DD224287A1 - HYDROSTATIC STEERING DEVICE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Lenkeinrichtungen. Derartige Geraete werden in vollhydraulischen Lenksystemen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden Fahrzeugen. Ziel der Erfindung ist die Beseitigung bzw. erhebliche Senkung von Stroemungsgeraeuschen ohne Beeintraechtigung der Funktionseigenschaften. Die Aufgabe besteht darin, den ueber den Kurzschlusspfad zum Ablauf fuehrenden Teilstrom derart zu beeinflussen, dass in jeder Lenkstellung die fuer die Geraeuschentwicklung massgebliche Stroemungsgeschwindigkeit ueber der Eingangsdrossel in vorbestimmten Grenzen gehalten wird. Erfindungsgemaesse Merkmale sind die Anordnung einer Nachstaudrossel stromabwaerts der Eingangsdrossel, wobei die Eingangsdrossel und die Nachstaudrossel in der Neutralstellung der Lenkeinrichtung ihre groessten Querschnitte besitzen und das proportionale Verhalten beider Querschnitte ueber den Verstellweg. Fig. 2The invention relates to hydrostatic steering devices. Such devices are used in fully hydraulic steering systems and are preferably used for steering heavy, slow-moving vehicles. The aim of the invention is the elimination or significant reduction of Stroemungsgeraeuschen without Beeintraechtigung the functional properties. The task is to influence the partial flow leading to the process via the short-circuit path in such a way that in each steering position the flow velocity which is decisive for the development of the noise is kept above the input throttle within predetermined limits. Features of the invention are the arrangement of a downstream throttle downstream of the input throttle, wherein the input throttle and the secondary throttle in the neutral position of the steering device have their largest cross sections and the proportional behavior of both cross sections over the adjustment. Fig. 2
Description
— Ί - Ί
Hans-Jürgen MadaußHans-Jürgen Madaus
Titel der Erfindung Hydrostatische Lenkeinrichtung Title of the invention Hydrostatic steering device
Die Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Lenzeinrichtungen. Derartige Geräte werden in vollhydraulischen Lenksystemen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden fahrzeugen·The invention relates to hydrostatic bilge devices. Such devices are used in fully hydraulic steering systems and are preferably used for steering heavy, slow-moving vehicles ·
Hydrostatische Lenkeinrichtungen mit Drehschieberventil und Orbit-Yerdränger nach der US-PS 29 84 215 sind seit langem bekannt und werden in großen Stückzahlen produziert·Hydrostatic steering devices with rotary valve and Orbit-Yerdränger according to US-PS 29 84 215 have long been known and are produced in large quantities ·
Diese Lenkeinrichtungen haben allgemein den Uachteil einer großen Geräuschentwicklung. Diese Geräusche entstehen in der Hauptsache an den Kurzschlußbohrungen der Eingangsdrossel auf Grund der hohen Druckdifferenzen·These steering devices generally have the disadvantage of a great deal of noise. These noises are mainly due to the short-circuit bores of the inlet throttle due to the high pressure differences ·
Diese Druckdifferenzen und damit die Geräusche nehmen mit dem Drehwinkel zu·These pressure differences and thus the noise increase with the angle of rotation.
Zur Verringerung der Strömungsgeräusche wird in der AS 21 5β 840 vorgeschlagen, zumindest den zuletzt schließenden Kurzschlußlöcherpaaren eine Drosselkammer nachzuschalten·- Diese Losung hat jedoch den Nachteil der Erhöhung der Druckverluste bei unbetätigter Lenkung und damit einer Ölerwärmung und Energieverschwendung· Außerdem kann kein optimaler lachstaudruck und damit eine max· Geräuschsenkung erreicht werden.To reduce the flow noise is proposed in the AS 21 5β 840, at least the last closing Kurzschlußlöcherpaaren a throttle chamber downstream - - This solution, however, has the disadvantage of increasing the pressure losses in uncontrolled steering and thus a Ölerwärmung and energy waste · In addition, no optimal lachstaudruck and thus a maximum noise reduction can be achieved.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung bzw· erhebliche Senkung von Strömungsgeräuschen, ohne Beeinträchtigung der Funktionseigenschaften·The aim of the invention is the elimination or significant reduction of flow noise without impairing the functional properties.
Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den über den Kurζschiußpfad zum Ablauf führenden Teilstrom derart zu beeinflussen, daß in jeder Lenkstellung die für die Geräuschentwicklung maßgebliche Strömungsgeschwindigkeit über der Eingangsdrossel in vorbestimmten Grenzen gehalten wird· Principle of the invention The invention has for its object to influence the leading over the Kurζschiußpfad the end portion of current such that in each steering position, the relevant for the noise flow rate is kept within predetermined limits across the input throttle ·
Brfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in bekannter Weise die Eingangsdrossel durch Radialbohrungen in der Steuerhülse und im Steuerkolben gebildet wird« Stromabwärts, auf der dem Verdrängersystem abgewandten Seite des Steuersystems sind ebenfalls in der Steuerhülse und im Steuerkolben radiale Kanäle angeordnet, die im Zusammenwirken eine dachst audrossel bilden· Die Radialbohrungen der Eingangsdrossel und die radialen Kanäle der Hachstaudrossel haben in der Neutralstellung jeweils ihre größten Querschnitte·Brfindungsgemäß this object is achieved in that in a known manner, the input throttle is formed by radial bores in the control sleeve and in the control piston «downstream, on the side facing away from the displacement system of the control system radial channels are also arranged in the control sleeve and in the control piston, which in cooperation forming the roof of the throttle · The radial bores of the inlet throttle and the radial ducts of the main throttle have their largest cross sections in the neutral position ·
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes bestehen die axialen Kanäle der Hachstaudrossel aus mindestens einer Reihe Bohrungen, die gleichmäßig am Umfang verteilt sind·In an expedient embodiment of the subject invention, the axial channels of the Hachstaudrossel consist of at least one row of holes that are evenly distributed around the circumference ·
In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung besteht die Hachlaufdrossel zusätzlich oder ausschließlich aus den radialen öffnungen, die sich durch die Gestalt der Flachformfeder und ihrer bekannten Anordnung im Steuersystem ergeben.In a further advantageous embodiment, the Hachlaufdrossel additionally or exclusively from the radial openings, resulting from the shape of the flat form spring and its known arrangement in the control system.
Auf Grund der Anordnung der Hachstaudrossel und Eingangsdrossel verhalten sich ihre Querschnitte über den Verstellweg proportional zueinander· :'" ) Bei Heutralstellung des Steuerventils besteht somit .ein freier Durchfluß von der Pumpe zum Tank· Bei einem niedrigen Druckgefälle über der Eingangsdrossel erfolgt ein entsprechend geringer Hachstau an der Hachstaudrossel, bei hohem Druckgefälle über der Singangsdrossel ein entsprechend höherer Hachstau an der Hachstaudrossel·Due to the arrangement of the rear throttle and input throttle, their cross sections behave proportionally to each other via the adjustment path. When the control valve is neutral, there is a free flow from the pump to the tank. At a low pressure gradient across the input throttle, a correspondingly low rear suspension occurs At the Hachstaudrossel, with a high pressure gradient across the Singangsdrossel a correspondingly higher Hachstau at the Hachstaudrossel ·
Vorteilhafterweise werden somit durch die den Kurzschlußbohrungen nachgeschaltete Drossel in der Heutralstellung des Steuerventiles keine zusätzlichenAdvantageously, therefore, by the short circuit holes downstream throttle in the neutral position of the control valve no additional
Druckverluste verursacht und gleichzeitig beim Servolenkbetrieb der für die max. Geräuschsenkung optimale Uachstau bei jeder Lenkdrehzahl und jedem Druckgefälle gewährleistet.Pressure losses caused and at the same time in the power steering operation for the max. Noise reduction ensures optimal backwater at any steering speed and pressure drop.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Zeichnungen zeigen:The drawings show:
-Jig·: 1: Schemadarstellung eines hydrostatischen Lenkkreislauf ea-Jig ·: 1: Schematic representation of a hydrostatic steering circuit ea
Pig. 2 s Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenk-" einrichtungPig. 2 s Sectional view of the hydrostatic steering device
Pig·.- 3s Schnittdarstellung von Steuerkolben undPig · 3s Sectional view of control pistons and
Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung entlang der Linie A-A der Pig» 2 Pig· 4ί Schnittdarstellung von Steuerkolben und * Steuerhülse der hydrostatischen LenkeinrichControl sleeve of the hydrostatic steering device along the line A-A of the Pig »2 Pig · 4ί Sectional view of the control piston and * control sleeve of the hydrostatic steering device
tung in ausgelenktem Zustand entlang der Linie A-A der Pig. 2in the deflected state along the line A-A of Pig. 2
Pig. 5ί Steuerhülse der hydrostatischen LenkeinrichtungPig. 5ί Control sleeve of the hydrostatic steering device
J 20 Pig· 6: Steuerkolben der hydrostatischen Lenkeinrichtung Pig. 7i Schnittdarstellung der Druckverläufe an der J 20 Pig · 6: Control piston of the hydrostatic steering system Pig. 7i sectional view of the pressure gradients at the
Eingangs- und NachstaudrosselInput and backup choke
Ein einfacher hydrostatischer Lenkkreislauf gemäß der Pig» 1 besteht im allgemeinen aus einem Behälter 1, einer Servopumpe 2, einem Druckbegrenzungsventil 3, der hydrostatischen Lenkeinrichtung 4 und dem Stellmotor 5· Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung 4 nach Pig* 2A simple hydrostatic steering circuit according to the Pig 1 generally consists of a container 1, a servo pump 2, a pressure limiting valve 3, the hydrostatic steering device 4 and the servomotor 5. The steering device 4 according to the invention
besteht aus einem Gehäuse 6, das einen Steuerkolben 7 und eine Steuerhülse 8 aufnimmt· Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8 werden durch Flachformfederη 9 gegeneinander zentriert, Die axiale Abstützung von Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8 erfolgt durch ein Lager 10. Eine Habenverzahnung 11 des Steuerkolbens 7 dient zur Einleitung des Lenkmomentes. Ein Stift 12 begrenzt das Eadialspiel von Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8* O Eine Antriebswelle 13 ist mit dem Verdrängersystemconsists of a housing 6 which receives a control piston 7 and a control sleeve 8 · Control piston 7 and control sleeve 8 are centered by Flachformfederη 9 against each other, The axial support of the control piston 7 and control sleeve 8 is carried by a bearing 10. A spline 11 of the control piston 7 is used for initiating the steering torque. A pin 12 limits the Eadialspiel of control piston 7 and control sleeve 8 * O A drive shaft 13 is connected to the displacement system
14 verbunden, das im wesentlichen aus einem innenverzahnten Außenring 15 und einem außenverzahnten Läuferrad 16 besteht. Das Verdrängeraystem 14 wird axial von einer Anlaufscheibe 17 und einem Deckel 18 begrenzt.14, which consists essentially of an internally toothed outer ring 15 and an externally toothed impeller 16. The Verdrängeraystem 14 is axially bounded by a thrust washer 17 and a lid 18.
Die Befestigung am Steuersystem 19 übernehmen Zylinderschrauben 20. Die Lenkeinrichtung 4 besitzt vier Fluidanschlüsse, den ZuIaufanschiuß 21, den Ablaufanschluß 22, den Anschluß 23 für das Steueröl bei Rechtsdrehung und den Anschluß 24 für das Steueröl bei Linksdrehung·The steering device 4 has four fluid connections, the ZuIaufanschiuß 21, the drain port 22, the connection 23 for the control oil in clockwise rotation and the connection 24 for the control oil in left rotation ·
Die Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A Ό der hydrostatischen Lenkeinrichtung 4 nach Fig· 2·3 is a section along the line A-A Ό of the hydrostatic steering device 4 according to FIG.
Der innere Hohlraum 25 des Steuerkolben3 7 istThe inner cavity 25 of the control piston 3 7 is
über die durch Flachformfedern 9 begrenzten Räume 26 mit dem Ablaufanschluß 22 verbunden· Die Fig. 4 stellt ebenfalls einen Schnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 2 dar, wobei der Steuerkol- .via the limited by flat shape springs 9 spaces 26 connected to the drain port 22 · Fig. 4 also shows a section along the line A-A of FIG. 2, wherein the Steuerkol-.
ben 7 und die Steuerhülse 8 um den Winkel cCaus ihrer neutralen Lage verschoben sind. Dadurch sind die Räume 26 zu Räumen 26a verkleinert. Die Steuerhülse 8 der hydrostatischen Lenkeinrichtungben 7 and the control sleeve 8 are shifted by the angle cCaus their neutral position. As a result, the spaces 26 are reduced to spaces 26a. The control sleeve 8 of the hydrostatic steering device
4 nach Pig# 5 besitzt verdrängerseitig 2 Reihen von Singangsdrosselbohrüngen 27, und eine Reihe von Zulaufbohrungen 28,4 according to Pig # 5 has 2 rows of Singangsdrosselbohrüngen 27 on the displacement side, and a number of Zulaufbohrüngen 28,
Die Kommutatorbohrungen 29 stellen über radiale Bohrungen 30 und axiale Bohrungen 31 im Gehäuse 6 die hydraulische Verbindung zum Verdrängersystem her. 2 Reihen von Zylinderbohrungen 32 sind mit dem Anschluß 23 für das Steueröl bei Reehtsdrehung und 2 Reihen Zylinderbohrungen 33 sind mit dem .Anschluß 24 für das Steueröl bei Linksdrehung verbunden· Die Bohrungen 34 dienen zur Aufnahme des Stiftes 12.The commutator holes 29 establish the hydraulic connection to the displacer system via radial bores 30 and axial bores 31 in the housing 6. 2 rows of cylinder bores 32 are connected to the connection 23 for the control oil in the return rotation and 2 rows of cylinder bores 33 are connected to the .Anschluss 24 for the control oil in left rotation · The holes 34 serve to receive the pin 12th
An dem Verdrängersystem 14 abgewandten Ende der Steuerhülse 8 befinden sich lachstaudrosselbohrungen 35 und Ablaufbohrungen 36, Im Steuerkolben 7 nach Fig· 6 befinden sichanalog zur Steuerhülse 8 Eingangsdrosselbohrungen 37, bei deren zusammenwirken eine Veränderung des Durchflußquerschnittes vom Zulaufanschluß 21 zum inneren Hohlraum 25 des Steuerkolbens 7 möglich ist. Zulaufschlitze 38 übernehmen die Verbindung vom Zulaufanschluß 21 zu den Kommutatorbohrungen 29 der Steuerhülse 8. Zylinderschlitze 39 bewirken die Verbindung der Kommutatorbohrungen 29 mit den Zylinderbohrungen 32, 33 der Steuerhülse 8 und Ablaufschlitze 40 die Verbindung der Zylinderbohrungen 32, 33 mit den Ablaufbohrungen 36 der Steuerhülse 8In control piston 7 according to FIG. 6, analogous to control sleeve 8 there are input throttle bores 37, in whose interaction a change of the flow cross section from inlet port 21 to inner cavity 25 of control piston 7 is possible is. Cylinder slots 39 effect the connection of the Kommutatorbohrungen 29 with the cylinder bores 32, 33 of the control sleeve 8 and drain slots 40, the connection of the cylinder bores 32, 33 with the drain holes 36 of the control sleeve. 8
Die keglige Bohrung 41 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Stift 12 das max· Verdrehspiel von Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8· Hachstaudrosselbohrungen 42 regeln im Zusammenwir- The conical bore 41 limited in cooperation with the pin 12, the max · torsional backlash of control piston 7 and control sleeve 8 · Hachstaudrosselbohrungen 42 regulate in the interaction
ken mit den Räumen 26 den Durchflußquerschnitt vom Innenraum 25 des Steuerkolbens 7 zum Ablaufanschluß 22.ken with the spaces 26, the flow area from the interior 25 of the control piston 7 to the drain port 22nd
Bei nichtbetätigter Lenkung sind der Steuerkolben 7 und die Steuerhülse 8 duzen die Wirkung der Flachformfedern 9 gegeneinander zentriert» Das Pluid fließt vom ZuIaufanschiuß 21 über die Eingangsdrosselbohrungen 27 in der Steuerhülse 8 und die Eingangsdrosselbohrungen 37 im Steuerkolben 7 in den Hohlraum 25 des Steuerkolbens· Von , dort gelangt das Öl über SachstaudrosselbohrungenWhen the steering is not actuated, the control piston 7 and the control sleeve 8 are centered on the effect of the flat form springs 9. The pluid flows from the inlet flange 21 via the inlet throttle bores 27 in the control sleeve 8 and the inlet throttle bores 37 in the control piston 7 into the cavity 25 of the control piston. There, the oil passes through blind holes
36 und 42 sowie Häume 26 zum Ablaufanschluß 22 des Lenkaggregates. Die genannten Durchflußquerschnitte sind so bemessen, daß ein nahezu ungedrosselter Durchlauf möglich ist.36 and 42 and trees 26 to the drain port 22 of the steering unit. The said flow cross sections are dimensioned so that an almost unthrottled passage is possible.
Durch die Drehung des Steuerkolbens 7 z.B. nach rechts und bei Vorhandensein eines LenkwiderStandes erfolgt in Abhängigkeit vom anliegenden Zulaufstrom und der Drehgeschwindigkeit eine relative Verstellung von Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8 gegen die Kraft der Plachformfedern 9. Dabei wird die überdeckung der Eingangsdrosselbohrungen 27 und 37, und Hachstaudrosselbohrungen 35 und 42 soweit [^J verringert und die Größe der Häume 26 verkleinertBy the rotation of the control piston 7, for example, to the right and in the presence of a LenkwiderStandes takes place depending on the applied inlet flow and the rotational speed, a relative adjustment of the control piston 7 and 8 control sleeve against the force of Plachformfedern 9. In this case, the coverage of the input throttle holes 27 and 37, and Hachstaudrosselbohrungen 35 and 42 so far [^ J reduced and the size of the hems 26 reduced
bis der erforderliche Lenkdruck am ZuIaufanschiuß 21 anliegt.until the required steering pressure is applied to ZuIaufanschiuß 21.
Das Pluid teilt sich in einen 1. Teilstrom, der durch Zulaufbohrungen 28 in der Steuerhülse 8 zu Zulaufschlitzen 38 im Steuerkolben geführt wird und über Kommutatorbohrungen 29 der Steuerhülse 8The Pluid divides into a first partial flow, which is guided through inlet bores 28 in the control sleeve 8 to feed slots 38 in the control piston and commutator holes 29 of the control sleeve. 8
und radiale Bohrungen 30 und axiale Bohrungen 31 im Gehäuse zum Verdrängersystem 14 fließt.and radial bores 30 and axial bores 31 in the housing to the displacer system 14 flows.
Durch die Wirkung des bekannten Kommutatorsysteias gelangt daa im Yerdrängersystem dosierte Öl über die beschriebenen axialen Bohrungen 31» radialen Bohrungen 30 und Kommutatorbohrungen 29 zu Zylinderschlitzen 39 im Steuerkolben 7.Due to the effect of the known commutator system, dosed oil in the hydraulic system passes through the described axial bores 31 "radial bores 30 and commutator bores 29 to cylinder slots 39 in the control piston 7.
Bei der zu beschreibenden Rechtsdrehung gelangt das Öl über Zylinderbohrungen 32 der Steuerhülse 8 und den rechten Steuerölanschluß 23 zum Stellmotor 5, dessen Solben entsprechend bewegt isird« Das vom Stellmotor abfließende Öl kommt zum linken Zylinderanschluß 24, Zylinderbohrungen 33 der Steuerhülse 8, Ablaufschlitzen 40 des Steuerkol- bens 7j Ablaufbohrungen 36 der Steuerhülse 8 und verläßt die Lenkeinrichtung 3 über den Ablaufanschluß 22* Der 2,Teilstrom wird durch da3 nichtdosierte Pluid gebildet. Es fließt über die sich teilweise verdeckenden Bohrungen.,,,27..·in der Steuerhülse 8 und 37 im Steuerkolben 7, welche die Eingangsdrossel bilden, in den Hohlraum 25· Yon dort fließt es über sich ebenfalls teilweise verdeckende Bohrungen 42 im Steuerkolnen 7 und 35 in der Steuerhülse 8 sowie über Räume 26 zum Ablaufanschluß 22· Die genannten Bohrungen 42 und 35 und die Räume 26 bilden dabei die Hachstaudrossel» Der am Zulaufanschluß anliegende Druck ergibt sich als Summe der Druckdifferenzen von Eingangsdrossel und Hachstaudrossel· Die Querschnitte der Eingangsdrossel und STachstaudrossel sind so ausgelegt, daß sich die Druckdifferenzen in Abhängigkeit vom Yerstellweg proportional verändern.»=When the clockwise rotation to be described, the oil passes through cylinder bores 32 of the control sleeve 8 and the right control oil connection 23 to the servo motor 5, whose solves is moved accordingly. "The oil flowing from the servomotor comes to the left cylinder port 24, cylinder bores 33 of the control sleeve 8, drain slots 40 of the Steuerkol - Bens 7j drain holes 36 of the control sleeve 8 and leaves the steering device 3 via the drain port 22 * The 2, partial flow is formed by da3 not dosed Pluid. It flows over the partially concealed holes. In the control sleeve 8 and 37 in the control piston 7, which form the input throttle into the cavity 25 · Yon there it also flows over partially also covering holes 42 in the control column and 35 in the control sleeve 8 and spaces 26 to the drain port 22 · The said holes 42 and 35 and the spaces 26 thereby form the Hachstaudrossel »The pressure applied to the inlet port results as the sum of the pressure differences of input throttle and Hachstaudrossel · The cross sections of the input throttle and Rigid choke are designed so that the pressure differences change proportionally depending on the Yerstellweg »
Dabei ist die Druckdifferenz über der Eingangsdrossel größer als die über der Nächstaudrossel· An beiden Drosseln wird jedoch die kritische Strömungsgeschwindigkeit, welche zur Kavitation und damit zu Geräuschen führt, nicht überschritten· Die Pig. 7 zeigt schematisch den Verlauf der Druckdifferenzen ,jp in Abhängigkeit vom Auslenkwinkel· Dabei bildet 4 P-j <üe Druckdifferenz über der Eingangsdrossel und A Pg die Druckdifferenz über der Uachstaudrossel aus deren Summe sich A ρ ges» als Druckdifferenz vom Zulaufanschluß 21 zum Ablaufanschluß 22 ergibt·The pressure difference across the inlet throttle is greater than that above the next throttle · At both throttles, however, the critical flow velocity, which leads to cavitation and thus to noise, is not exceeded · The Pig. 7 schematically shows the course of the pressure differences, jp as a function of the deflection angle. In this case, the pressure difference across the inlet throttle is A 4 Pg and A Pg is the pressure difference across the main throttle, the sum of which results in A ρ tot as the pressure difference from the inlet port 21 to the outlet port 22.
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Claims (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EP | Request for examination under paragraph 12(1) filed | ||
| UW | Conversion of economic patent into exclusive patent | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |