CH682318A5 - - Google Patents

Description

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CH 682 318 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Lenkeinheit mit einem eine Druckkammer aufweisenden Gehäuse, wobei die Druckkammer an einer Stirnseite eine Öffnung aufweist, durch die eine drehbeweglich gelagerte Lenksteuereinrichtung nach aussen geführt ist und die Öffnung mit Hilfe eines Dichtringes nach aussen abgedichtet ist.

Eine derartige Lenkeinheit wird von der Anmelderin unter dem Namen «OSP» vertrieben. Derartige Lenkeinheiten werden im «Downstream»-Betrieb verwendet, d.h. die Lenkeinheit befindet sich in Reihe zwischen einer Pumpe und weiteren nachgeschalteten hydraulischen Einrichtungen. In der Druckkammer befindet sich eine Hydraulikflüssigkeit, die unter einem gewissen Druck steht, nämlich dem Versorgungsdruck der nachgeschalteten hydraulischen Einrichtungen. Durch die Lenksteuereinrichtung, beispielsweise eine mit einer Lenksäule verbundenen Schieber, werden verschiedene Steueröffnungen freigegeben oder verschlossen, um die Hydraulikflüssigkeit zu Hydraulikmotoren gelangen zu lassen, die letztendlich die Räder bewegen. Wenn der Druck in der Druckkammer ansteigt, wird der Dichtring stärker belastet. Die Reibung zwischen der Lenksteuereinrichtung und dem Dichtring wird erhöht. Der Verschleiss des Dichtrings, der durch eine Bewegung der Lenksteuereinrichtung, d.h. durch eine Drehung der Lenksäule, bewirkt wird, vergrössert sich. Darüber hinaus wird die Bedienung der Lenksteuereinrichtung durch das höhere Reibungsmoment erschwert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkeinheit anzugeben, die bei einfacher Montage eine höhere Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe wird bei einer Lenkeinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zwischen dem Dichtring und der Druckkammer ein einstückig ausgebildeter Druckreduktionsring vorgesehen ist, der die Lenksteuereinrichtung umgibt, dass zwischen dem Druckreduktionsring und dem Dichtring ein Flüssigkeitssammelraum mit Abfluss vorgesehen ist und dass der Druckreduktionsring einen umlaufenden, flanschartigen Vorsprung aufweist, der an der Stirnseite der Druckkammer dichtend anliegt. Aus US-PS 3 044 785 ist es bekannt, bei einer in Axialrichtung bewegbaren Kolbenstange zur Entlastung eines Dichtungsrings eine die Kolbenstange umgebende metallische Buchse zwischen der Druckkammer und dem Dichtungsring vorzusehen, an dem die Hydraulikflüssigkeit vorbeifliessen kann. Zwischen der metallischen Buchse und dem Dichtungsring ist eine Abflussmöglichkeit für die Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Die metallische Buchse ist aus relativ vielen Teilen aufgebaut. Die Montage ist schwierig. Darüber hinaus hat die bekannte Abdichtung einen relativ hohen Raumbedarf.

Erfindungsgemäss erfordert der neue Druckreduktionsring nur unwesentlich mehr Platz in der Lenksteuereinrichtung als der bisher dort vorgesehene Dichtring. Er wird durch den in der Druckkammer herrschenden Druck automatisch an der Stirnseite der Druckkammer fixiert. Der Druckreduktionsring ist einstückig ausgebildet, so dass sich die

Montage im Gegensatz zu der Dichtungsanordnung nach US-PS 3 044 785 ganz erheblich vereinfacht. Der Druckreduktionsring muss nämlich lediglich von innen an die Stirnseite der Druckkammer angelegt werden. Danach kann die Lenksteuereinrichtung, wie bisher auch, durch die Öffnung nach aussen geschoben werden. Der Druckreduktionsring hat die Wirkung, dass er den Druck auf den Dichtring durch eine Drosselwirkung zwischen sich und der Lenksteuereinrichtung vermindert. Steigt der Druck in der Druckkammer an, vergrössert sich der Flüssigkeitsstrom, der zwischen Druckreduktionsring und Lenksteuereinrichtung in den Flüssigkeitssammelraum gelangt. Damit wird automatisch der Druckabfall, der durch die Drosselwirkung des Druckreduktionsringes entsteht, vergrössert. Die Druckbelastung auf den Dichtring kann also gering gehalten werden.

Mit Vorteil ist der Innendurchmesser des Druckreduktionsrings am druckkammerseitigen Ende auf einem Teil seiner Länge konusartig vergrössert, während er auf der übrigen Länge annähernd konstant ist. Der Flüssigkeitssammelraum umgibt den Druckreduktionsring bis annähernd zum flanschartigen Vorsprung. Der Druckreduktionsring ist also von aussen im grössten Teil seiner Längsausdehnung vom Druck im Flüssigkeitssammelraum beaufschlagt. Steigt der Druck im Flüssigkeitssammelraum an, wird der Druckreduktionsring radial nach innen zusammengepresst, wodurch sich die Drosselwirkung im Ringspalt zwischen Druckreduktionsring und Lenksteuereinrichtung vergrössert. Dadurch vergrössert sich der Druckabfall über den Druckreduktionsring, wodurch der Druck im Flüssigkeitssammelraum wieder sinkt. Durch die Vergrös-serung des Innendurchmessers des Druckreduktionsrings am druckkammerseitigen Ende kann ein Effekt ausgeglichen werden, der sich dadurch ergibt, dass sich der Innendurchmesser des Druckreduktionsrings bei sehr grossen Drücken geringfügig verkleinert. Durch die konusartige Ausbildung des Innendurchmessers auf einem Teil seiner Länge wird verhindert, dass sich bei der entsprechenden Verringerung des Innendurchmessers eine Berührung zwischen Druckreduktionsring und Lenksteuereinrichtung ergibt.

Die konusartige Innendurchmesservergrösserung weist eine Steigung in der Grössenordnung von 1:100 auf. Beispielsweise wird der Innendurchmesser über eine Länge von 2 mm um 20 jim vergrössert.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lenksteuereinrichtung über ein Axiallager an der Stirnseite der Druckkammer abgestützt, wobei der Vorsprung des Druckreduktionsrings zwischen Stirnseite und Axiallager eingespannt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Druckreduktionsring zusätzlich an der Stirnseite der Druckkammer fixiert ist. Damit ist gewährleistet, dass auch ein grösserer Druck in der Druckkammer nicht in der Lage ist, den Druckreduktionsring weiter in die Öffnung hineinzupressen und damit die Reibung zwischen der Lenksteuereinrichtung und dem Druckreduktionsring zu erhöhen. Vielmehr erlaubt die zusätzliche Festlegung des Druckreduktionsrings an der Stirnseite der Druck-

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kammer, dass der Drosselspalt zwischen Druckreduktionsring und Lenksteuereinrichtung im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Mit Vorteil ist das Axiallager als Wälzlager ausgebildet, wobei zwischen dem Druckreduktionsring und den Rollenelementen des Lagers eine Wälzplatte aus steifem Material vorgesehen ist. Damit wird vermieden, dass bei Bewegung der Lenksteuereinrichtung gegenüber dem Gehäuse eine Reibung zwischen der Lenksteuereinrichtung und dem flanschartigen Vorsprung des Druckreduktionsrings auftritt. Die Wälzplatte aus steifem Material erlaubt trotz der einzelnen Wälzelemente eine gleich-massige Druckverteilung auf den flanschartigen Vorsprung des Druckreduktionsrings.

Bevorzugterweise ist auf der dem Axiallager zugewandten Seite des Druckreduktionsrings eine Zentriereinrichtung für das Axiallager vorgesehen. Diese Zentriereinrichtung bewirkt, dass der Druckreduktionsring zentrisch in dem Axiallager angeordnet ist. Da der Druckreduktionsring im wesentlichen zentrisch in der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist, ergibt sich damit automatisch eine relativ gute Zentrierung des Axiallagers in bezug auf die Öffnung.

Dabei ist bevorzugt, dass die Zentriereinrichtung durch einen umlaufenden Zentriervorsprung gebildet ist. Dieser verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem Axiallager und der Lenksteuereinrichtung, was den Verschleiss vermindert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens eine umlaufende Rille in der radialen Innenfläche des Druckreduktionsrings vorgesehen. Die Rille vermindert die wirksame Fläche, über die der Druckreduktionsring mit der Lenksteuereinrichtung in Verbindung steht. Damit wird die Reibung weiter herabgesetzt. Darüber hinaus bewirkt die Rille, dass der Druckreduktionsring sich bei Auftreten einer Flüssigkeitsströmung von der Druckkammer zum Flüssigkeitssammelraum selbst zentriert.

Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Rille die Form einer im Querschnitt rechteckförmigen Nut hat. Nuten dieser Art sind einfach zu fertigen und gewährleisten ein günstiges Strömungsverhalten. Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Lenksteuereinheit,

Fig. 2 einen Druckreduktionsring im Querschnitt und

Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 2.

Eine Lenkeinheit 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Druckkammer 3 auf. In einer Stirnseite 16 der Druckkammer 3 ist eine Öffnung 22 im Gehäuse 2 vorgesehen, durch die ein innerer Schieber 4 einer Lenksteuereinrichtung nach aussen geführt ist. Der innere Schieber 4 ist mit einer Lenksäule 5 über eine Vielkeilverbindung 6 verbunden. Durch eine Drehung der Lenksäule 5 wird der innere Schieber 4 ebenfalls verdreht. Der innere Schieber 4 wirkt mit einem äusseren Schieber 7 in bekannter Weise zusammen, um nicht dargestellte Hydraulikmotoren zu steuern.

Die Druckkammer 3 steht über einen Anschluss 8 mit einer Downstream-Hydrauiik bzw. mit einem Tank in Verbindung. Über den Anschluss 8 kann Hydraulikflüssigkeit aus der Druckkammer 3 heraus fliessen. Die Öffnung 22 ist nach aussen mit Hilfe eines Dichtrings 9 abgedichtet, der den inneren Schieber 4 konzentrisch umgibt und im Gehäuse 2 angeordnet ist.

Zwischen dem Dichtring 9 und der Druckkammer 3 ist ein Druckreduktionsring 10 angeordnet. Der Druckreduktionsring 10 weist einen flanschartigen Vorsprung 17 auf, der an der Stirnseite 16 der Druckkammer 3 dichtend anliegt. Der flanschartige Vorsprung 17 erstreckt sich von einem Körper 23 radial nach aussen. Der Körper 23 ist in eine Bohrung 24 im Gehäuse 2 eingesetzt, die die Öffnung 22 radial erweitert. Zwischen dem Druckreduktionsring 10 und dem Dichtring 9 ist ein Flüssigkeitssammelraum 11 vorgesehen, aus dem die Flüssigkeit über einen Abfluss 12 abfliessen kann. Die Bohrung 24 hat einen grösseren Innendurchmesser als der Aussendurchmesser des Körpers 23 des Druckreduktionsrings 10. Somit umgibt der durch die Bohrung 24 und den Druckreduktionsring 10 begrenzte Flüssigkeitssammelraum 11 den Körper 23 des Druckreduktionsrings praktisch bis zum flanschartigen Vorsprung 17. Die Abdichtung zwischen Druckkammer 3 und Flüssigkeitssammelraum 11 erfolgt dabei über die Berührung zwischen dem flanschartigen Vorsprung 17 und der Stirnseite 16 der Druckkammer 3. Der Körper 23 des Druckreduktionsrings 10 ist also auf seiner Aussenseite mit dem Druck im Flüssigkeitssammelraum 11 beaufschlagt. Steigt der Druck im Flüssigkeitssammelraum 11 an, wird der Druckreduktionsring 10 in Richtung auf den inneren Schieber 4, also radial nach innen, zusammengepresst, wodurch sich der Ringspalt zwischen innerem Schieber 4 und Druckreduktionsring 10 verkleinert. Dadurch erhöht sich die Drosselwirkung dieses Ringspalts. Der Druckabfall zwischen der Druckkammer 3 und dem Flüssigkeitssammelraum 11 wird vergrössert. Dadurch sinkt der Druck im Flüssigkeitssammelraum 11 wieder ab und der Dichtring 9 wird entsprechend schwächer belastet.

Die aus innerem Schieber 4, Lenksäule 5 und äusserem Schieber 7 gebildete Lenksteuereinheit ist über ein Axiallager 13 an der Stirnseite 16 der Druckkammer 3 axial gelagert. Das Axiallager 13 weist Wälzelemente 14 auf, die auf einer Wälzplatte 15 abrollen können. Die Wälzplatte 15 presst den flanschartigen Vorsprung 17 des Druckreduktionrings 10 gegen die Stirnseite 16 der Druckkammer 3. Auf diese Weise wird der Druckreduktionsring 10 sicher an seinen bestimmungsgemässen Platz gehalten. Der Druckreduktionsring 10 weist an seiner dem Axiallager 13 zugewandten Seite einen Zentriervorsprung 21 auf, der in eine entsprechend vorgesehene zentrische Bohrung der Wälzplatte 15 eingreift. Der Zentriervorsprung 21 ist als umlaufender Vorsprung ausgebildet, d.h. er steht in Um-fangsrichtung praktisch überall mit der Wälzplatte 15 in Verbindung. Damit ist eine gleichmässige Kräfteverteilung auf den Druckreduktionsring 10 gewährleistet. Gleichzeitig wird dadurch erreicht, dass

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das Axiallager 13 in bezug auf den Druckreduktionsring 10 zentriert wird. Darüber hinaus verhindert der Zentriervorsprung einen Kontakt zwischen der Wälzplatte 15 und dem inneren Schieber 4, wodurch der Verschleiss vermindert wird. Der Druckreduktionsring 10 weist Rillen 25 auf, die im Querschnitt die Form einer rechteckigen Nut haben. Die Rillen 25 sind Druckausgleichsrillen, die zusammen mit einer Flüssigkeitsströmung zwischen innerem Schieber 4 und Druckreduktionsring 10 bewirken, dass sich der Druckreduktionsring 10 selbst zentriert. Hierbei werden kleine Toleranzen berücksichtigt, die bei der Herstellung des Druckreduktionsrings 10 entstehen können. Zum anderen vermindern die Rillen 25 die wirksame Fläche, mit der der Druckreduktionsring 10 auf dem inneren Schieber 4 aufliegen kann, wenn er aufgrund eines zu geringen Flüssigkeitsstromes noch nicht zentriert ist. Für diesen Fall wird die Reibung vermindert und die Bedienung der Lenkeinheit 1 erleichtert.

Der Innendurchmesser des Druckreduktionsrings 10 ist nicht konstant. An seinem druckkammerseitigen Ende ist der Innendurchmesser auf einem Teil der Länge konusartig vergrössert. Die Durchmes-servergrösserung hat ein Ausmass beispielsweise im Bereich von um. Beispielsweise ist der Innendurchmesser über eine Länge von 2 mm um 20 um vergrössert. Die Steigung der konusartigen Innen-durchmesservergrösserung liegt also in der Grös-senordnung von 1:100. Durch diese Massnahmen wird verhindert, dass die bei einem grossen Druck in der Druckkammer 3 unvermeidlich auftretende Innendurchmesserverringerung des Druckreduktionsrings 10 zu einer Berührung und damit einer starken Reibung des Druckreduktionsrings 10 auf dem inneren Schieber 4 führt.

Eine Lenksäulenhalterung 18 ist mit dem Gehäuse 2 verbunden und stützt über ein Lenksäulenlager 19 die Lenksäule ab. Zwischen dem Gehäuse 2 und der Lenksäulenhalterung 18 ist eine Staubdichtung 20 vorgesehen.

Im Betrieb ist es unvermeidlich, dass die in der Druckkammer 3 unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit entlang des inneren Schiebers 4 versucht, durch die Öffnung 22 nach aussen zu dringen. Dabei fliesst sie am Druckreduktionsring 10 vorbei. Der kleine Spalt, der zwischen dem Druckreduktionsring 10 und dem inneren Schieber 4 vorhanden ist, stellt praktisch eine Drossel dar, die einen erheblichen Druckabfall für die Flüssigkeit bewirkt. Die Flüssigkeit sammelt sich in dem Flüssigkeitssammelraum 11 und fliesst durch den Abfluss 12 ab. Der Druck, der dann noch auf den Dichtring 9 wirken kann, ist praktisch vernachlässigbar.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Hydraulische Lenkeinheit mit einem eine Druckkammer aufweisenden Gehäuse, wobei die Druckkammer an einer Stirnseite eine Öffnung aufweist, durch die eine drehbeweglich gelagerte Lenksteuereinrichtung nach aussen geführt ist und die Öffnung mit Hilfe eines Dichtringes nach aussen abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Dichtring (9) und der Druckkammer (3)

ein einstückig ausgebildeter Druckreduktionsring (10) vorgesehen ist, der die Lenksteuereinrichtung (4) umgibt, dass zwischen dem Druckreduktionsring

(10) und Dichtring (9) ein Flüssigkeitssammelraum

(11) mit Abfluss (12) vorgesehen ist und dass der Druckreduktionsring (10) einen umlaufenden, flanschartigen Vorsprung (17) aufweist, der an der Stirnseite (16) der Druckkammer (3) dichtend anliegt.

2. Lenkeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Druckreduktionsrings am druckkammerseitigen Ende auf einem Teil seiner Länge konusartig vergrössert ist, während er auf der übrigen Länge annähernd konstant ist und dass der Flüssigkeitssammelraum (11) den Druckreduktionsring (10) bis annähernd zum flanschartigen Vorsprung (17) umgibt.

3. Lenkeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die konusartige Innendurchmes-servergrösserung eine Steigung in der Grössenord-nung von 1:100 aufweist.

4. Lenkeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksteuereinrichtung (4, 5, 7) über ein Axiallager (13) an der Stirnseite (16) der Druckkammer (3) abgestützt ist, wobei der Vorsprung (17) des Druckreduktionsrings (10) zwischen Stirnseite (16) und Axiallager (13) eingespannt ist.

5. Lenkeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (13) als Wälzlager ausgebildet ist und zwischen dem Druckreduktionsring (10) und den Rollenelementen (14) des Axiallagers (13) eine Wälzplatte (15) aus biegesteifem Material vorgesehen ist.

6. Lenkeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Axiallager (13) zugewandten Seite des Druckreduktionsrings (10) eine Zentriereinrichtung (21) für die Wälzplatte (15) vorgesehen ist.

7. Lenkeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung durch einen umlaufenden Zentriervorsprung (21) gebildet ist.

8. Lenkeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine umlaufende Rille (25) in der radialen Innenfläche des Druckreduktionsrings (10) vorgesehen ist.

9. Lenkeinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille (25) die Form einer im Querschnitt reckteckförmigen Nut hat.

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