DE1293029B - Hydraulische Stellvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Stellvor- getriebe mit dem Lenkgestänge in Verbindung steht, richtung mit einem Stellmotor, einer motorgetriebe- Die beiden Ventilelemente sind aus einer Neutralnen Druckmittelpumpe, einem mit dem Stellmotor Stellung in beiden Richtungen gegen Rückstellfedern über Druckmittelleitungen verbundenen Steuergerät, um einen durch eine Totgangkupplung begrenzten das eine von außen verstellbare Ventilanordnung und S Winkel relativ zueinander verdrehbar. Bei Ausfall einen damit verbundenen Hydraulikdrehmotor ent- der motorgetriebenen Pumpe kann das Lenkgestänge hält, durch den die gesamte für die Verstellung des über die Totgangkupplung, das Kupplungsgestänge Stellmotors dienende Druckmittelmenge fließt und und das Untersetzungsgetriebe unmittelbar mechader bei Ausfall der motorgetriebenen Pumpe als den nisch betätigt werden. Die bekannte Vorrichtung erStellmotor betätigende Pumpe dient. io fordert eine mechanische Verbindung zwischen Bei bekannten, für Servolenkungen bestimmten Steuergerät und Stellmotor. Eine solche Verbindung Stellvorrichtungen dieser Art besteht die Ventilanord- führt zu einem hohen Konstruktionsaufwand und nung aus einem Axialschieber mit einem feststehen- schränkt die Freizügigkeit hinsichtlich der Anordden Ventilelement und einem bewegbaren Ventil- nung des Steuergerätes erheblich ein. In der mechaelement, das aus einer Neutralstellung in beiden 15 nischen Verbindung zwischen Steuergerät und Stell-Richtungen gegen Rückstellfedern relativ zum fest- motor liegen mehrere dauernd beanspruchte Gelenke, stehenden Ventilelement längs verschiebbar ist. Die die zwangläufig ein erhebliches Spiel haben, das sich Verstellung des bewegbaren Ventilelementes von durch Verschleiß noch vergrößert. Infolgedessen sind außen erfolgt über Zwischenglieder, die die Dreh- die Genauigkeit und die Empfindlichkeit auch dieser bewegung des Lenkrades in eine Längsbewegung um- 20 Stellvorrichtung mangelhaft.

setzen. In Abhängigkeit von der Drehung des Lenk- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

rades und der dadurch bewirkten Längsverschiebung hydraulische Stellvorrichtung zu schaffen, die bei des bewegbaren Ventilelementes wird die eine oder Vermeidung einer mechanischen Verbindung zwidie andere Leitung zum Stellmotor über den Axial- sehen Stellmotor und Steuergerät eine gegenüber beschieber und den Hydraulikdrehmotor mit Druck- 25 kannten Vorrichtungen verbesserte Genauigkeit und flüssigkeit von der Druckflüssigkeitsversorgung ge- Empfindlichkeit besitzt.

speist. Um den Hydraulikdrehmotor bei Ausfall der Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrich-

motorgetriebenen Pumpe als handbetätigte Pumpe für rung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß den Stellmotor verwenden zu können, ist das Lenk- dadurch gelöst, daß die Ventilanordnung aus einem rad mit einem drehbaren Teil des Hydraulikdreh- 30 an sich bekannten Drehschieber mit zwei konzenmotors über eine Totgangkupplung mechanisch ver- irisch zueinander drehbaren Elementen besteht, wobunden. Bei diesen bekannten Stellvorrichtungen bei das eine Hauptventilelement in an sich bekannter muß, ehe die hydraulische Steuerung überhaupt an- Weise von außen verdrehbar ist, während das andere sprechen kann, das Lenkrad zunächst um einen rela- Ventilelement als Folgeventilelement mit einem drehtiv großen Winkel gedreht werden, der größer ist als 35 baren Teil des Hydraulikdrehmotors mechanisch verdas im Steuergerät vorhandene Spiel und als die bei bunden ist und in Abhängigkeit von der den Hydrauder Fertigung auftretenden Toleranzen. Es sind ver- likdrehmotor durchströmenden Druckflüssigkeitshältnismäßig viele Kraftübertragungsstellen vornan- menge gedreht wird, wobei die beiden Ventilelemente den, die notwendigerweise Spiel aufweisen, und es aus einer Neutralstellung in beiden Richtungen in an tritt eine entsprechende Summierung von Fertigungs- 40 sich bekannter Weise gegen elastische Mittel relativ toleranzen zusätzlich zu den in der Ventilanordnung zueinander verdrehbar sind, die Relatiwerdrehung ohnehin vorhandenen Toleranzen ein. Die Empfind- aber durch eine Totgangkupplung begrenzt ist, so lichkeit und die Genauigkeit der Stellvorrichtungen daß bei und in Abhängigkeit von einer Relatiwerlassen infolgedessen zu wünschen übrig. Hinzu drehung die eine oder andere Leitung zum Stellmotor kommt, daß innerhalb des unwirksamen Drehwinkels 45 über die Ventilanordnung und den Hydraulikdrehdes Lenkrades von den Rückstellfedern bereits eine motor mit Druckflüssigkeit von der Druckflüssigkeits-Gegenkraft ausgeübt und dadurch ein »Straßen- Versorgung gespeist wird.

gefühl« simuliert wird, obgleich noch gar kein Rad- Bei einer solchen Konstruktion ist die Anzahl der

ausschlag erfolgt ist. Die Umsetzung der Drehbewe- mit Spiel behafteten mechanischen Kraftübertragungs-.gung des Lenkkrades in die Längsbewegung des ver- 50 stellen minimal gehalten. Genauigkeit und Empfindschiebbaren Ventilelementes bedingt ferner einen für lichkeit der Stellvorrichtung sind wesentlich gesteigert hydraulische Lenkanlagen relativ großen Kraftauf- und bleiben auch über ausgedehnte Betriebsdauern

wand durch Reibungsverluste. Dieser Kraftaufwand erhalten. Weil der unwirksame Drehwinkel entschie-

kann zwar durch die Wahl eines geeigneten Über- den herabgesetzt ist, wird bei Anwendung der Stellsetzungsverhältnisses verringert werden, doch ergibt 55 vorrichtung für hydraulische Servolenkungen ein besieh dann eine zusätzliche Vergrößerung des unwirk- sonders gutes Straßengefühl erhalten. Gegenüber der samen Drehwinkels. mit Axialschieber ausgestatteten bekannten Stellvor-

Es ist auch eine hydraulische Servolenkung mit richtung ist der Platzbedarf verringert. Im Gegensatz einem Stellmotor, einer motorgetriebenen Druck- zu der oben erläuterten Servolenkung mit mechanimittelpumpe und einem mit dem Stellmotor über 60 scher Verbindung zwischen Lenkgestänge und Folge-Druckmittelleitungen verbundenen Steuergerät be- ventilelement ist die Stellvorrichtung nach der Erfinkannt, das eine von außen verstellbare Ventilanord- dung beim Einsatz in Servolenkungen unempfindlich Hung in Form eines Drehschiebers mit zwei konzen- gegenüber Stößen auf die Räder. Irisch zueinander drehbaren Ventilelementen auf- Eine besonders vorteilhafte, platzsparende Ausweist. Das eine Hauptventilelement ist unmittelbar 65 bildung der elastischen Mittel wird erhalten, mit dem Lenkrad verbunden, während das andere wenn diese aus gebündelten Blattfedern bestehen, Ventilelement als Folgeventilelement über ein mecha- die sich durch Schlitze in beiden Ventilelementen nisches Kupplungsgestänge und ein Untersetzungs- erstrecken.

Um mit einfachen Mitteln einen einwandfreien Betrieb des Hydraulikdrehmotors als Pumpe hei einem Ausfall der motorgetriebenen Pumpe sicherzustellen, ist vorzugsweise, wie an sich bekannt, eine Hilfsleitung zwischen den pumpenseitigen Einlaßstutzen und Auslaßstutzen mit einem Rückschlagventil vorgesehen, das öffnet, wenn der Druck im Auslaßstutzen größer ist als im Einlaßstutzen.

Die Bohrungen und Schlitze der Ventilelemente sind vorteilhaft so angeordnet, daß, wie an sich bekannt, in der Neutralstellung die Druckflüssigkeitsversorgung kurzgeschlossen ist. Die motorgetriebene Pumpe läuft dann also leer, während der Stellmotor in der betreffenden Stellung festgehalten wird.

Zur Steuerung eines doppeltwirkenden Stellmotors wirkt zweckmäßig mindestens eine Ventilöffnung des Hauptventilelementes mit mindestens zwei zu beiden Seiten der Verschlußstellung angeordneten Ventilöffnungen des Folgeventilelementes zusammen, die jeweils mit einer der beiden hydraulischen Leitungen zum Stellmotor verbunden sind, während für die Drehrichtungsumkehr des Hydraulikdrehmotors vorzugsweise das Hauptventilelement mindestens eine weitere Ventilöffnung besitzt, die mit mindestens zwei weiteren zu beiden Seiten der Verschlußstellung angeordneten Ventilöffnungen im Foigeventilelement zusammenwirkt, die je einer Bewegungsrichtung des Hydraulikdrehmotors zugeordnet sind.

In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird als Hydraulikdrehmotor ein an sich bekannter hydraulischer Zahnradmotor mit in einem feststehenden Zahnring auf einer Planetenbahn umlaufendem, einen Zahn weniger aufweisendem Zahnrad verwendet und ist das Folgeventilelement mit dem Zahnrad drehfest über eine den Einfluß der Planetenbewegung eliminierende Kupplung verbunden. Bei dieser Konstruktion führt das Zahhnrad bei einer Umdrehung um seine eigene Achse und damit bei einer Umdrehung des Folgeventilelementes eine Mehrzahl von Umlaufbewegungen auf der Planetenbahn aus. Das hat zur Folge, daß sich im Notbetrieb schon durch eine kleine Drehung des Folgeventilelementes eine sehr große Flüssigkeitsverdrängung und dementsprechend eine große Verstellung des Stellmotors erzielen lassen. Im Normalbetrieb gibt der Zahnradmotor dagegen selbst bei kleinen Abmessungen ein sehr hohes Drehmoment ab, so daß die zur Betätigung der Stellvorrichtung erforderliche Handkraft klein ist. Dadurch, daß der Zahnring feststeht, ergeben sich gegenüber hydraulischen Zahnradmotoren mit zwei oder mehr umlaufenden Zahnrädern zusätzliche konstruktive Vereinfachungen, und zwar auch hinsichtlich der Abdichtung des Zahnradmotors.

Die den Einfluß der Planetenbewegung eliminierende Kupplung ist zweckmäßig eine Gelenkwelle,

Vorzugsweise entspricht die Zahl der weiteren Ventilöffnungen im Folgeventilelement der doppelten Zahl der Zähne des Zahnrades und sind die weiteren Ventilöffnungen abwechselnd mit der Pumpe und dem Stellmotor verbunden, wobei die weiteren Ventilöffnungen mit der Zahl der Zähne des Zahnringes entsprechenden Ventilöffnungen an einem weiteren feststehenden Ventilelement zusammenwirken. Auf diese Weise wird das Folgeventilelement zugleich für die Steuerung des Druckflüssigkeitszu- und -abflusses zu bzw. von dem hydraulischen Zahnradmotor herangezogen.

Zu einem besonders gedrängten und einfachen Aufbau trägt es ferner bei, wenn die Totgangkupplung zwischen den beiden drehbaren Ventilelementen einen Stift aufweist, der gleichzeitig der drehfesten Verbindung zwischen Gelenkwelle und Foigeventilelement dient, und wenn die Gelenkwelle in an sich bekannter Weise über den größten Teil ihrer Länge von einem Ventilelement umschlossen ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines ίο Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipbild einer mit einer hydraulischen Stellvorrichtung nach der Erfindung ausgestatteten Kraftfahrzeug-Servolenkung,
F i g. 2 in größerem Maßstab einen Axialschnitt entlang Linie 2-2 in F i g. 1, wobei einige Teile weggebrochen dargestellt sind,

F i g. 3 einen Axialschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

ao F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3, wobei einige Teile weggebrochen sind,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Hauptventilelementes,

F i g. 6 eine Seitenansicht des Folgeventilelementes und

F i g. 7 bis 14 Querschnitte entlang den Linien 7-7, 8-8, 9-9, 10-10, 11-11, 12-12, 13-13 und 14-14 der Fig. 3.

In den Figuren ist die hydraulische Stellvorrich-3Q tung in Verbindung mit einer Servolenkung für Kraftfahrzeuge dargestellt. Das insgesamt mit 1 bezeichnete Steuergerät besitzt einen Gehäusekörper 2 mit einem Einlaßstutzen 3, an den eine Leitung 4 angeschlossen ist, durch die Druckflüssigkeit in das Steuergerät 1 eingeführt wird, und zwar von einer Druckflüssigkeitsversorgung in Form einer motorgetriebenen Druckmittelpumpe 5, die mit einem Vorratsbehälter 6 über eine Leitung 7 verbunden ist. Der Gehäusekörper2 ist weiter mit einem Auslaßstutzen 8 versehen, von dem aus die Druckflüssigkeit über eine Leitung 9 zu dem Vorratsbehälter 6 zurückfließen kann. Der Gehäusekörper 2 besitzt ferner zwei Stutzen 10 und 11, an die Leitungen 12 und 13 angeschlossen sind, die zu den entgegengesetzten Enden eines als Stellmotor 14 dienenden Arbeitszylinders führen, innerhalb dessen eine Kolbenstange 15 mit Tauchkolben hin- und herbewegbar geführt ist. Die Kolbenstange 15 ist an das Lenkgestänge 16 des Kraftfahrzeuges, das selbst nicht dargestellt ist, angeschlossen, und zwar mittels der üblichen Winkelhebel 17 und der starren Hebel 18. Das Lenkgestänge 16 ist mit den lenkbaren Rädern 19 in der üblichen Weise verbunden.

Der Gehäusekörper 2 besteht im wesentlichen aus einem die Stützend, 8, 10 und 11 tragenden, rohrförmigen Gehäuseabschnitt 20, einem Befestigungsflansch 21, der mit einem Ende des rohrförmigen Gehäuseabschnittes 20 durch Schrauben 22 od. dgl. (F i g. 14) fest verbunden ist, einer ringförmigen Zwischenplatte 23, einem innen gezahnten Zahnring 24 und einer Endkappe 25. Gemäß F i g. 14 ist der Befestigungsflansch 21 an seinem Umfang mit Öffnungen 26 zur Aufnahme von Montagebolzen 27 od. dgl. ausgestattet, mit deren Hilfe das Steuergerät 1 an einer geeigneten Wandung oder Montagekonsole 28 des Kraftfahrzeuges (F i g. 1) befestigt werden kann. Wie F i g. 3 zeigt, sind am anderen Ende des Gehäuseabschnittes 20 die Zwischenplatte 23, der Zahn-

ring 24 und die Endkappe 25 mit Hilfe von Schrau- oder auf andere Weise im benachbarten Endteil des. ben 29 befestigt. rohrförmigen Hauptventilelementes 31 befestigt.

Der Gehäuseabschnitt 20 besitzt eine zylindrische Das Hauptventilelement 31 besitzt in axialem Ab-

Innenwandung 30, die zusammen mit dem Befesti- stand von den gegenüberliegenden Enden zwei sich gungsflansch 21 und der Zwischenplatte 23 eine 5 radial nach außen öffnende Umfangsnuten 49 und 50. zylindrische Kammer bildet, in der ein Hauptventil- An die eine Seite der Umfangsnut 49 schließen sich element 31 und ein Folgeventilelement 32 zueinan- axial nach innen reichende Ventilöffnungen 51 an, der konzentrisch untergebracht sind. Das Folge- die am Umfang des Hauptventilelementes 31 verteilt ventilelement 32 hat die Form einer rohrförmigen und ebenfalls radial nach außen offen sind. Die Um-.Büchse, die an der Innenwandung 30 dicht anliegt io f angsnut 50 steht mit dem axialen Durchlaß 33 über und gegenüber dem Gehäuseabschnitt 20 konzen- mehrere radiale Öffnungen 52 in Verbindung. Außertrisch und drehbar angeordnet ist. Dabei reichen dem besitzt das Hauptventilelement 31 am einen die gegenüberliegenden Enden des Folgeventilelemen- Endteil neben der Umfangsnut 49 zwei Reihen von tes 32 praktisch bis zur Innenfläche des Befestigungs- radialen öffnungen 53, die von der äußeren Umfangsflansches 21 bzw. zur Zwischenplatte 23. 15 fläche des Hauptventilelementes 31 nach innen rei-

Das Hauptventilelement 31 ist zylindrisch und chen und ebenfalls mit dem axialen Durchlaß 33 in über den größeren Teil seiner Länge hohl und bildet Verbindung stehen. Zwischen den Umfangsnuten 49 einen an der Zwischenplatte 23 beginnenden axialen und 50 sind an der Außenfläche des Hauptventil-Durchlaß 33. Das eine Ende des Hauptventilelemen- elementes 31 mehrere in Umfangsrichtung gegentes 31 legt sich gegen die Zwischenplatte 23 an, 20 einander versetzte, nutförmige Ventilöffnungen 54 während das andere Ende des Hauptventilelementes angeordnet, die in axialer Richtung verlaufen, sich 31 gegen ein Drucklager 34 innerhalb des Befesti- radial nach außen öffnen und am einen Ende zwigungsflansches 21 anstößt. Das eine Ende des axialen sehen je zwei Ventilöffnungen 51 enden. An der Durchlasses 33 ist vom inneren Ende einer Steuer- anderen Seite enden die Ventilöffnungen 54 in axiawelle 35 begrenzt, die sich vom benachbarten Ende 25 lern Abstand von der Umfangsnut 50. Zwischen den des Hauptventilelementes 31 axial nach außen er- Ventilöffnungen 54 ist das Hauptventilelement 31 mit streckt und im Befestigungsflansch. 21 drehbar gelagert paarweise angeordneten radialen Öffnungen 55 und ist. Das äußere Ende der Steuerwelle 35 ist, wie bei 56 vorgesehen, die mit dem axialen Durchlaß 33 in 36 angedeutet, genutet oder in anderer Weise zur Verbindung stehen. Dabei sind, wie insbesondere aus Aufnahme eines geeigneten Steuerelementes, wie des 30 Fig. 5 hervorgeht, die radialen öffnungen 55 neben Lenkrades 37, ausgebildet, das durch eine Mutter 38, den Ventilöffnungen 51 und die Öffnungen 56 neben die auf das Gewindeende 39 der Steuerwelle 35 auf- den gegenüberliegenden Enden der Ventilöffnungen geschraubt ist, an seinem Platz gehalten wird. 54 angeordnet. Die in axialer Richtung miteinander

Gemäß Fig. 2 und 3 ist einO-Ring40 vorgesehen, fluchtenden Öffnungspaare 55 und 56 sind mit den der in einer Ringnut des Befestigungsflansclies 21 ge- 35 Ventilöffnungen 51 axial ausgerichtet, halten ist und die Steuerwelle 35 neben dem Druck- Wie insbesondere aus F i g. 6 hervorgeht, sind in

lager 34 umgibt, um Flüssigkeitsaustritt vom Ge- der zylindrischen Außenfläche des Folgeventilelemenhäusekörper 2 entlang der Steuerwelle 35 zu ver- tes 32 mehrere axial im Abstand angeordnete, sich hindern. Ein zweiter O-Ring 41 ist im Befestigungs- radial nach außen öffnende Umfangsnuten 57, 58, 59 flansch 21 eingelassen und bewirkt eine Abdichtung 40 und 60 vorgesehen. Die Umfangsnuten 57 bis 60 zwischen diesem und dem Gehäuseabschnitt 20. fluchten mit Durchlässen des zugleich als feststehen-

Das Hauptventilelement 31 ist mit dem Folge- des Ventilelement dienenden Gehäuseabschnittes 20, ventilelement 32 über eine Totgangkupplung auf und zwar ist die Umfangsnut 57 mit dem Einlaßstut-Drehung verbunden, die eine begrenzte Verdrehung zen 3, die Umfangsnut 58 mit dem Stutzen 10, die der beiden Ventilelemente relativ zueinander zuläßt. 45 Umfangsnut 59 mit dem Stutzen 11 und die Umfangs-Die Totgangkupplung weist einen quer verlaufenden nut 60 mit dem Auslaßstutzen 8 ausgerichtet. Zwei in Stift 42 auf, der durch zwei einander gegenüberlie- axialem Abstand angeordnete, in Umfangsrichtung gende, in Umfangsrichtung verlaufende Schlitze 43 verlaufende Reihen von Öffnungen 61 erstrecken sich des Hauptventilelementes 31 radial hindurchtritt von der Umfangsnut 57 radial nach innen zum Inne-(Fig. 4). Die Enden des Stiftes 42 greifen passend 50 ren des Folgeventilelementes 32, wobei jede Öffnung in gegenüberliegende Öffnungen 44 des Folgeventil- 61 mit einer entsprechenden öffnung 53 des Hauptelementes 32 ein. Wird das Hauptventilelement 31 in ventilelementes 31 ausgerichtet ist, wenn das Hauptdereinen oder der anderen Richtung aus der Neutral- ventilelement 31 in der Neutralstellung gegenüber stellung gemäß Fig. 4 herausgedreht, legt sich der dem Folgeventilelement32 steht, wenn also der Stift Stift 42 gegen das betreffende Ende der Schlitze 43 55 42inderMittederSchlitze431iegt. Ferner erstrecken an und nimmt bei weiterer Drehbewegung des Haupt- sich über -den Umfang verteilte Öffnungen 62 vom ventilelementes 31 das Folgeventilelement 32 mit. Grund der Umfangsnut 57 aus radial nach innen. Die

Um die Ventilelemente 31 und 32 elastisch in ihre Öffnungen 62 stehen in ständiger Verbindung mit der gegenseitige Neutralstellung zu drücken, in der der Umfangsnut 49 des Hauptventilelementes 31, so daß Stift 42 in der Mitte der Schlitze 43 liegt, sind gebün- 60 ständig und unabhängig von der Relativstellung der delte Blattfedern 45 vorgesehen, die durch miteinan- Ventilelemente 31 und 32 Druckflüssigkeit von der der ausgerichtete Nuten 46 und 47 der Ventilelemente Druckmittelpumpe 5 zur Umfangsnut 49 und den bzw. 32 und einen damit fluchtenden Schlitz oder Ventilöffnungen 51 gefördert werden kann. Mehrere eine Bohrung 48 am inneren Ende der Steuerwelle 35 über den Umfang verteilte, radiale Ventilöffnungen radial hindurchreichen. Vorzugsweise werden das 65 63 reichen von der Außenfläche des Folgeventil-Hauptventilelement 31 und die Steuerwelle 35 ge- elementes 32 zwischen den Umfangsnuten 57 und 58 trennt voneinander hergestellt und wird das innere nach innen. Die Zahl der Ventilöffnungen 63 entgenutete Ende der Steuerwelle 35 durch Schweißen spricht der Summe der Ventilöffnungen 51 und 54.

Wie am besten aus Fig. 10 hervorgeht, überdeckt die Folge der radialen Ventilöffnungen 63 gleichzeitig die Ventilöffnungen 51 und das eine Ende der nutförmigen Ventilöffnungen 54.

Das Folgeventilelement 32 ist mit mehreren schlitzförmigen Ventilöffnungen 64 ausgestattet, die von der Umfangsnut 58 radial nach innen reichen und bei entsprechender Relativdrehung zwischen den Ventilelementen 31 und 32 mit den Öffnungen 55 oder den Ventilöffnungen 54 des Hauptventilelementes 31 ausgerichtet werden können. Die Anzahl der schlitzförmigen Ventilöffnungen 64 ist gleich der halben Zahl der radialen Ventilöffnungen 63. Die Ventilöffnungen 64 fluchten in axialer Richtung einzeln mit jeder zweiten radialen Ventilöffnung 63, was am besten aus F i g. 6 hervorgeht.

Ähnliche schlitzförmige Ventilöffnungen 65 erstrecken sich vom Grund der Umf angsnut 59 aus radial nach innen. Die Ventilöffnungen 65 sind gegen die Ventilöffnungen 64 versetzt und fluchten in axialer Richtung jeweils mit jeder zweiten Ventilöffnung 63 des Folgeventilelementes 32. Durch entsprechende Relatiwerdrehung der Ventilelemente 31 und 32 können die Ventilöffnungen 65 wahlweise mit den radialen Öffnungen 56 oder den benachbarten Endteilen der nutförmigen Ventilöffnungen 54 des Hauptventilelementes 31 zur Deckung gebracht werden. Die Umf angsnut 60 des Folgeventilelementes 32 ist mit der Umf angsnut 50 des Hauptventilelementes 31 axial ausgerichtet und steht mit dieser über mehrere über den Umfang verteilte, radiale Öffnungen 66 in Verbindung, die sich vom Grund der Umf angsnut 60 radial nach innen erstrecken.

Infolge dieser Anordnung kann die über den Einlaßstutzen 3 eintretende Druckflüssigkeit in der Neutralstellung der Ventilelemente 31, 32 in der die Öffnungen 61 und 53 miteinander ausgerichtet sind, durch diese Öffnungen hindurch zu dem axialen Durchlaß 33 und von dort nach außen durch die Öffnungen 52, die Umf angsnut 50, die Öffnungen 66 und die Umf angsnut 60 zum Auslaßstutzen 8 sowie von dort über die Leitung 9 zum Vorratsbehälter 6 strömen. Der axiale Durchlaß 33 steht über die Umfangsnuten 50 und 60 und die zugehörigen Öffnungen 52 und 66 in ständiger Verbindung mit dem Auslaßstutzen 8.

Der mit Zähnen 69 versehene Zahnring 24 bildet den Stator eines hydraulischen Zahnradmotors, dessen Rotor ein Zahnrad 67 ist, das eine geringere Zahl von Zähnen 68 als der Zahnring 24 aufweist. Die Bauteile 24 und 67 sind so angeordnet, daß die Zähne 68 und 69 in und außer Eingriff kommen können und dabei gemäß F i g. 7 sich ausdehnende und zusammenziehende Flüssigkeitskammern 70 bilden. Ein Zahnradmotor dieser Art ist im einzelnen in der deutschen Patentschrift 1198 750 beschrieben. Wird Druckflüssigkeit in einige der Flüssigkeitskammern 70 eingeführt, während sie aus anderen Flüssigkeitskammern entweicht, läuft das Zahnrad 67 auf einer Planetenbahn um die Achse des Zahnringes 24 um. Wenn, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht, sieben Statorzähne 69 und sechs Rotorzähne 68 vorgesehen sind, dreht sich das Zahnrad 67 während sechs Umläufen um die Achse des Zahnringes 24 einmal um seine eigene Achse.

Der Gehäusekörper 2 ist mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten, axial verlaufenden Ventilöffnungen 71 versehen, die durch die Zwischenplatte 23 hindurchreichen und in je einer der Flüssigkeitskammern 70 zwischen dem Fuß benachbarter Zähne 69 münden. An ihrem inneren Ende führen die Ventilöffnungen 71 radial nach innen und münden in der Innenwandung 30 des Gehäuseabschnittes 20 unmittelbar gegenüber der Reihe der Ventilöffnungen 63. Das Zahnrad 67 ist mit dem Folgeventilelement 32 über eine Gelenkwelle 72 gekuppelt, die an ihrem einen Ende einen genuteten Kopf 73 trägt, der in eine

ίο genutete Mittelbohrung 74 des Zahnrades 67 eingreift. Gemäß F i g. 2 und 3 ist der Kopf 73 so gerundet, daß er Schwenkbewegungen der Gelenkwelle 72 gegenüber dem Zahnrad 67 zuläßt. Am anderen Ende ist die Gelenkwelle 72, wie bei 75 angedeutet ist, gegabelt, um den Mittelteil des Stiftes 42 aufzunehmen, wodurch die Drehung des Zahnrades 67 auf das Folgeventilelement 32 übertragen wird. Die axiale Bewegung der Gelenkwelle 72 ist in einer Richtung durch Anlage des Kopfes 73 an der Zwischenplatte 23 und in der anderen Richtung durch Anstoßen des äußeren Endes des Kopfes 73 an einem Anschlag 76 od. dgl. begrenzt, der in der Mittelbohrung 74 des Zahnrades 67 zwischen dem Kopf 73 und der Endkappe 25 angeordnet ist.

Im Gehäuseabschnitt 20 ist ferner eine Hilfsleitung 77 ausgebildet (Fig. 3), die an gegenüberliegenden Enden mit dem Einlaßstutzen 3 und dem Auslaßstutzen 8 in Verbindung steht. In einem erweiterten Teil der Hilfsleitung 77 sitzt eine Schraubenfeder 78, die eine Rückschlagventilkugel 79 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 80 drückt, der in einen erweiterten Gewindeteil der Hilfsleitung 77 in der Nähe des Auslaßstutzens 8 eingeschraubt ist. Das Rückschlagventil 78, 79, 80 öffnet, wenn der Druck im Auslaßstutzen 8 größer als im Einlaßstutzen 3 ist.

In der Neutralstellung der Ventilelemente 31, 32 sind sowohl die nutförmigen Ventilöffnungen 54 als auch die Öffnungen 55 und 56 gegenüber den schlitzförmigen Ventilöffnungen 64 und 65 verschlossen, so daß keine Druckflüssigkeit zum Stellmotor 14 zu- oder von diesem abfließen kann. Die Kolbenstange 15 wird infolgedessen durch die Druckflüssigkeit blockiert. Sobald das Lenkrad 37 in einer Richtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn gemäß F i g. 4 und 7 bis 14, gedreht wird, werden die Öffnungen 53 außer Verbindung mit den entsprechenden Öffnungen 61 gebracht. Die Ventilöffnungen 54 kommen zur Dekkung mit den entsprechenden Ventilöffnungen 65, während die Öffnungspaare 55 mit den schlitzförmigen Ventilöffnungen 64 ausgerichtet werden. Druckflüssigkeit fließt durch die radialen Öffnungen 62 nach innen in die Umf angsnut 49 und die Ventilöffnungen 51. Von dort gelangt sie über die mit den Ventilöffnungen 51 fluchtenden Ventilöffnungen 63 nach außen sowie über Ventilöffnungen 71, die ihrerseits mit den fluchtenden Ventilöffnungen 63 ausgerichtet sind, zu den Flüssigkeitskammern 70. Dem Zahnrad 67 wird eine Umlaufbewegung erteilt. Dadurch verkleinern sich andere Flüssigkeitskammern 70, so daß Flüssigkeit aus diesen über andere Ventilöffnungen 71 und radiale Ventilöffnungen 63, die hiermit und mit den nutförmigen Ventilöffnungen 54 ausgerichtet sind, nach innen strömt. Da die Ventilöffnungen 54 mit den Ventilöffnungen 65 fluchten, gelangt die Druckflüssigkeit von den sich zusammenziehenden Flüssigkeitskammern 70 über den Stutzen 11 und die Leitung 13 zum einen Ende des Stellmotors 14. Die Kolbenstange 15 wird in Fig. 1 von

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links nach rechts verschoben. Durch diese Bewegung der Kolbenstange 15 wird Druckflüssigkeit vom gegenüberliegenden Ende des Stellmotors 14 aus durch die Leitung 12 zum Stutzen 10 gedrückt, strömt durch die miteinander fluchtenden Öffnungen 64 und 55 nach innen zu dem axialen Durchlaß 33 und gelangt von dort durch die Öffnungen 52 und 66 nach außen zum Auslaßstutzen 8 sowie über die Leitung 9 in den Vorratsbehälter 6.

Während der Umlaufbewegung des Zahnrades 67 rotiert das Zahnrad um seine eigene Achse in solcher Richtung, daß das Folgeventilelement 32 in Richtung auf die Neutralstellung in bezug auf das Hauptventilelement 31 gedreht wird, wobei der Drehwinkel des Folgeventilelementes 32 für jeden vollständigen Umlauf des Zahnrades 67 lediglich 60° beträgt. Das Folgeventilelement 32 arbeitet nach Art eines Kommutators in der Weise, daß bestimmte radiale Ventilöffnungen 63 mit bestimmten Ventilöffnungen 51, 54 und 71 so in Verbindung gebracht werden, daß die Druckflüssigkeit in einer Weise geführt wird, die eine kontinuierliche Umlaufbewegung des Zahnrades 67 bewirkt, bis durch Drehung des Zahnrades das Folgeventilelement 32 in die Neutralstellung in bezug auf das Hauptventilelement 31 gebracht ist. Das Hauptventilelement 31 kann also mittels des Lenkrades 37 von Hand so weit wie erforderlich gedreht werden, und der Hydraulikdrehmotor 24, 67 arbeitet dann so lange, bis die Neutralstellung der Ventilelemente 31 und 32 erreicht ist.

Wird das Hauptventilelement 31 in F i g. 4 und 7 bis 14 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, werden die nutförmigen Ventilöffnungen 54 mit den schlitzförmigen Ventilöffnungen 64 und die Öffnungen 56 mit den schlitzförmigen Ventilöffnungen 65 zur Dekkung gebracht. Druckflüssigkeit gelangt dann vom Hydraulikdrehmotor zum Stutzen 10 und über die Leitung 12 zu dem in F i g. 1 rechten Ende des Stellmotors 14, während die zurückfließende Flüssigkeit vom linken Ende des Stellmotors 14 durch die Leitung 13 zum Stutzen 11 strömt und über die miteinander fluchtenden Öffnungen 65 und 56 zu dem axialen Durchlaß 33 sowie von dort durch den Auslaßstutzen 8 und die Leitung 9 zum Vorratsbehälter 6 gelangt. Daraus ergibt sich, daß die lenkbaren Räder 19 Drehungen des Lenkrades 37 in der einen oder anderen Richtung folgen und entsprechende Lenkbewegungen ausführen.

Die von den Blattfedern 45 ausgeübte Vorspannung, die das Hauptventilelement 31 an einer Drehung gegenüber dem Folgeventilelement 32 zu hindern bestrebt ist, ist so gewählt, daß ein nur unbedeutender Aufwand an Steuerkraft durch den Bedienenden erforderlich ist, um das Lenkrad 37 in der einen oder der anderen Richtung aus der Neutralstellung herauszubewegen. Wegen der Federwirkung der Blattfedern 45 wird beim Loslassen des Lenkrades 37 das Hauptventilelement sofort in die Neutralstellung zurückgebracht, so daß der Flüssigkeitsströni zu beiden Enden des Stellmotors 14 unterbrochen wird.

Da die gesamte Druckflüssigkeit, die dem einen oder anderen Ende des Stellmotors 14 zugeführt wird, durch den Hydraulikdrehmotor hindurchfließt, kann dieser als Pumpe verwendet werden, die durch Drehung des Lenkrades 37 in der einen oder der anderen Richtung von Hand betätigt wird, um dem betreffenden Ende des Stellmotors 14 Druckflüssigkeit zuzuführen, falls die Druckmittelpumpe 5 versagt und keine Druckflüssigkeit zum Einlaßstutzen 3 fördert. Bei einem solchen Ausfall der Druckmittelpumpe wird durch die anfängliche Drehung des Lenkrades 37 das Hauptventilelement 31 gedreht, bis gegenüberliegende Enden der Schlitze 43 mit dem Stift 42 in Berührung kommen. In dieser Stellung sind die nutförmigen Ventilöffnungen 54 mit den schlitzförmigen Ventilöffnungen 64 oder 65 des Folgeventilelementes 32 ausgerichtet. Eine weitere Drehung des Lenkrades 37 bewirkt, daß die Gelenkwelle 72 das Zahnrad 67 um seine eigene Achse dreht und dieses innerhalb des Zahnringes 24 eine Umlaufbewegung um die Zahnringachse ausführt. Auf diese Weise wird dem gewünschten Ende des Stellmotors 14 Druckflüssigkeit zugeleitet. Die vom gegenüberliegenden Ende des Stellmotors zum Steuergerät zurückfließende Flüssigkeit läßt im Auslaßstutzen 8 einen größeren Druck als im Einlaßstutzen 3 entstehen, so daß die Ventilkugel 79 entgegen der Kraft der Feder 78 vom Ventilsitz 80 abgehoben und in den Einlaßstutzen Druckflüssigkeit eingespeist wird, die von dem jetzt als Pumpe wirkenden Hydraulikdrehmotor angesaugt wird.

Selbstverständlich ist die Kraft, die zum Drehen des Lenkrades 37 bei einem solchen Ausfall der Pumpe erforderlich ist, merklich größer als beim Arbeiten der Druckmittelpumpe 5. Diese Anordnung macht indessen eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 37 und dem Stellmotor bzw. den lenkbaren Rädern überflüssig und erlaubt es, das Steuergerät 1 an jeder beliebigen Stelle des Fahrzeuges oder einer anderen Maschine anzubringen.

Die hydraulische Stellvorrichtung nach der Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen veranschaulichte Anwendung bei Servolenkungen von Kraftfahrzeugen beschränkt. Andere Anwendungsbeispiele sind Steuerungen für Straßenbaumaschinen, z. B. Straßenplaniermaschinen; Steuerungen für Fördergeräte, z. B. Gabelstapler; Schiffssteuerungen, Steuerungen von Stellwiderständen in Transformatorstationen, Steuerungen für Vorschubtische von Werkzeugmaschinen, Steuerungen von Meßapparaturen, z. B. Sandmengenmeßgeräten.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Stellvorrichtung mit einem Stellmotor, einer motorgetriebenen Druckmittelpumpe, einem mit dem Stellmotor über Druckmittelleitungen verbundenen Steuergerät, das eine von außen verstellbare Ventilanordnung und einen damit verbundenen Hydraulikdrehmotor enthält, durch den die gesamte für die Verstellung des Stellmotors dienende Druckmittellmenge fließt und der bei Ausfall der motorgetriebenen Pumpe als den Stellmotor betätigende Pumpe dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung aus einem an sich bekannten Drehschieber mit zwei konzentrisch zueinander drehbaren Elementen besteht, wobei das eine Hauptventilelement (31) in an sich bekannter Weise von außen verdrehbar ist, während das andere Ventilelement als Folgeventilelement (32) mit einem drehbaren TeE (67) des Hydraulikdrehmotors (24, 67) mechanisch verbunden ist und in Abhängigkeit von der den Hydraulikdrehmotor durchströmenden Druckflüssigkeitsmenge gedreht wird, wobei die beiden Ventilelemente (31, 32)

aus einer Neutralstellung in beiden Richtungen in an sich bekannter Weise gegen elastische Mittel (45) relativ zueinander verdrehbar sind, die ReIatiwerdrehung aber durch eine Totgangkupplung (42, 43) begrenzt ist, so daß bei und in Abhängigkeit von einer Relativverdrehung die eine oder andere Leitung (12,13) zum Stellmotor (14) über die Ventilanordnung (20, 31, 32) und den Hydraulikdrehmotor mit Druckflüssigkeit von der Druckflüssigkeitsversorgung gespeist wird.

2. Hydraulische Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (45) aus gebündelten Blattfedern bestehen, die sich durch Schlitze in beiden Ventilelementen (31, 32) erstrecken.

3. Hydraulische Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, eine Hilfsleitung (77) zwischen dem pumpenseitigen Einlaßstutzen (3) und Auslaßstutzen (8) mit einem Rückschlagventil (78 bis 80) vorgesehen ist, das öffnet, wenn der Druck im Auslaßstutzen größer ist als im Einlaßstutzen.

4. Hydraulische Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen und Schlitze der Ventilelemente (31, 32) so angeordnet sind, daß, wie an sich bekannt, in der Neutralstellung die motorgetriebene Druckmittelpumpe (5) kurzgeschlossen ist.

5. Hydraulische Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ventilöffnung (54) des Hauptventilelementes (31) mit mindestens zwei zu beiden Seiten der Verschlußstellung angeordneten Ventilöffnungen (64, 65) des Folgeventilelementes (32) zusammenwirkt, die jeweils mit einer der beiden hydraulischen Leitungen (12,13) zum Stellmotor verbunden sind.

6. Hydraulische Stellvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilelement (31) mindestens eine weitere Ventilöffnung (51) besitzt, die mit mindestens zwei weiteren zu beiden Seiten der Verschlußstellung angeordneten Ventilöffnungen (63) im Folgeventilelement (32) zusammenwirkt, die je einer Bewegungsrichtung des Hydraulikdrehmotors (24, 67) zugeordnet sind.

7. Hydraulische Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekannter hydraulischer Zahnradmotor mit in einem feststehenden Zahnring (24) auf einer Planetenbahn umlaufendem, einen Zahn weniger aufweisendem Zahnrad (67) als Hydraulikdrehmotor verwendet und das Folgeventilelement (32) mit dem Zahnrad drehfest über eine den Einfluß der Planetenbewegung eliminierende Kupplung (72 bis 75) verbunden ist.

8. Hydraulische Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Kupplung eine Gelenkwelle (72 bis 75) ist.

9. Hydraulische Stellvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der weiteren Ventilöffnungen (63) im Folgeventilelement (32) der doppelten Zahl der Zähne des Zahnrades (67) entspricht und die weiteren Ventilöffnungen (63) abwechselnd mit der motorgetriebenen Druckmittelpumpe (5) und dem Stellmotor (14) verbunden sind und mit der Zahl der Zähne des Zahnringes (24) entsprechenden Ventilöffnungen (71) an einem weiteren feststehenden, durch einen Gehäuseabschnitt (20) des Steuergerätes (1) gebildeten Ventilelement zusammenwirken.

10. Hydraulische Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Totgangkupplung zwischen den beiden drehbaren Ventilelementen (31, 32) einen Stift (42) aufweist, der gleichzeitig der drehfesten Verbindung zwischen Gelenkwelle (72) und Folgeventilelement (32) dient.

11. Hydraulische Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwelle (72 bis 75) in an sich bekannter Weise über den größten Teil ihrer Länge von einem Ventilelement (31) umschlossen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen