DE10025509A1 - Drehschiebersatz für eine hydraulische Steuereinrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Drehschiebersatz für eine hydraulische Steuereinrichtung angegeben mit einem äußeren Drehschieber und einem inneren Drehschieber (1), der im äußeren Drehschieber angeordent ist, in seiner Oberfläche Tanknuten (R) aufweist, die zumindest in vorbestimmten Drehstellungen mit einem Niederdruckanschluß verbunden sind, und mindestens eine Durchgangsöffnung (2) in seiner Wand aufweist, die jeweils mit einer Tanknut (R) zumindest teilweise in Überdeckung steht. DOLLAR A Bei einem derartigen Drehschiebersatz möchte man eine weitere Möglichkeit angeben, ein Klemmen zwischen innerem und äußerem Drehschieber zu vermeiden. DOLLAR A Hierzu sind an den übrigen Tanknuten (R) Oberflächenaussparungen als Ausgleichsbereiche (5) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschiebersatz für eine hydraulische Steuereinrichtung mit einem äußeren Dreh­ schieber und einem inneren Drehschieber, der im äußeren Drehschieber angeordnet ist, in seiner Oberfläche Tan­ knuten aufweist, die zumindest in vorbestimmten Dreh­ stellungen mit einem Niederdruckanschluß verbunden sind, und mindestens eine Durchgangsöffnung in seiner Wand aufweist, die jeweils mit einer Tanknut zumindest teilweise in Überdeckung steht.

Ein derartiger Drehschiebersatz ist aus US 4 804 016 bekannt. Ein derartiger Drehschiebersatz wird bei­ spielsweise in einer Steuereinrichtung für eine hydrau­ lische Lenkung verwendet. Der innere Drehschieber wird von einem Steuerorgan, beispielsweise einer Lenkradwel­ le, verdreht. Das Verdrehen erfolgt hierbei zum einen gegenüber einem Gehäuse und zum anderen auch gegenüber dem äußeren Drehschieber. Durch dieses gegenseitige Verdrehen werden in an sich bekannter und in US 4 804 016 näher beschrieben Weise Strömungspfade frei­ gegeben oder verschlossen, die von einem Pumpenanschluß zu einem ersten Arbeitsanschluß und von einem zweiten Arbeitsanschluß zu einem Tankanschluß oder Tankdruckan­ schluß führen. Hierbei wird die Hydraulikflüssigkeit, die aus dem ersten Arbeitsanschluß austritt, oder ein dazu proportionaler Teil durch einen Meßmotor geleitet, der über eine Kardanwelle den äußeren Drehschieber ver­ dreht. Die Kardanwelle ist hierbei in dem inneren Dreh­ schieber angeordnet und über zwei einander diametral gegenüberliegende Stifte, die durch die Durchgangsöff­ nungen in der Wand des inneren Drehschiebers geführt sind, mit dem äußeren Drehschieber verbunden.

Hydraulische Steuereinrichtungen dieser Art haben sich bewährt. Allerdings gibt es hierbei immer wieder das Problem, daß der innere Drehschieber im äußeren Dreh­ schieber oder der äußere Drehschieber im Gehäuse klemmt. Dies bedeutet für den Bediener, beispielsweise den Fahrer eines mit einer derartigen Steuereinrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs, eine erhöhte Kraft beim Betä­ tigen des Lenkrades, die als unangenehm empfunden wird. Auch können gefährliche Situationen entstehen, wenn die Drehschieber gegeneinander oder im Gehäuse verklemmt sind, weil dann die "richtige" Flüssigkeitssteuerung nicht mehr gewährleistet ist. Aus diesem Grunde sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, um ein derartiges Klemmen zu verhindern. Ein derartiger Vorschlag ist in US 4 804 016 zu finden.

Ein anderer Vorschlag findet sich in US 5 165 447, wo man versucht, den Druck innerhalb und außerhalb des in­ neren Drehschiebers, jedenfalls in gewissen Bereichen, gleich zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Möglichkeit anzugeben, ein Klemmen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehschiebersatz der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß an den übrigen Tanknuten Oberflächenaussparungen als Ausgleichsberei­ che ausgebildet sind.

Hierbei geht man von folgender Überlegung aus: Die Durchgangsbohrung, die man auch als "Stiftloch" be­ zeichnen kann, steht mit einer Tanknut in Verbindung. Dementsprechend herrscht im Stiftloch der Tankdruck oder allgemein der niedrigste Druck in der Steuerein­ richtung. Bei den verbleibenden Tanknuten ist der Be­ reich, wo Tankdruck herrscht, kleiner. Außerhalb der Tanknut kann sich also ein anderer Druck aufbauen, der größer als der Tankdruck ist. Dies führt zu der Gefahr, daß der innere Drehschieber in eine von der Kreisform abweichende Form verformt wird, beispielsweise oval oder elliptisch wird. Da der innere Drehschieber und der äußere Drehschieber mit relativ engen Passungen zu­ einander gefertigt sind, reichen bereits kleine Verfor­ mungen aus, um ein Klemmen zu bewirken. Wenn man nun dafür sorgt, daß sich die Verhältnisse an der Tanknut mit dem Stiftloch und an den übrigen Tanknuten ähneln, dann kann man dafür sorgen, daß der Druck auf den inne­ ren Drehschieber in Umfangsrichtung entsprechend punkt­ symmetrisch verteilt wird, so daß die Gefahr einer Ver­ formung des inneren Drehschiebers klein bleibt. Der Drehschieber wird also sozusagen von allen Seiten gleichmäßig entlastet und nicht nur im Bereich des Stiftlochs. Das Stiftloch wird auch auf die übrigen Tanknuten "kopiert", so daß eine relativ gute Symmetrie im Hinblick auf die hydraulische Last entsteht.

Vorzugsweise weisen die Ausgleichsbereiche die gleiche Größe auf wie die wirksame Fläche der Durchgangsöff­ nung. Je gleichmäßiger die Verhältnisse sind, desto besser steht der innere Drehschieber im Gleichgewicht und desto geringer ist die Gefahr einer Verformung.

Vorzugsweise sind die Ausgleichsbereiche relativ zu den Tanknuten genauso angeordnet wie die Durchgangsöffnung. Auch hier kann man durch eine quasi identische Übertra­ gung der Verhältnisse die Gleichgewichtssituation am inneren Drehschieber noch verbessern.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorge­ sehen, daß der innere Drehschieber einen Passungsbe­ reich und einen Freischneidungsbereich aufweist, wobei die Durchgangsöffnung eine Grenze zwischen dem Pas­ sungsbereich und dem Freischneidebereich durchsetzt und die Ausgleichsbereiche vom Freischneidebereich in den Passungsbereich erstreckt sind. Eine enge Passung zwi­ schen dem inneren Drehschieber und dem äußeren Dreh­ schieber ist im Grunde nur dort erforderlich, wo Flüs­ sigkeitsströme für Hydraulikflüssigkeit unter Druck ab­ gedichtet werden müssen. Für zum Tank zurückfließende Hydraulikflüssigkeit ist eine derart enge Passung nicht mehr erforderlich. Die zum Tank zurückfließende Hydrau­ likflüssigkeit hat in der Regel einen so geringen Druck, daß nennenswerte Leckagen nicht zu befürchten oder unschädlich sind. Deswegen kann man einen Frei­ schneidungsbereich vorsehen, in dem der innere Dreh­ schieber einen geringfügig verringerten Durchmesser ge­ genüber dem Passungsbereich aufweist. Eine derartige Ausgestaltung verhindert jedenfalls ein Klemmen zwi­ schen dem inneren Drehschieber und dem äußeren Dreh­ schieber in diesem Bereich. Wenn man nun die Durch­ gangsöffnung oder das Stiftloch an der Grenze zwischen dem Freischneidungsbereich und dem Passungsbereich vor­ sieht, dann ist nur ein Teil des Passungsbereichs "druckentlastet". Es reicht dementsprechend auch aus, die Ausgleichsbereiche, die den Querschnitt des Stift­ lochs entsprechen, in den Passungsbereich auszudehnen, d. h. den Teil der Kontur des Stiftlochs, der sich im Passungsbereich befindet, auf die übrigen Tanknuten zu kopieren, so daß sich der Freischneidebereich in ent­ sprechender Weise in den Passungsbereich erstrecken kann.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Ausgleichsbe­ reiche im Passungsbereich die gleiche Kontur wie die Durchgangsöffnung aufweisen. Damit bekommt man eine einfache Fertigungsvorschrift für den inneren Dreh­ schieber und ein entsprechend gutes hydraulisches Gleichgewicht.

Vorzugsweise sind mindestens drei Tanknuten in Umfangs­ richtung verteilt angeordnet. Die Druckentlastung, die derjenigen des Stiftlochs entspricht, verteilt sich al­ so in Umfangsrichtung gleichmäßig auf drei Bereiche. Die Gefahr, daß sich dann noch Verformungen ergeben, ist relativ klein.

Vorzugsweise sind zwei einander gegenüberliegende Durchgangsöffnungen vorgesehen. Damit wird die Drehmo­ mentübertragung von der Kardanwelle auf den äußeren Drehschieber verbessert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines inneren Drehschiebers,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den inne­ ren Drehschieber mit Kräfteverteilung und

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt einer hydrau­ lischen Lenkeinrichtung mit einem Drehschieber­ satz.

Fig. 3 zeigt zunächst schematisch eine Lenkeinrichtung mit einem Gehäuse 10, das eine Bohrung 11 aufweist. In der Bohrung 11 ist ein äußerer Steuerschieber 12 und in diesem ein innerer Steuerschieber 1 drehbar gelagert. Eine Gelenkwelle 13 verbindet einen Meßmotor 14 mit dem äußeren Steuerschieber 12 und zwar mit Hilfe von Stif­ ten 19, die durch Löcher 2 im inneren Steuerschieber 1 geführt sind. Der innere Steuerschieber 1 ist über eine Kupplung 15 mit einer Lenkwelle 16 eines Lenkhandrades 17 kuppelbar. Die Kupplung 15 ist hier als Vielkeil­ kupplung ausgebildet, in die die Lenkwelle eingesteckt werden kann.

Der äußere Steuerschieber 12 und der innere Steuer­ schieber 1 sind über Blattfedern 18, die eine begrenzte Relativdrehung der beiden Steuerschieber 3, 4 zueinan­ der zulassen, miteinander verbunden.

Durch das Zusammenwirken der beiden Steuerschieber 1, 12 mit dem Gehäuse werden ein Hochdruckanschluß P und ein Niederdruckanschluß T richtungsabhängig mit nicht näher dargestellten Arbeitsanschlüssen verbunden.

Fig. 1 zeigt den inneren Drehschieber 1, der mit dem äußeren Drehschieber 12 und dem Gehäuse 10, dem Meßmo­ tor 6 und der Kardanwelle 13 zusammenwirken kann, wie dies in US 4 804 016 beschrieben ist. Derartige Dreh­ schieberanordnungen sind allgemein bekannt. Bei dem Drehschieber 1 in Fig. 1 werden daher auch nur solche Funktionsteile näher beschrieben, die für das Verständ­ nis der vorliegenden Erfindung wesentlich sind.

Der Drehschieber 1 weist an seinem Umfang eine Reihe von sich axial erstreckenden Nuten auf. Hierbei wech­ seln sich Tanknuten R ab mit Arbeitsnuten S. Hydraulik­ flüssigkeit unter Druck wird durch eine Gehäusenut, die mit einen Pumpenanschluß in Verbindung steht, zu Boh­ rungen im äußeren Drehschieber geleitet, die bei einer entsprechenden Verdrehung zwischen innerem Drehschieber 1 und äußerem Drehschieber in die Arbeitsnuten S ge­ langt. Die Arbeitsnuten S leiten die unter Druck ste­ hende Hydraulikflüssigkeit zu anderen Bohrungen im äu­ ßeren Drehschieber, von wo aus sie über eine entspre­ chende Gehäusenut in einen Arbeitsanschluß im Gehäuse gelangt. Dementsprechend steht also zumindest dann, wenn innerer Drehschieber 1 und äußerer Drehschieber gegeneinander verdreht sind, Hydraulikflüssigkeit unter Druck in den Arbeitsnuten S an.

In den Tanknuten R herrscht zum gleichen Zeitpunkt hin­ gegen ein Druck, wie er auch an einem Tankanschluß des Gehäuses herrscht, d. h. einem Anschluß, der mit dem Tank oder einer anderen Drucksenke verbunden ist.

Die von den zweiten Arbeitsanschluß rückströmende Flüs­ sigkeit gelangt durch Bohrungen im äußeren Drehschieber in die Tanknuten und von dort durch weitere Bohrungen in äußeren Drehschieber in eine Gehäusenut zurück, die mit den Tankanschluß verbunden ist.

In inneren Drehschieber 1 sind zwei einander gegenüber­ liegende Durchgangsöffnungen 2 vorgesehen, von denen nur eine dargestellt ist. Durch diese Durchgangsöffnun­ gen 2, die auch als "Stiftloch" bezeichnet werden kön­ nen, sind die Stifte 19 geführt, mit denen die Kardan­ welle 13 mit den äußeren Drehschieber 12 verbunden ist. Dementsprechend sind diese Durchgangsöffnungen 2 etwas größer als die Stifte 19.

Es ist zu erkennen, daß die Durchgangsöffnung 2 mit ei­ ner Tanknut R verbunden ist. Dementsprechend herrscht in der Durchgangsöffnung 2 auch nur Tankdruck.

Der Drehschieber 1 weist in dem Bereich, in den sich die Arbeitenuten S erstrecken, einen Passungsbereich 3 auf. In diesen Passungsbereich 3 ist der Außendurchmes­ ser des Drehschiebers 1 mit hoher Genauigkeit an den Innendurchmesser des nicht näher dargestellten äußeren Drehschiebers angepaßt, so daß die Arbeitsnuten S rela­ tiv gut abgedichtet sind. Gleichwohl läßt sich nicht vermeiden, daß sich ein gewisser Druck in der Nachbar­ schaft der Arbeitsnuten S aufbaut, der dann zwischen den inneren Drehschieber 1 und dem äußeren Drehschieber herrscht. Man kann in erster Linie davon ausgehen, daß der Druck von den Arbeitsnuten S bis zu den Tanknuten R gleichmäßig abnimmt.

Dies bedeutet aber, daß im Bereich der Durchgangsöff­ nung 2 eine geringere Fläche zur Verfügung steht, auf die der Druck zwischen dem äußeren Drehschieber und dem inneren Drehschieber 1 wirken kann. Dies hat bislang möglicherweise dazu geführt, daß der Druck im Bereich der anderen Tanknuten R aufgrund einer größeren wirksa­ men Fläche eine größere Kraft auf den inneren Dreh­ schieber 1 erzeugte, die diesen in einer von der Kreis­ form abweichende Form verformte, beispielsweise oval oder elliptisch. Dies gilt auch dann, wenn neben dem Passungsbereich 3 ein Freischneidebereich 4 vorgesehen ist, in dem der innere Drehschieber 1 einen gegenüber dem Passungsbereich 3 geringfügig verminderten Außen­ durchmesser aufweist. Auch in diesem Fall wäre die Flä­ che, auf die der Druck zwischen dem Pumpendruck in den Arbeitsnuten S und dem Tankdruck in den Tanknuten R wirken kann, größer in den Tanknuten, die nicht mit der Durchgangsöffnung 2 verbunden sind.

Aus diesem Grund wird die Kontur der Durchgangsöffnung 2 sozusagen auf die Oberfläche des inneren Drehschie­ bers 1 "kopiert", d. h. man sieht im Bereich der übrigen Tanknuten R ebenfalls Ausgleichsbereiche 5 vor, die mit den Tanknuten R verbunden sind und in denen letztend­ lich ebenfalls nur der Tankdruck herrschen kann. Die Druckverteilung ist also in Umfangsrichtung des inneren Drehschiebers gleich, wie man anhand von Fig. 2 erken­ nen kann. Die Pfeile P symbolisieren den Druck, der in den Flächenbereichen zwischen den Tanknuten R und den Arbeitsnuten S herrscht oder die Kräfte, die mit den entsprechenden Drücken verbunden sind. Da aufgrund der Ausgleichsbereiche 5 die Flächen, auf die dieser Druck P (genauer gesagt die Druckverteilung) wirken kann, gleich sind, sind die Kräfte auf den inneren Drehschie­ ber 1 in Umfangsrichtung ebenfalls symmetrisch gleich.

Sie können also nicht zu einer Verformung des inneren Drehschiebers 1 führen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechs Tanknuten vorgesehen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dementsprechend gibt es zwei Durchgangsöffnungen 2 und dazwischen auf jeder Seite zwei Ausgleichsbereiche 5. Diese Verteilung ist gleichmäßig genug, um eine Verformung zu verhin­ dern.

Claims (7)

1. Drehschiebersatz für eine hydraulische Steuerein­ richtung mit einem äußeren Drehschieber und einem inneren Drehschieber, der im äußeren Drehschieber angeordnet ist, in seiner Oberflächen Tanknuten aufweist, die zumindest in vorbestimmten Drehstel­ lungen mit einem Niederdruckanschluß verbunden sind, und mindestens eine Durchgangsöffnung in seiner Wand aufweist, die jeweils mit einer Tan­ knut zumindest teilweise in Überdeckung steht, da­ durch gekennzeichnet, daß an den übrigen Tanknuten (R) Oberflächenaussparungen als Ausgleichsbereiche (5) ausgebildet sind.

2. Drehschiebersatz nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsbereiche (5) die glei­ che Größe aufweisen wie die wirksame Fläche der Durchgangsöffnung (2).

3. Drehschiebersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsbereiche (5) re­ lativ zu den Tanknuten (R) genau so angeordnet sind wie die Durchgangsöffnung (2).

4. Drehschiebersatz nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Drehschie­ ber (1) einen Passungsbereich (3) und einen Frei­ schneidebereich (4) aufweist, wobei die Durch­ gangsöffnung (2) eine Grenze zwischen dem Pas­ sungsbereich (3) und dem Freischneidebereich (4) durchsetzt und die Ausgangsbereiche (5) vom Frei­ schneidebereich (4) im Passungsbereich (3) er­ streckt sind.

5. Drehschiebersatz nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgleichsbereiche (5) im Pas­ sungsbereich (3) die gleiche Kontur wie die Durch­ gangsöffnung (2) aufweisen.

6. Drehschiebersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Tan­ knuten (R) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.

7. Drehschiebersatz nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegen­ überliegende Durchgangsöffnungen (2) vorgesehen sind.