-
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Lenkeinrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige Lenkeinrichtungen arbeiten vollhydraulisch und werden vorzugsweise zum
Lenken von schweren und langsamfahrenden Fahrzeugen eingesetzt.
-
Eine solche Lenkeinrichtung ist beispielsweise in der DE 199 28 530 C2 beschrieben.
Danach besteht die Lenkeinrichtung in der Hauptsache aus einem Gehäuse mit einem
Zulaufanschluss für eine Versorgungspumpe, einem Ablaufanschluss für einen Tank
und zwei richtungswechselnde Anschlüsse für den Zulauf zu einem Lenkzylinder und
den Rücklauf von dem Lenkzylinder. Im Gehäuse ist ein Drehschiebersteuerventil
untergebracht, das aus einer äußeren, im Gehäuse eingepassten Steuerhülse und einem
inneren, konzentrisch zur Steuerhülse angeordneten Steuerkolben besteht, die beide gegen
die Kraft einer Feder relativ und begrenzt zueinander drehbar sind. Zur Lenkeinrichtung
gehört auch eine nach dem Orbitprinzip arbeitende Dosierpumpe, die am Gehäuse
angeflanscht ist und die aus einem feststehenden Außenring mit beispielsweise sieben
Innenzähnen und einem drehenden Läuferzahnrad mit dann sechs Außenzähnen besteht.
Somit bilden sich in der Dosierpumpe sieben volumenveränderliche Kammern aus.
Der im Gehäuse untergebrachte Steuerkolben des Drehschiebersteuerventiles ist
einerseits mechanisch mit einem Lenkrad und andererseits über eine Antriebswelle
mechanisch mit dem Läuferzahnrad der Dosierpumpe verbunden, während das
Drehschiebersteuerventil mit den volumenveränderlichen Kammern der Dosierpumpe über
Kommutatorkanäle in hydraulischer Verbindung stehen.
-
Dazu besitzen der Steuerkolben und die Steuerhülse radiale Bohrungen und radiale und
axiale Kanäle die zusammen mehrere verstellbare und parallel wirkende Drosseln
bilden. Diese Drosseln bewirken, dass der anliegende Ölstrom in der Neutralstellung des
Drehschiebersteuerventils über geöffnete Kurzschlussleitungen zum Tank zurückgeführt
wird, während der Ölstrom in einer ausgelenkten Stellung des Drehschiebersteuerventils
in einen Kurzschlussstrom und in einen dosierten Arbeitsstrom aufgeteilt wird, wobei
der dosierte Arbeitsstrom über eine der beiden Zylinderleitungen zum Lenkzylinder
geführt wird.
-
Es hat sich nun gezeigt, dass bei Lenkeinrichtungen dieser Art, die als non reaction
ausgeführt sind, die also keine Übertragung der Fahrbahnwiderstände auf das Lenkrad
zulassen, bei bestimmten Fahrzuständen unerwünschte Schläge am Lenkrad auftreten. So
kommt es insbesondere beim Lenken gegen den Anschlag und beim feinfühligen
Manövrieren in der belasteten Zylinderleitung zum kurzzeitigen Aufbau einer stehenden
Drucksäule, die den Lenkzylinder und damit die Räder einseitig belasten.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße
Lenkeinrichtung zu entwickeln, die den Aufbau von störenden Druckspitzen in der druckseitigen
Zylinderleitung in den Phasen des Übergangs von der Neutral- in eine Arbeitsstellung
und in der entgegengesetzten Drehrichtung des Drehschiebersteuerventils verhindert.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 4.
Die neue Lenkeinrichtung beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik.
Dabei wird zwischen beiden Zylinderräumen des Lenkzylinders kurzzeitig und zwar
solange, bis die Rücklaufdrosseln öffnen, ein Druckausgleich zwischen beiden
Zylinderräumen des Lenkzylinders geschaffen, der in dieser Zeit eine einseitige Belastung des
Lenkzylinders und damit Schläge am Handrad verhindert. Diese Lösung ist sehr einfach
und wirkungsvoll.
-
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn zumindest eine Zulaufdrossel in jeder
Drehrichtung aus einer radialen, mil der axialen Steuernut verbundenen Umfangsnut und der
benachbarten Zylinderbohrung besteht und die jeweilige Umfangsnut durch eine
Steuerkante begrenzt ist. Diese Zulaufdrossel ist äußerst funktionssicher und einfach und
kostengünstig herzustellen.
-
Es ist auch zweckmäßig, wenn die Rücklaufdrosseln in jeder Drehrichtung zu den
Zulaufdrosseln eine positive Überdeckung oder eine Nullüberdeckung aufweisen, dann
schließen die Zulaufdrosseln in der Auslenkung aus der Neutralstellung, bevor die
Rücklaufdrosseln öffnen oder gleichzeitig mit den Rücklaufdrosseln. Das ist vorteilhaft,
weil damit ein Kurzschluss zwischen der Zylinderzuleitung und der Rücklaufleitung
verhindert wird. Dadurch wird eine Verschlechterung des Wirkungsgrades vermieden.
-
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
-
Fig. 1 eine gattungsgemäße Lenkeinrichtung im Schnitt,
-
Fig. 2 eine Teilansicht des Drehschiebersteuerventils in der Neutralstellung,
-
Fig. 3 eine Teilansicht des Drehschiebersteuerventils in einer geringen
Auslenkung nach Rechts,
-
Fig. 4 eine Teilansicht des Drehschiebersteuerventils in einer größeren
Auslenkung nach Rechts und
-
Fig. 5 ein Schaltbild des Drehschiebersteuerventils.
-
Nach der Fig. 1 besteht die hydraulische Lenkeinrichtung in der Hauptsache aus einem
Gehäuse 1 mit einem Drehschiebersteuerventil und einer nach dem Gerotorprinzip
arbeitenden Dosierpumpe 2, die stirnseitig an das Gehäuse 1 angeflanscht ist, wobei das
Drehschiebersteuerventil aus einer äußeren, im Gehäuse 1 eingepassten Steuerhülse 3
und einem inneren, in der Steuerhülse 3 laufenden Steuerkolben 4 gebildet wird. Die
Dosierpumpe 2 besteht aus einem innenverzahnten Außenring 5 und aus einem
außenverzahnten, einen Zahn weniger aufweisenden Rotor 6, die zwischen sich mehrere
volumenveränderliche Verdrängerkammern 7 ausbilden. Diese Verdrängerkammern 7 sind
über Kanäle im Gehäuse 1 hydraulisch mil dem Drehschiebersteuerventil und mit einem
doppeltwirkenden Lenkzylinder verbunden. Die Dosierpumpe 2 ist dabei mit einem
Deckel 8 und einer Zwischenscheibe 9 mit dem Gehäuse 1 verschraubt.
-
Der innenliegende Steuerkolben 4 des Drehschiebersteuerventils hat eine drehfeste
Verbindung mit einem nicht dargestellten Handrad. Innerhalb des Steuerkolbens 4 ist eine
Antriebswelle 10 angeordnet, die einerseits über ein balliges Zahnnabenprofil mit dem
Rotor 6 der Dosierpumpe 2 und andererseits über einen, den Steuerkolben 4
durchdringenden Stift 11 mit der äußeren Steuerhülse 3 verbunden. Dieser Stift 11 begrenzt im
Zusammenspiel mit einer vergrößerten Bohrung im inneren Steuerkolben 4 den
Verdrehwinkel zwischen der Steuerhülse 3 und dem Steuerkolben 4. Die Steuerhülse 3 und
der Steuerkolben 4 stützen sich innerhalb des begrenzten Verdrehwinkels durch ein
radial angeordnetes Federelement 12 gegenseitig ab.
-
Gemäß der Fig. 2 bis 4 besitzt die sichtbare äußere Steuerhülse 3 mehrere
Kommutatorbohrungen 13, die in einer radialen Ebene gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet
sind und über die der dosierte Ölstrom bereitgestellt wird. Die Steuerhülse 3 besitzt
weiterhin in einer ersten radialen Ebene mehrere Zylinderbohrungen 14 für die
hydraulische Verbindung zu einem ersten Zylinderraum eines nicht dargestellten Lenkzylinders
und in einer zweiten radialen Ebene mehrere Zylinderbohrungen 15 für die Verbindung
zum zweiten Zylinderraum des Lenkzylinders. Dabei sind die Zylinderleitungen 14, 15
zusammengenommen in gleicher Anzahl und mit gleicher Teilung wie die
Kommutatorbohrungen 13 angeordnet, wobei die einzelnen Zylinderbohrungen 14 der ersten
radialen Ebene und die Zylinderbohrungen 15 der zweiten radialen Ebene jeweils
wechselweise in axialer Reihe zu den Kommutatorbohrungen 13 ausgerichtet sind.
Dagegen besitzt der verdeckt dargestellte Steuerkolben 4 mehrere gleichmäßig und mit
gleicher Teilung wie die Kommutatorbohrungen 13 und die Zylinderbohrungen 14, 15
angeordnete axiale Steuernuten 16 für den Zulauf zum Lenkzylinder und wechselweise
dazwischenliegende axiale Steuernuten 17 für den Rücklauf zu einem nicht
dargestellten Tank. Dabei haben die Steuernuten 16 für den Zulauf eine solche axiale
Erstreckung, dass sie die Umfangsreihen der Kommutatorbohrungen 13 und der
Zylinderbohrungen 14 und 15 in der Steuerhülse 3 erfassen. Wogegen die Steuernuten 17 für den
Rücklauf sich in axialer Richtung über die beiden Umfangsreihen der
Zylinderbohrungen 14 und 15 sowie über eine nicht dargestellte Umfangsreihe von Rücklaufbohrungen
in der Steuerhülse 3 erstrecken.
-
Somit bilden die axialen Steuernuten 16 jeweils einerseits zusammen mit der
benachbarten Zylinderbohrung 14 der ersten radialen Ebene eine Zulaufdrossel 18 für
die Drehrichtung Rechts und andererseits zusammen mit der benachbarten
Zylinderbohrung 15 der zweiten radialen Ebene eine Zulaufdrossel 19 für die Drehrichtung
Links aus, während die axialen Steuernuten 17 zusammen mit der einerseits
benachbarten Zylinderbohrung 15 der zweiten radialen Ebene eine Rücklaufdrossel 20
für die rechte Drehrichtung und zusammen mit der andererseits benachbarten
Zylinderbohrung 14 eine Rücklaufdrossel 21 für die Linksdrehung ausbilden.
-
In besonderer Weise besitzt mindestens eine der axialen Steuernuten 16 im
Steuerkolben 4 eine radiale Umfangsnut 22, die sich in Umfangsrichtung zur benachbarten
Zylinderbohrung 14 in der ersten radialen Ebene der Steuerhülse 3 erstreckt und die eine
durch eine Steuerkante 23 begrenzte Länge aufweist. Gleichermaßen besitzt mindestens
eine weitere der axialen Steuernuten 16 eine radiale Umfangsnut 24, die eine
Steuerkante 25 aufweist und die sich in Umfangsrichtung zur benachbarten Zylinderbohrung 15 in
der zweiten radialen Ebene der Steuerhülse 3 mit einer begrenzten Länge ausweitet.
-
Die Breiten der Steuernuten 16, 17 im Steuerkolben 4 und die Durchmesser der
Kommutatorbohrungen 13 und der Zylinderbohrungen 14, 15 in der Steuerhülse 3 sind nun
so gewählt, dass in der Neutralstellung der Steuerhülse 3 und des Steuerkolbens 4
zueinander grundsätzlich alle Drosselquerschnitte zwischen den axialen Steuernuten 16
und den Kommutatorbohrungen 13 sowie der Drosselquerschnitte der Zulaufdrosseln
18, 19 und der Rücklaufdrosseln 20, 21 zwischen den axialen Steuernuten 16, 17 und
den Zylinderbohrungen 14, 15 geschlossen sind.
-
Lediglich mindestens die aus der einen Umfangsnut 22 und der Zylinderbohrung 14
gebildete Zulaufdrossel 18 und mindestens die aus der anderen Umfangsnut 24 und der
Zylinderbohrung 15 gebildete Zulaufdrossel 19 sind in der Neutralstellung geöffnet.
-
Dazu ist die radiale Erstreckung der Steuerkante 23 in der einen Zulaufdrossel 18 und
die Steuerkante 25 in der einen Zulaufdrossel 19 in der Umfangsrichtung zu den
jeweiligen Zylinderbohrungen 14, 15 so gewählt, dass für jede Drehrichtung die
Öffnungsquerschnitte der zur gleichen axialen Steuernut 16 gehörenden Zulaufdrossel 18 und 19
eine negative Überdeckung aufweisen.
-
Damit sind in jeder der beiden Drehrichtungen beide Zylinderräume des Lenkzylinders
über die geöffneten Querschnitte der beiden Zulaufdrosseln 18 und 19 in den Phasen der
Übergänge von der Neutralstellung in eine Arbeitsstellung und umgekehrt zeitlich
begrenzt miteinander verbunden.
-
Dieser Zusammenhang wird insbesondere durch die schaltungstechnische Darstellung
der Fig. 5 deutlich, bei der die Neutralstellung 26 und die Arbeitsstellung Links 27 und
die Arbeitsstellung Rechts 28 zwischen der Steuerhülse 3 und dem Steuerkolben 4
gezeigt wird. Zwischen der Neutralstellung 26 und der Arbeitsstellung Links 27 befindet
sich eine Übergangsstellung Links 29 und zwischen der Neutralstellung 26 und der
Arbeitsstellung Rechts 28 ist eine Übergangsstellung Rechts 30 vorgesehen. In jeder der
beiden Übergangsstellungen Links 29 und Rechts 30 sind beide Zylinderleitungen L
und R über eine Kurzschlussleitung miteinander verbunden, in der sich jeweils die
mindestens eine der speziellen Zulaufdrossel 19 und 18 befinden.
-
Bei nichtbetätigter Lenkung gemäß der Fig. 2 und 5 befindet sich das
Drehschiebersteuerventil in der Neutralstellung 26, wo sich der innere Steuerkolben 4 und die äußere
Steuerhülse 3 zentrieren und alle zur Dosierpumpe und zum Lenkzylinder führenden
Verbindungen geschlossen sind. Das Öl fließt vom Zulaufanschluss P über geöffnete
Kurzschlusskanäle des Drehschiebersteuerventils direkt zum Tank zurück.
-
Bei Auslenkung des Drehschiebersteuerventils nach den Fig. 3 und 5 werden der
Steuerkolben 4 und die Steuerhülse 3 entgegen der Kraft des Federelementes 12 aus ihrer
Mittelstellung in eine Arbeitsstellung verdreht. Dabei durchqueren die Steuerhülse 4
und der Steuerkolben 3 jeweils die Übergangsstellung 29 bzw. 30, in denen sich die
Kurzschlussöffnungen verkleinern und die zur Dosierpumpe 2 führenden Kanäle öffnen,
wodurch der Ölstrom in einen Kurzschlussstrom und in einen Arbeitsstrom aufgeteilt
wird. Dieser anteilige Arbeitsstrom wird durch die Dosierpumpe bedarfsgerecht
bemessen und dem Lenkzylinder zur Verfügung gestellt. Dabei passiert das Öl zum Beispiel
bei einer Rechtsdrehung zunächst alle Zulaufdrosseln 18 für den rechten Zylinderraum
des Lenkzylinders und gleichzeitig die eine spezielle, noch geöffnete Zulaufdrossel 19
für den linken Zylinderraum des Lenkzylinders, bevor die Rücklaufdrossel 20 den
Rücklauf zum Tank freigeben.
-
Bei einer weiteren Auslenkung nach Rechts gemäß der Fig. 4 und 5 schließt die
mindestens eine spezielle Zulaufdrossel 19 für den linken Zylinderraum des Lenkzylinders und
es öffnet sich gleichzeitig oder kurz nachher die Rücklaufdrosseln 20, sodass sich der
Lenkzylinder entsprechend der Lenkbewegung am Handrad verstellt.
-
Bei einer entgegengesetzten Lenkbewegung aus einer Arbeitsstellung in die
Neutralstellung laufen die Funktionen in umgekehrter Richtung ab.
Liste der Bezugszeichen
1 Gehäuse
2 Dosierpumpe
3 Steuerhülse
4 Steuerkolben
5 Außenring
6 Rotor
7 Verdrängerkammer
8 Deckel
9 Zwischenscheibe
10 Antriebswelle
11 Stift
12 Federelement
13 Kommutatorbohrung
14 Zylinderbohrung für den Zulauf in Drehrichtung R
15 Zylinderbohrung für den Zulauf in Drehrichtung L
16 Steuernut für den Zulauf
17 Steuernut für den Rücklauf
18 Zulaufdrossel Rechts
19 Zulaufdrossel Links
20 Rücklaufdrossel
21 Rücklaufdrossel
22 Radiale Umfangsnut
23 Steuerkante
24 Radiale Umfangsnut
25 Steuerkante
26 Neutralstellung
27 Arbeitsstellung Links
28 Arbeitsstellung Rechts
29 Übergangsstellung Links
30 Übergangsstellung Rechts