DD250510B5 - Hydrostatische lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Lenkeinrichtungen. Derartige Geräte werden in vollhydraulischen Lenksystemen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden Fahrzeugen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Hydrostatische Lenkeinrichtungen mit Drehschieberlenkventil und Orbit-Verdränger nach der US-Patentschrift 2984215 sind seit langem bekannt und werden in großen Stückzahlen verwendet.

Diese Lenkungen haben den Nachteil der fehlenden Zuordnung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern, mangelnder Arbeitsgenauigkeit und eines fehlenden harten Anschlages des Lenkrades bei max. Auslenkung der Räder.

Die Ursache dieser Nachteile sind innere Leckvorgänge, insbesondere bei dosiertem Steueröl. Dieses Lecköl fließt vorrangig über den konstruktiv notwendigen Axialspalt im Verdrängersystem von den druckführenden Kammern zum mit dem Ablauf verbundenen Innenraum. Des weiteren fließt Lecköl infolge der benachbarten Anordnung von Ringkanälen, Steuernuten und Steuerbohrungen der Hochdruck und Ablaufseite im Steuersystem.

In der OS 2253532 ist ein Lenkaggregat beschrieben, mit dem eine höhere Arbeitsgenauigkeit erreicht wird.

Das Steuersystem besteht aus 3 Ventilteilen, einer äußeren Hülse, die über Stift und Gelenkwelle mit dem Verdrängersystem verbunden ist und einem mit dem Betätigungsorgan in Verbindung stehenden Steuerkolben, in dem zusätzlich ein Verschlußrohr angeordnet ist.

Das Zulauföl wird in bekannter Weise über einen Ringkanal im Gehäuse und über entsprechende Durchbrüche in Hülse, Kolben und Gehäuse dem Verdränger zugeführt. Über in einer anderen Ebene angeordneten Durchbrüche wird das nicht benötigte Öl in den Innenraum des Steuergerätes geführt und verläßt diesen über regelbare Drosselöffnungen in der Ebene des Ablaufanschlusses. Der Nachteil des beschriebenen Steuergerätes besteht in dem hohen Herstellungsaufwand hervorgerufen durch die Verwendung von 3 Steuerteilen und einer komplizierten Führung des Zulauföls.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, den volumetrischen Wirkungsgrad bei herkömmlichen Lenkaggregaten wesentlich zu erhöhen, die Arbeitsgenauigkeit, die Sicherheit und den Komfort der Lenkanlage insgesamt zu verbessern und gleichzeitig den Herstellungsaufwand und Materialeinsatz zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Leckölfluß im Lenkaggregat und insbesondere Leckverluste bei dosiertem Drucköl weitgehend einzuschränken, das Steuersystem kürzer zu gestalten und teilweise Toleranzen zu entfeinern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenraum des Steuersystems als Druckraum ausgebildet ist, der eingangsseitig Öffnungen besitzt, die einen nahezu ungedrosselten Zulauf ermöglichen und ausgangsseitig Drosselöffnungen zur kurzschließenden Verbindung mit dem Ablauf aufweist. Zur geregelten Verbindung vom Innenraum zum Verdrängersystem sind Öffnungen und Radialkanäle angeordnet. In der Steuerhülse und/oder im Steuerkolben sind axiale und/oder radiale Kanäle und Ablaufkanäle zur Verbindung vom drucklosen Zylinderanschluß zum Ablauf vorgesehen.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der Zulauf im Deckel der Lenkeinrichtung und besitzt durch das Innere des Verdrängersystems Verbindung zum Innenraum des Steuersystems. Die Öffnungen zur geregelten Verbindung des Innenraumsmitden Kammern des Verdrängersystems bestehen vorzugsweise aus gleichmäßig am Umfang verteilten Schlitzen im Steuerkolben und Bohrungen in der Steuerhülse sowie radialen Kanäle und axialen Kanäle im Gehäuse und sind vorzugsweise an dem Verdrängersystem zugewandten Ende des Steuersystems angeordnet.

Die Drosselöffnungen im Steuerkolben und in der Steuerhülse sowie die radialen Ablaufkanäle der Steuerhülse sind in eine Ebene und an dem Verdrängersystem abgewandten Ende des Steuersystems angeordnet.

Das Federelement greift in Ausnehmungen der Steuerhülse ein, deren Tiefe in radialer Richtung nach außen begrenzt sind.

Mit der Erfindung wird die getrennte Ölführung von dosiertem und nichtdosiertem Rücklauföl zum Ablauf erreicht. Damit besteht die Voraussetzung für die direkte Verbindung des Zulaufanschlusses mit dem Innenraum des Steuersystems, womit Druckdifferenzen innerhalb des Verdrängersystems vollkommen und im Steuersystem teilweise beseitigt werden.

Außerdem werden Leckspaltaufweitungen vermieden. Die Erfindung beseitigt an entscheidenden Stellen innerhalb der Lenkeinrichtung Druckdifferenzen und damit die Ursache der den volumetrischen Wirkungsgrad bestimmenden inneren Leckverluste.

Gleichzeitig wird der Herstellungsaufwand und der Materialeinsatz erheblich gesenkt. So können die Steuerhülse und der Steuerkolben wesentlich kürzer ausgeführt werden, da die Zulauföffnungen in der Ebene des Kommutators und die Drosselöffnungen in der Ebene des Ablaufes angeordnet sind.

Durch die axiale Zuführung des Fluids durch den Deckel entfällt zusätzlich der radiale Zulaufkanal, was zu einer weiteren Verkürzung des Gehäuses führt. Die Beseitigung der Druckdifferenzen bedeutet gleichzeitig eine Toleranzentfeinerung aller mit der Erfindung im Zusammenhang stehenden Passungen.

Ausführungsbeispiel

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schemadarstellung eines hydrostatischen Lenkkreislaufes

Fig.2: Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenkeinrichtung

Fig.3: Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenkeinrichtung in einer weiteren Ansicht

Fig.4: Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung

Fig. 5: Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung in einer weiteren Ansicht

Fig. 6: Steuerkolben der hydrostatischen Lenkeinrichtung

Ein hydrostatischer Lenkkreislauf gemäß der Fig. 1 besteht im allgemeinen aus einem Behälter 1, einer Druckölpumpe 2, einem Druckbegrenzungsventil 3, der hydrostatischen Lenkeinrichtung 4 und dem Lenkmotor 5.

Die hydrostatische Lenkeinrichtung 4 nach Fig.2 und 3 besteht im wesentlichen aus einem Steuersystem 6 und einem Verdrängersystem 7. Das Verdrängersystem 7 ist eine Zahnringpumpe, bestehend aus einem Außenring 8 und einem exzentrisch umlaufenden Läuferrad 9.

Es wird axial begrenzt durch eine Anlaufscheibe 10 und einem Deckel 11 der Lenkeinrichtung 4.

Das Verdrängersystem 7 ist mit Zylinderschrauben 12 am Steuersystem 6 befestigt. Die Übertragung der Drehbewegung vom Steuersystem 6 auf das Verdrängersystem 7 erfolgt durch die Antriebswelle 13.

Das Steuersystem 6 besteht aus einem Gehäuse 14, in dessen zentrischer Hauptbohrung eine Steuerhülse 15 mit geringem Spiel eingepaßt ist. In der Steuerhülse 15 befindet sich ebenfalls mit geringem Spiel ein Steuerkolben 16, der über eine Zahnkuplung 17 betätigbar ist.

Die radiale Zentrierung des Steuerkolbens 16 gegenüber der Steuerhülse 15 erfolgt durch ein Federelement 18. Ein Stift 19 begrenzt im Zusammenwirken mit der kegeligen Bohrung 20 im Steuerkolben 16 die Drehbewegung des Steuerkolbens 16 gegenüber der Steuerhülse 15 auf einen Betrag von ca. 10°.

Ein Axiallager 21 stützt Steuerkolben 16 und Steuerhülse 15 gegen auftretende Innendruckkräfte ab und bewirkt einen

leichgängigen Umlauf dieser Steuerteile.

Das Gehäuse 14 besitzt einen Ablauf 22, der mit einem Ringkanal 23 in Verbindung steht sowie einen Zylinderanschluß 24 für das Steueröl bei Linksdrehung mit Verbindung zum Ringkanal 25 und einen Zylinderanschluß 26 für das Steueröl bei Rechtsdrehung

mit Verbindung zum Ringkanal 27.

Weiterhin befinden sich im Gehäuse 14 Radialkanäle 28, die auch als Kommutatorbohrungen bezeichnet werden und über Kanäle 29 sowie Kanäle 30 in der Anlaufscheibe 10 die Verbindung zu den Verdrängerkammern 31 herstellen. Der Zulauf 32 der Lenkeinrichtung 4 befindet sich im Deckel 11. Über den Hohlraum 33 des Läuferrades 9 und die Hauptbohrung 34 der Anlaufscheibe 10 besteht eine Verbindung zum Innenraum 35 des Steuerkolbens 16.

Die Steuerhülse 15 der Lenkeinrichtung 4 nach Fig.4 und 5 besitzt eine erste Reihe von Öffnungen 36, die zusammen mit den Radialkanälen 28 des Gehäuses 14 das Kommutatorsystem bilden. Eine Reihe von Löcherpaaren 37 stellt die Verbindung zum rechten Ringkanal 27 des Gehäuses 14 her. Die zweite Reihe von Löcherpaaren 38 schafft die Verbindung zum linken Ringkanal 25 des Gehäuses 14. Zwei Bohrungen 39 dienen der Aufnahme des Stiftes 19.

In einer gemeinsamen letzten Ebene der Steuerhülse befinden sich Ablaufkanäle 40 undDrosselöifnungen 41, die die Verbindung vom Innenraum 35 des Steuersystems 6 zum Ringkanal 23 des Gehäuses 14 und damit zum Ablauf 22 gewährleisten

oder unterbrechen.

Axial verlaufende Ausnehmungen 42 dienen zur Aufnahme des Federelementes 18. Auf dem Steuerkolben 16 nach Fig. 6 befinden sich Öffnungen 43, axiale Kanäle 44, axiale Kanäle 45, Drosselöffnungen 46 und die bereits erwähnte keglige Bohrung

Die Wirkungsweise der Lenkeinrichtung ist wie folgt:

Bei nichtbetätigter Lenkung ist der Steuerkolben 16 gegenüber der Steuerhülse 15 in Mittelstellung zentriert.

Das Öl fließt über den Zulauf 32, den Hohlraum 33 des Läuferrades 9, die Hauptbohrung 34 der Anlaufscheibe 10 zum Innenraum 35 des Steuerkolbens 16. Von dort gelangt es über die Drosselöffnungen 46 des Steuerkolbens 16 und der Drosselöffnungen 41 der Steuerhülse 15 zum Ringkanal 23 des Gehäuses und verläßt das Gerät über den Ablauf 22. Durch Betätigen der Lenkung, d. h.

Drehung des Steuerkolbens 16 über die Verzahnung 17 z.B. nach rechts wird die Überdeckung der Drosselöffnungen 46 und 41 in Steuerkolben 16 und Steuerhülse 15 soweit verringert, bis der erforderliche Lenkdruck im Innenraum 35 des Gerätes

angedrosselt ist.

Das Druckfluid fließt jetzt über die Öffnungen 43 im Steuerkolben 16 und die Öffnungen 36 der Steuerhülse 15 zu den

Radialkanälen 28 im Gehäuse 14.

Von dort gelangt es über Kanäle 29 und 30 in die Verdrängerkammern 31.

Infolge der Drehung des Läuferrades 9 über die Antriebswelle 13 und der Wirkung des in der einschlägigen Technik bekannten Kommutatorsystems wird das somit entsprechend der Drehzahl dosierte Fluid über die bereits beschriebenen Kanäle 30, 29, Radialkanäle 28 und Öffnungen 36 in die Kanäle 44 des Steuerkolbens 16 geführt.

Von dort gelangt es bei der genannten Rechtsdrehung über die Löcherpaare 37 der Steuerhülse 15 zum Ringkanal 27 des Gehäuses 14. Vom Zylinderanschluß 26 wird es nunmehr zum Druckraum des Lenkmotors 5 geführt und bewirkt über bekannte zwischengeschaltete Elemente die Betätigung der Fahrzeugräder.

Das drucklose Rücklauföl der gegenüberliegenden Lenkzylinderseite gelangt zum Zylinderanschluß 24 und in den Ringkanal 25 des Gehäuses 14. Von dort wird es über Löcherpaare 38 der Steuerhülse 15 zu Kanälen 45 des Steuerkolbens 16 zu den radialen Ablaufkanälen 40 der Steuerhülse 15 geführt und verläßt das Gerät über den Ringkanal 23 und Ablauf 22 des Gehäuses 14.

Aufgrund dieser Verhältnisse arbeitet das Verdrängersystem im Servobetrieb annähernd leckölfrei, indem keine Druckdifferenzen anliegen. Dabei ist das Steuersystem durch den Entfall des Zulaufringkanals und gesonderter Zulaufradialbohrungen zu einem wesentlich kompakteren Bauteil verkürzt und vereinfacht. Gleichzeitig schließt das Kommutatorsystem direkt an das Verdrängersystem an, was die hydraulische Verbindung dieser Elemente erleichtert.

Die Senkung der Leckverluste beim Steuersystem ergibt sich aus der durch die Innendruckbelastung verhinderten Spaltaufweitung zwischen Gehäuse und Steuerhülse und dem entfallenen Dichtsteg des Zulaufringkanals.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1	Behälter
2	Druckölpumpe
3	Druckbegrenzungsventil
4	hydrostatische Lenkeinrichtung
5	Lenkmotor
6	Steuersystem
7	Verdrängersystem
8	Außenring
9	Läuferrad
10	Anlaufscheibe
11	Deckel
12	Zylinderschrauben
13	Antriebswelle
14	Gehäuse
15	Steuerhülse
16	Steuerkolben
17	Zahnkupplung
18	Federelement
19	Stift
20	keglige Bohrung
21	Axiallager
22	Ablauf
23	Ringkanal

24	Zylinderanschluß
25	Ringkanal
26	Zylinderanschluß
27	Ringkanal
28	Radialkanäle
29	Kanäle
30	Kanäle
31	Verdrängerkammern
32	Zulauf
33	Hohlraum
34	Hauptbohrung
35	Innenraum
36	Öffnungen
37	Löcherpaare
38	Löcherpaare
39	Bohrungen
40	Ablaufkanäle
41	Drosselöffnungen
42	Ausnehmungen
43	Öffnungen
44	Kanäle
45	Kanäle
46	Drossele· ffnungen

Claims (5)

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung, die ein Steuer- und Verdrängersystem besitzt, wobei das Steuersystem einen inneren, vom Lenkrad ansteuerbaren Steuerkolben und eine äußere, mit einem Rotor des Verdrängersystems mechanisch verbundene Steuerhülse besitzt, die beide konzentrisch zueinander angeordnet und in einem begrenzten Umfang zueinander drehbar sind, ein Federelement zur Realisierung einer Neutralstellung vorhanden ist und miteinander korrespondierende radiale und axiale Kanäle besitzen, die bei Lenkbetätigung das Verdrängersystem mit einem der Zylinderanschlüsse verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenraum (35) des Steuersystems (6) als Druckraum ausgebildet ist, der eingangsseitig Öffnungen (32; 33; 34) besitzt, die einen nahezu ungedrosselten Zulauf ermöglichen und ausgangsseitig Drosselöffnungen (41; 46) zur kurzschließenden Verbindung mit dem Ablauf (22) und Öffnungen (43; 36) sowie Radialkanäle (28)zur geregelten Verbindung vom Innenraum (35) zum Verdrängersystem (7) aufweist und in der Steuerhülse (15) und/oder dem Steuerkolben (16) axiale und/oder radiale Kanäle (45) und Ablaufkanäle (40) zur Verbindung vom drucklosen Zylinderanschluß (24; 26) zum Ablauf (22) angeordnet sind.

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Zu lauf (32) im Deckel (11) der hydrostatischen Lenkeinrichtung (4) befindet und über den Hohlraum (33) zwischen dem Läuferrad (9) des Verdrängersystems (7) und der Antriebswelle (13) mit dem Innenraum (35) des Steuersystems (6) verbunden ist.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (43; 36) zur geregelten Verbindung des Innenraumes (35) mit dem Verdrängersystem (7) ausgleichmäßig am Umfang verteilten Schlitzen im Steuerkolben (16) und Bohrungen in der Steuerhülse (15) bestehen, wobei die Öffnungen (43; 36) und die Radialkanäle (28) in einer Ebene an dem dem Verdrängersystem (7) zugewandten Ende des Steuersystems (6) angeordnet sind.

4. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen (41; 46) und die Ablaufkanäle (40) der Steuerhülse (15) in einer Ebene an dem dem Verdrängersystem (7) abgewandten Ende des Steuersystems (6) angeordnet sind.

5. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) in Ausnehmungen (42) der Steuerhülse (15) eingreift, deren Tiefe in radialer Richtung nach außen begrenzt ist.