DD276460B5

DD276460B5 - Hydrostatische Lenkeinrichtung

Info

Publication number: DD276460B5
Application number: DD32116888A
Authority: DD
Inventors: Helmut Dipl-Ing Bauers; Arnim Dipl-Ing Soden
Original assignee: Hydraulik Nord Gmbh
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1995-06-14
Also published as: DD276460A1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät nach dem Drehschieberprinzip für eine hydrostatische Lenkeinrichtung. Derartige Lenkeinrichtungen werden in vollhydraulischen Lenkeinrichtungen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden Fahrzeugen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Hydrostatische Lenkeinrichtungen mit Drehschiebersteuerventil und Orbit-Verdränger wurden aus der US-PS 2 984 215 bekannt und werden seither in großen Stückzahlen und vielen Variationen hergestellt und vertrieben.

Das Drehschiebersteuerventil besteht dabei aus einer äußeren im Gehäuse eingepaßten Steuerhülse und einem inneren in der Steuerhülse eingepaßten Steuerkolben.

Der Steuerkolben ist einerseits über ein Zahnnabenprofil mit dem Orbit-Verdränger und andererseits über eine Stiftverbindung mit der Steuerhülse verbunden. Die mit einer Antriebswelle starr verbundene Steuerhülse ist mittels eines Federelementes gegenüber dem Steuerkolben lagezentriert. Gegen die Kraft des Federelementes sind Steuerkolben und Steuerhülse relativ zueinander ein begrenztes Stück verdfehbar. Zwischen dem Drehschiebersteuerventil und dem Orbit-Verdränger besteht über sogenannte Kommutatorbohrungen im Gehäuse der Lenkeinrichtung eine hydraulische Verbindung. Die hydrostatische Lenkeinrichtung besitzt Anschlüsse für eine Zulaufleitung, eine Rücklaufleitung und zwei zum Stellzylinder führende Zylinderleitungen.

Die Drehschiebersteuerventile weisen verschiedene parallele Drosseln auf, die in Neutralstellung offen und in Arbeitsrichtung geschlossen werden und in bekannter Weise aus Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse und Kurzschlußschlitzen im Steuerkolben gebildet werden (DD 247 421).

Diese für andere Funktionen günstige Gestaltungsform besitzt aber den Nachteil einer großen Geräuschabstrahlung insbesondere im Schließbereich.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, unter Beibehaltung des Konstruktionsprinzips der Kurzschlußöffnungen das Geräuschverhalten zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeit des gedrosselten Kurzschlußölstromes allmählich zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der nichtdosierte, gedrosselte Kurzschlußölstrom getrennt und spätestens im Innenraum des Steuersystems wieder zusammengeführt wird.

Dazu sind in der Steuerhülse mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen in gleicher Teilung und in gleicher axialer Ebene zu den Zulaufbohrungen und ein oder mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen in gleicher Teilung aber winkelversetzt zu den Zulaufbohrungen angeordnet. Den beiden Arten von Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse sind jeweils Kurzschlußschlitze bzw. axiale Nuten im Steuerkolben zugeordnet.

Die Kurzschlußschlitze und die axialen Nuten haben jeweils über stirnseitig angeordnete, radiale Schlitze Verbindung mit dem Innenraum.

Zweckdienlich ist es, zwischen dem Steuerkolben und der Steuerhülse an der Verdrängerseite eine Umfangsnut zu bilden, die die axialen Nuten über die Kurzschlußschlitze mit dem Innenraum verbinden. Die Umfangsnut wird vorzugsweise durch eine Fase am Steuerkolben, durch die innere Mantelfläche der Steuerhülse und der Planfläche der Anlaufscheibe gebildet. Der Querschnitt der axialen Nut entspricht vorzugsweise einem halben Sechseck und erweitert sich in Richtung des Orbit-Verdrängers trichterförmig.

Die erfinderische Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kurzschlußölstrom nach seiner Drosselstelle in zwei Teilströme über ein verhältnismäßig langes Kanalsystem geführt wird, das durch große und sich erweiternde Querschnitte gekennzeichnet ist.

Das führt zur allmählichen Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und damit zur Vermeidung von Kavitation, was eine Geräuschverminderung nach sich zieht.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1: Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 2: Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 3: Steuerkolben der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 4: Teillängsschnitt des Steuerkolbens Fig. 5: Teilquerschnitt des Steuerkolbens

Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1, das einen Steuerkolben 2 und eine Steuerhülse 3 aufnimmt.

Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden durch ein Federelement 4 gegeneinander zentriert. Die axiale Abstützung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 erfolgt durch ein Lager 5.

Eine Nabenverzahnung 6 des Steuerkolbens 2 dient zur Einleitung des Lenkmomentes. Ein Stift 7 begrenzt das Radialspiel von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3. Eine Antriebswelle 8 verbindet den Steuerkolben 2 mit dem Orbit-Verdränger 9, der im wesentlichen aus einem innenverzahnten Außenring 10 und einem außenverzahnten Läuferzahnrad 11 besteht.

Der Orbit-Verdränger 9 wird axial von einer Anlaufscheibe 12 und einem Deckel 13 begrenzt. Die Befestigung am Gehäuse 1 übernehmen Zylinderschrauben 14.

Die Lenkeinrichtung besitzt vier Fluidanschlüsse, den Zulaufanschluß 15, den Ablaufanschluß 16, den Zylinderanschluß 17 bei Rechtsdrehung und den Zylinderanschluß 18 bei Linksdrehung. Die Steuerhülse 3 der hydrostatischen Lenkeinrichtung nach Fig. 2 besitzt erfindungsgemäß verdrängerseitig eine Reihe von mehreren Kurzschlußbohrungen 19 und eine Reihe von Kurzschlußbohrungen 20, die axial mit Zulaufbohrungen 21 in einer gemeinsamen Ebene liegen bzw. wechselweise angeordnet sind. Diese sind über einen Ringkanal 22 mit dem Zulaufanschluß 15 des Gehäuses 1 verbunden.

Eine Reihe von Kommutatorbohrungen 23 in der Steuerhülse 3 und Bohrungen 24, 25 und 26 stellen die hydraulische Verbindung zum Orbit-Verdränger 9 her. Zwei Reihen-von Zylinderbohrungen 27 sind über einen Ringkanal 28 mit dem Zylinderanschluß 17 bei Rechtsdrehung und zwei Reihen von Zylinderbohrungen 29 sind über einen Ringkanal 30 mit dem Zylinderanschluß 18 bei Linksdrehung verbunden.

Weiterhin besitzt die Steuerhülse 3 eine Durchgangsbohrung 31 zur Aufnahme des Stiftes 7 und eine Reihe Ablaufbohrungen 32, die über einen Ringkanal 33 mit dem Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1 verbunden ist. An der dem Orbit-Verdränger 9 abgewandten Stirnseite der Steuerhülse 3 befindet sich ein nicht dargestellter radialer Durchbruch, der das Federelement 4 aufnimmt und dieses abstützt.

Im Steuerkolben 2 nach Fig. 3 befinden sich analog zur Steuerhülse 3 erfindungsgemäß Nuten 34, die mit den Kurzschlußbohrungen 20 der Steuerhülse 3 Drosselstellen bilden.

Versetzt hierzu besitzt der Steuerkolben 2 axiale Kurzschlußschlitze 35, die in den Innenraum des Steuerkolbens 2 münden, der wiederum mit den Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3 in Verbindung steht.

Diese Kurzschlußschlitze 35 bilden mit den Kurzschlußbohrungen 19 der Steuerhülse 3 weitere Drosselstellen. In gleicher axialer Ebene wie die Kurzschlußschlitze 35 ist eine Reihe von axialen Kanälen 36 angeordnet, die in Sacklochbohrungen 37 münden und die Verbindung zwischen den Zulaufbohrungen 21 und den Kommutatorbohrungen 23 der Steuerhülse 3 herstellen. Weitere axiale Steuernuten 38 bewirken die Verbindung der Kommutatorbohrungen 23 mit den Zylinderbohrungen 27, 29 der Steuerhülse 3.

Die axialen Steuernuten 39 stellen die Verbindung der Zylinderbohrungen 27, 29 mit dem Innenraum des Steuerkolbens 2 und damit mit den Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3 her. Eine keglige Bohrung 40 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Stift 7 die maximale Drehbewegung des Steuerkolbens 2 gegenüber der Steuerhülse 3.

In Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsform der Nuten 34 dargestellt. Sie sind vorzugsweise so gestaltet, daß sie sich zum Ablauf hin trichterförmig erweitern und stirnseitig über nicht dargestellte radiale Durchbrüche eine direkte Verbindung zum Innenraum des Steuerkolbens 2 haben.

Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung einer Fase 41, die mit der Steuerhülse 3 und der Anlaufscheibe 12 eine Umfangsnut 42 bildet und die axialen Nuten 34 über die Kurzschlußschlitze 35 mit dem Innenraum des Steuerkolbens 2 verbindet. Der Nutgrund 43 kann - wie hier dargestellt - kerbenartig oder auch eben oder rund ausgeführt sein. Bei nicht betätigter Lenkung ist der Steuerkolben 2 gegenüber der Steuerhülse 3 durch das Federelement 4 in Mittelstellung zentriert. Das Fluid fließt vom Zulaufanschluß 15 und dem Ringkanal 22 zum einen über die Kurzschlußbohrungen 20 der Steuerhülse 3 und der Umfangsnut 42 und zum anderen über die Kurzschlußbohrungen 19 zu den Kurzschlußschlitzen 35 des Steuerkolbens 2 und damit in dessen Innenraum.

Von dort gelangt das Fluid über die Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3 und den Ringkanal 33 zum Ablaufanschluß 16. Durch die Drehung des Steuerkolbens 2 über die Nabenverzahnung 6 z. B. nach rechts und bei Vorhandensein eines Lenkwiderstandes erfolgt in Abhängigkeit vom Zulaufstrom eine relative Verstellung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 gegen die Kraft des Federelementes 4. Dabei wird der Kurzschlußquerschnitt soweit verringert, bis der erforderliche Lenkdruck am Zulaufanschluß 15 anliegt.

Das Fluid teilt sich dabei in einen ersten Teilstrom, der durch die Zulaufbohrungen 21 in der Steuerhülse 3, den Sacklochbohrungen 37 und den axialen Kanälen 36 des Steuerkolbens 2 zu den Kommutatorbohrungen 23 der Steuerhülse 3 geführt wird und über die Bohrungen 24, 25 und 26 zum Orbit-Verdränger 9 fließt.

Durch die Wirkung des bekannten Kommutatorsystems gelangt das entsprechend der Drehzahl dosierte Fluid vom Orbit-Verdränger 9 über die bereits beschriebenen Bohrungen im Gehäuse 1 und die Kommutatorbohrungen 23 der Steuerhülse 3 zu den axialen Steuernuten 38 im Steuerkolben 2.

Von dort gelangt es bei der genannten Rechtsdrehung über die Zylinderbohrungspaare 27 der Steuerhülse 3, den Ringkanal 28 und den Zylinderanschluß 17 zu einem Stellzylinder, dessen Kolben entsprechend bewegt wird und über bekannte zwischengeschaltete Elemente die Betätigung der Fahrzeugräder bewirkt. Das drucklose Rücklauffluid vom Stellzylinder kommt zum Zylinderanschluß 18 und fließt über den Ringkanal 30, eine Reihe Zylinderbohrungen 29 der Steuerhülse 3 und axialen Steuernuten 39 des Steuerkolbens 2 zu den Ablaufbohrungen 32 der Steuerhülse 3. Von dort gelangtes über den Ringkanal 33 zum Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1.

Der zweite Teilstrom wird durch das nichtdosierte Fluid gebildet. Es fließt über die Drosselstellen, die durch die Kurzschlußbohrungen 19 und 20 der Steuerhülse 3 und den axialen Nuten 34 und Kurzschlußschlitze 35 des Steuerkolbens 2 gebildet wurde, der Umfangsnut 42 und den Kurzschlußschlitzen 35 des Steuerkolbens 2 in dessen Innenraum und von dort-wie schon beschrieben - in den Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1. Bei der durch den Stift 7 begrenzten maximalen Verdrehung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden beide Drosselstellen geschlossen und der gesamte Zulaufstrom gelangt als dosiertes Fluid über die Lenkeinrichtung zum Stellzylinder. Nach Ende des Lenkvorganges bzw. Drehung des Steuerkolbens 2 läuft infolge der Krafteinwirkung des Federelementes 4 die Steuerhülse 3 soweit nach, bis beide wieder in Mittelstellung zentriert sind.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Gehäuse 16 Ablaufanschluß 31 Durchgangsbohrung

2 Steuerkolben 17 Zylinderanschluß-Rechts 32 Ablaufbohrungen

3 Steuerhülse 18 Zylinderanschluß-Links 33 Ringkanal

4 Federelement 19 Kurzschlußbohrungen 34 Nuten

5 Lager 20 Kurzschlußbohrungen 35 Kurzschlußschlitze

6 Nabenverzahnung 21 Zulaufbohrungen 36 axiale Kanäle

7 Stift 22 Ringkanal 37 Sacklochbohrungen

8 Antriebswelle 23 Kommutatorbohrungen 38 axiale Steuernuten

9 Orbit-Verdränger 24 Bohrungen 39 axiale Steuernuten

10 Außenring 25 Bohrungen 40 Keglige Bohrung

11 Läuferzahnrad 26 Bohrungen 41 Fase

12 Anlaufscheibe 27 Zylinderbohrungen 42 Umfangsnut

13 Deckel 28 Ringkanal 43 Nutgrund

14 Zylinderschrauben 29 Zylinderbohrungen

15 Zulaufanschluß 30 Ringkanal

Claims

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung, die im wesentlichen ein Drehschiebersteuerventil und einen Orbit-Verdränger besitzt, wobei das Drehschiebersteuerventil aus einem Steuerkolben und einer Steuerhülse besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, in einem begrenzten Umfang relativ verdrehbar sind und miteinander korrespondierende und in Ebenen angeordnete radiale Reihen von gleichmäßig am Umfang verteilten Bohrungen und axialen Kanälen besitzen, wobei mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse und den Kurzschlußbohrungen zugeordnete Kurzschlußschlitze im Steuerkolben mehrere parallele Drosselstellen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerhülse (3) sich mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen (19) in gleicher Teilung und in gleicher axialer Ebene zu den Zulaufbohrungen (21) und ein oder mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen (20) in gleicher Teilung aber winkelversetzt zu den Zulaufbohrungen (21) befinden und im Steuerkolben (2) den

Kurzschlußbohrungen (19) zugeordnete Kurzschlußschlitze (35) und den Kurzschlußbohrungen (20) zugeordnete axiale Nuten (34) angeordnet sind und die Kurzschlußschlitze (35) und die axialen Nuten (34) über stirnseitig angeordnete radiale Schlitze mit dem Innenraum des Steuersystems verbunden sind.

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verdrängerseitig zwischen dem Steuerkolben (2) und der Steuerhülse (3) eine Umfangsnut (42) gebildet wird, die die axialen Nuten (34) über die Kurzschlußschlitze (35) mit dem Innenraum des Steuersystems verbinden.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnut (42) durch eine Fase (41) im Steuerkolben (2), durch die innere Mantelfläche der Steuerhülse (3) und der Planfläche der Anlaufscheibe (12) gebildet wird.

4. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der axialen Nuten (34) sich in Richtung des Verdrängers (9) trichterförmig erweitert.

5. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der axialen Nuten (34) einem halben Sechseck entspricht.

6. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußbohrungen (20) einreihig und die Kurzschlußbohrungen (19) dreireihig angeordnet sind.