargestellt, wobei ein in einem inneren Hohlraum eines Ventilkörpers 10 axial in Längsrichtung bewegbarer Stößel 11 relativ zu einer ihn vorzugsweise ringförmig umgebenden Ventilplatte 12 unterschiedliche Stellungen einnimmt, so dass sich unterschiedliche Strömungsquerschnitte im Spaltbereich zwischen einer Innenkontur der Ventilplatte 12 und einer eine Regelfläche 14 bildenden Außenkontur des Stößels 11 und damit verschiedene Querschnitte eines Hydraulik-Ölstroms 13 ergeben.

Wie 1A zeigt, kann die Spaltbreite zwischen der Innenkontur der Ventilplatte 12 und der Regelfläche 14 in einer Endstellung des Stößels 11 und der Ventilplatte 12 in der diese gegen einen jeweiligen (nicht gezeigten) Anschlag gedrückt sind, einen vorgegebenen minimalen Strömungsquerschnitt zulassen oder alternativ auf den Wert Null begrenzt sein. Die Endstellung des Stößels 11 wird dabei mittels der Federkraft einer ersten Feder bzw. Ventilfeder 15 bewirkt, die dem Ölstrom 13 in dessen Hinströmrichtung gemäß den in 1A und 1B eingetragenen Strömungspfeilen entgegengerichtet ist. Die Ventilfeder 15 ist dabei einerseits an ihrem den Stößel 11 abstützenden Ende an einer flanschartigen Anschlagfläche eines nach außen tretenden, vorzugsweise ringförmigen Vorsprungs 17 des Stößels 11 und andererseits an einer (nicht gezeigten) Gegenanschlagsfläche abgestützt, die vorzugsweise ortsfest in dem Ventilkörper 10 ausgebildet ist. An der von der Ventilfeder 15 in Richtung der Federkraft abgewandten Flanke ist der Vorsprung 17 schräg bzw. konusförmig oder alternativ auch konvex oder konkav gekrümmt ausgebildet, wobei er sich entgegen der Richtung der Federkraft erweitert. Die Ventilplatte 12 ist mittels einer zweiten Feder in Form einer Rücklauffeder 16 gegen eine ebenfalls flanschartige Anschlagfläche bzw. einen Überstand 18 gedrückt und steht mit einem Abschnitt nach innen über den Überstand 18 bis (in der Ruhelage) an oder in die Nähe der Regelfläche 14 vor, um die minimale Spaltbreite zu definieren, wobei eine rundum laufende Kante der Ventilplatte 12 der Regelfläche 14 am nächsten liegt. Übersteigt der Strömungsdruck bzw. Fluiddruck die erste Federkraft in Hinströmrichtung, wird der Stößel 11 in Richtung des Pfeils s entgegen dieser Federkraft ausgelenkt, so dass sich die Spaltbreite bzw. der Strömungsquerschnitt vergrößert, wie 2 zeigt. Die gezeigte Kennlinie K entsteht durch das Zusammenspiel von Bypassöffnung und Federrate der Ventilfeder. In einem anderen Fall kann beispielsweise eine S-förmige Kennlinie erzeugt werden.

Wie 1C zeigt, wird die Ventilplatte 12 bei einem Rückwärtsstrom des Hydrauliköls von ihrem an dem Überstand 18 gebildeten Anschlag entgegen der Federkraft der Rücklauffeder 16 wegbewegt, wenn der Öldruck in Rückwärtsrichtung die Federkraft der Rücklauffeder 16 übersteigt. Die Rücklaufbewegung ist in 1C mit einem Pfeil v gekennzeichnet, während die Bewegungsrichtung des Stößels 11 beim Hinstrom in 1B mit einem Pfeil s gekennzeichnet ist. Vorliegend ist die Federkraft der Ventilfeder 15 größer gewählt als die Federkraft der Rücklauffeder 16, so dass für den Hinstrom ein größerer Druck erforderlich ist, um den Spalt zu öffnen, als für dne Rückstrom. Durch den Spalt wird eine Bypassöffnung bis zu einer vorgebbaren Maximalgröße des Strömungsquerschnitts gebildet.

Durch die Federrate der Ventilfeder 15, die Regelfläche 14 und die Größe der Bypassöffnung wird eine spezifische Kennlinie für eine Drosselkurve erzeugt, die beispielsweise in 2 gezeigt ist. Der anstehende Ölstrom bzw. Öldruck ist in Ordinatenrichtung aufgetragen, während der Volumenstrom in Abszissenrichtung aufgetragen ist.

Verschiedene Ausgestaltungsvarianten des Aufbaus zum Ändern des Strömungsquerschnitts bzw. der Bypassöffnung sind in den 3 bis 5 dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist die von der Ventilfeder 15 abgewandte Flanke des Vorsprungs 17 am Außenumfang des Stößels 11 ebenfalls als rechtwinklig zur Bewegungsachse verlaufende Anschlagsfläche für die Ventilplatte 12' ausgebildet, die bei diesem Ausführungsbeispiel mit der geringeren Federkraft der Rücklauffeder 16 gegenüber der Ventilfeder 15 also an dem Stößel 11 abgestützt ist und mit ihrem über den Vorsprung 17 hinausragenden Außenabschnitt den Spalt des Strömungsquerschnitts begrenzt, der andererseits durch die an der Innenseite des Ventilkörpers 10 an dem Überstand 18 ausgebildete Regelfläche 14' begrenzt ist. Dabei ist die Regelfläche 14 an der entgegen der Richtung der Federkraft der Ventilfeder 15 liegenden Flanke des Überstands 18 angeordnet und erweitert sich entgegen der Richtung der Federkraft, d.h. in Richtung des Hinstroms, wie in 3 gezeigt.

Im Unterschied zu 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 die Ventilplatte 12 wiederum an dem an der Innenseite des Ventilkörpers 10 gebildeten Überstand 18 unter Wirkung der Rücklauffeder 16 angeschlagen und weist auf ihrer in Hinströmrichtung vorderen Flankenseite selbst die Regelfläche 14'' auf. Gegen die Regelfläche 14'' ragt der Vorsprung 17 von dem Außenumfang des Stößels 11 vor, um die Spaltbreite des Strömungsquerschnitts bzw. die Bypassöffnung zu begrenzen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 ist die Ventilplatte 12' wiederum mit der schwächeren Federkraft der Rücklauffeder 16 gegen eine in Hinströmrichtung hintere Anschlagfläche des Vorsprungs 17 gedrückt und weist selbst auf ihrer bezüglich der Hinströmrichtung abgelegenen Rückflanke die Regelfläche 14'' auf, die an einem vortretenden Außenabschnitt der Ventilplatte 12' ausgebildet ist. Zur Begrenzung des Strömungsquerschnitts bzw. der Bypassöffnung ragt ein Überstand 18 von der Innenseite des Ventilkörpers 10 zur Regelfläche 14'' vor.

Die Wirkungsweise zur Spaltvergrößerung in Hinströmrichtung einerseits und Rückströmrichtung andererseits kann wiederum mittels der Federkräfte der Ventilfeder 15 und der Rücklauffeder 16 in Abstimmung auf die Regelfläche 14' bzw. 14'' erfolgen, die entsprechend den zu steuernden Strömungen und Drücken ausgelegt werden. Mit diesen Maßnahmen wird eine Optimierung der Lenkungsdämpfung mit exakter Abstimmung erreicht. Beispielsweise bildet eine derartige Lenkungsdämpfung ein wesentliches Aggregat bei einer Zahnstangenlenkung.


Anspruch[de]
Lenkungsdämpfer mit einem Druckminderungsventil (1), das einen in einem Ventilkörper (10) zum Variieren eines Strömungsquerschnitts beweglich gelagerten, mit einer ersten Federkraft beaufschlagten Stößel (11) aufweist, wobei zum Variieren des Strömungsquerschnittes eine Außenkontur im Bereich des Außenumfangs des Stößels (11) und eine Innenkontur im Bereich des Innenumfangs des Ventilkörpers (10) einen Spalt mit in Abhängigkeit eines anstehenden Fluiddrucks variabler Breite bilden,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Außenkontur oder die Innenkontur als schräg oder gekrümmt zur Bewegungsrichtung des Stößels (11) entgegen der ersten Federkraft nach außen sich erweiternde Regelfläche (14, 14', 14'') ausgebildet ist,

dass die Innenkontur oder die Außenkontur an einer Ventilplatte (12, 12') ausgebildet ist, die mittels einer der ersten Federkraft entgegengerichteten zweiten Federkraft an einem Überstand (18) des Innenumfangs des Ventilkörpers (10) oder an einem Vorsprung (17) des Außenumfangs des Stößels (11) abgestützt ist, und

dass der Stößel (11) bei einem Hinstrom des Fluids entgegen der ersten Federkraft auslenkbar ist und die Ventilplatte (12, 12') bei einem Rückstrom des Fluids entgegen der zweiten Federkraft auslenkbar ist.
Lenkungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite zwischen der Außenkontur und der Innenkontur auf eine fluiddurchlässige Minimalspaltbreite oder den Wert Null eingestellt ist, wenn sowohl der Stößel (11) als auch die Ventilplatte (12, 12') durch die erste bzw. zweite Federkraft in ihre Anschlagposition an dem Vorsprung (17) bzw. dem Überstand (18) gebracht sind. Lenkungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Federkraft höher als die zweite Federkraft ist. Lenkungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelfläche (14'') an dem Innenumfang der Ventilpatte (12) entgegen der ersten Federkraft angeordnet ist, wenn diese an dem Überstand (18) des Innenumfangs des Ventilkörpers (10) abgestützt ist, oder an dem Außenumfang der Ventilplatte (12) in Richtung der ersten Federkraft, wenn diese an dem Vorsprung (17) abgestützt ist. Lenkungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelfläche (14, 14') an einer in Richtung der ersten Federkraft liegenden Flanke des Vorsprungs (17) am Stößel (11) oder an einer entgegen der Richtung der ersten Federkraft liegenden Flanke des Überstandes (18) am Ventilkörper (10) angeordnet ist.






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