DE1751979B2 - Hydraulische Steuereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckmittelzu- und -abfuhr für einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem hohlen, drehbar gelagerten Richtungssteuerschieber und einer innenachsigen Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff und festpunktlos gelagertem Rotor, die über den Richtungssteuerschieber und ihren drehbaren Kommutatorschieber mit dem Arbeitszylinder und der Druckmittelquelle hydraulisch verbunden ist und deren Rotor über eine Taumelwelle mit dem Richtungssteuerschieber in Antriebsverbindung steht, wobei über diese Antriebsverbindung der Kommutatorschieber betätigt wird.

Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der FR-PS 12 40 487 bekannt, bei der zwei Steuerschieber vorgesehen sind, die mit der Drehzahl des Rotors umlaufen und die zusammen eine Doppelfunktion erfüllen, nämlich das Zu- und Abführen der Hydraulikflüssigkeit in die sich vergrößernden und verkleinernden Kammern des die Drehkolbenmaschine bildenden Zahnradsatzes und die Steuerung der Strömungsrichtung der Flüssigkeit. Bei einem derartigen Aufbau ist das Ansprechverhalten der Steuereinrichtung nicht zufriedenstellend, weil die hierbei die Steuerbewegung übertragenden Elemente infolge ihrer Herstellungstoleranzen ein bestimmtes Spiel haben, das zunächst aufgeholt werden muß. Außerdem ist ein Notbetrieb bei Ausfall des Druckmittels nur unzulänglich möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besseres Ansprechverhalten der Steuereinrichtung sowohl im Normalfall als auch bei Notbetrieb, also bei ausgefallener Hauptpumpe zu bewirken.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Richtungssteuerschieber auch axial verschiebbar gelagert ist und eine Innenverzahnung aufweist, mit der ein an einem Ende der Taumeiwelle angeordnetes Zahnrad eine die axiale Verschiebung des Richtungssteuerschiebers gegenüber der Taumelwelle zulassende Gelenkkupplung bildet, und daß die Taumelwelle auf der dem Richtungssteuerschieber abliegenden Seite einen Zapfen zum Antrieb des stirnseitig an den Zahnrädern der Drehkolbenmaschine anliegenden, als Schieberplatte ausgebildeten Kommutatorschiebers aufweist

In vorteilhafter Weise kann hierdurch der Steuerschieber mit der Drehzahl des Rotors drehen, während sich der Kommutatorschieber entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors dreht, wodurch ein besseres Ansprechverhalten erzielt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Servolenkung eines Fahrzeuges bei der die Steuerung verwendet wird, Fig.2 eine perspektivische Darstellung der Steuerung und
F i g. 3 eine Schnittansicht der Steuerung.

Die in den F i g. 2 und 3 dargestellten hydraulische Steuereinrichtung 15 bildet einen Teil einer hydraulischen Anlage 16, vergleiche Fig. 1, die eine von einem Motor angetriebene Hauptpumpe 17 und einen doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder 18 aufweist Die gesteuerten Räder des Fahrzeuges sind mit den Stangen 19 und 20 verbunden, die sich von den Enden des doppeltwirkenden Arbeitszylinders 18 aus erstrecken. Diese Stangen 19 und 20 werden in ihrer Längsrichtung von einem Kolben 21 hin- und herbewegt der gleitbar in dem Arbeitszylinder 18 angeordnet ist.

Die Steuereinrichtung 15 und die Hauptpumpe 17 werden durch zwei Ölleitungen 22 und 23 miteinander verbunden. Die Ölleitung 22 ist an einem Ende mit der Hochdruckseite 24 der Hauptpumpe 17 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Einlaß verbunden, der mit dem Buchstaben P gekennzeichnet ist und der in einer Endkappe 26 der Steuerung 15 vorgesehen ist. Die andere Ölleitung 23 ist an einem Ende mit einer Rückflußleitung R verbunden, die in der Endkappe 26 ausgebildet ist, und das andere Ende dieser Ölleitung ist über einen Sammelbehälter 27 mit der Niederdruckseite der Hauptpumpe 17 verbunden. Zwei andere Ölleitungen 28 und 29 verbinden die Enden 30 und 31 des

doppeltwirkenden Zylinders 18 mit Öffnungen Cl und C2, die in der Endkappe 26 ausgebildet sind.

Um die Steuereinrichtung 15 in der hydraulischen Anlage 16 zu betätigen, ist ein Steuerrad 32 an einer Steuerwelle 33 montiert, die sich von einem Ende 34 der Steuereinrichtung 15 aus weg erstreckt, wobei dieses Ende 34 der Endkappe 26 gegenüberliegt.

Während des Betriebes der hydraulischen Anlage 16 arbeitet die Hauptpumpe 17 kontinuierlich, damit Druckmittel durch die Ölleitung 22, die Steuereinrich-

tung 15 und die Ölleitung 23 umlaufen kann. Sollte das Steuerrad 32 um seine Achse gedreht werden, so leitet die Steuereinrichtung 15 Druckmittel von der Abgabeseite der Hauptpumpe 17 zur einen Seite des Zylinders 18 und führt das Druckmittel von der anderen Seite des

fco Arbeitszylinders zur Niederdruckseite der Hauptpumpe 17 zurück. Dies führt dazu, daß die Richtung der gesteuerten Räder des Fahrzeuges verstellt wird. Wenn die gesteuerten Räder um einen Weg verstellt sind, der proportional zu dem Winkel ist, um den das Steuerrad

f)^r> 32 verdreht wurde, sperrt die Steuereinrichtung 15 die weitere Strömung zum Arbeitszylinder 18 ab, und das öl wird wieder direkt zur Hauptpumpe 17 zurückgeleitet. Eine Drehung des Steuerrades 32 in entgegengesetzter

Richtung bewirkt, daß auch die Steuereinrichtung 15 in entgegengesetzter Richtung verstellt wird, um Druckmittel der anderen Seite des Arbeitszylinders i8 zuzuführen und um die gesteuerten Räder in entgegengesetzter Richtung zu verstellen.

Die Steuereinrichtung 15 weist einen Richtungssteuerschieber 39 auf, der die Strömung des Druckmittels zwischen den Ölleitungen 22, 23, 28 und 29 beeinflußt. Ferner weist diese Steuereinrichtung einen Zahnradsatz 51 auf, durch den hindurch das Druckmittel zwischen der Hauptpumpe 17 und dem Arbeitszylinder 18 fließt. Der Richtungssteuerschieber 39 bewegt sich von einer neutralen Stellung aus, in welcher das von der Hauptpumpe 17 kommende Druckmittel direkt von der Ölleitung 22 ÜDer die Ölleitung 23 zurückfließt, in eine der Betriebsstellungen, in denen das Druckmittel aus der Ölleitung 22 der Ölleitung 28 oder 29 zugeleitet wird. Diese Bewegung des Richtungssteuerschiebers 39 erfolgt bei einer Drehung der Steuerwelle 33. Wenn sich der Richtungssteuerschieber 39 in eine Betriebsstellung bewegt, so strömt das Druckmittel, bevor es durch die Ölleitung 28 oder 29 fließt, durch den Zahnradsatz 51. Dieser Zahnradsatz 51 ist mit dem Richtungssteuerschieber 39 verbunden und wirkt als Nachlaufmechanismus, mit der Neigung, den Richtungssteuerschieber 39 in seine neutrale Stellung zurückzuführen. Die Steuereinrichtung 15 mit Zahnradmechanismus und Schiebermechanismus ist innerhalb eines einzigen G ehäuses 36 angeordnet, wobei der Zahnradmechanismus mechanisch mit dem Richtungssteuerschieber 39 verbunden ist und auch als Nachlaufmechanismus für den Richtungssteuerschieber 39 wirkt, sobald der Richtungssteuerschieber 39 durch eine Drehung der Steuerwelle 33 bewegt wurde.

Im Gehäuse 36 ist eine zylindrische Bohrung 37 « vorgesehen. In die Bohrungswandung ist eine Reihe von im axialen Abstand voneinander angeordneten Umfangsnuten eingearbeitet Der Richtungssteuerschieber 39 der Steuereinrichtung 15, der das Druckmittel zwischen den Ölleitungen 22, 23, 28 und 29 steuert ist hülsenförmig. Der Richtungssteuerschieber 39 hat eine äußere Wandung 40, in der ebenfalls eine Anzahl von in axialem Abstand voneinander angeordneten Umfangsnuten angebracht sind. Weiterhin weist der Richtungssteuerschieber 39 eine Innenwandung 46 auf, innerhalb der eine innere Kammer 47 angeordnet ist.

Die Steuerwelle 33 tritt durch das Ende 34 in das Gehäuse 36 ein und erstreckt sich bis in die Kammer 47 innerhalb des Richtungssteuerschiebers 39.

Zwischen einem Ende des Gehäuses 36 und der so Endkappe 26 ist der Zahnradsatz 51 angeordnet, wobei dieser Zahnradsatz beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Paar hypocycloidale Zahnräder aufweist. Eines dieser Zahnräder ist mit 52 bezeichnet und das andere mit 53. Das Zahnrad 52 weist eine Innenverzahnung auf, das Zahnrad 53 dagegen eine Außenverzahnung. Das Zahnrad 53 ist innerhalb des Zahnrades 52 angeordet, wobei das Zahnrad 52 einen Zahn mehr hat als das Zahnrad 53, und die beiden Zahnräder sind relativ zueinander drehbar.

Wegen der Konfiguration und des kämmenden Eingriffs der Zahnräder 52 und 53 erzeugt eine relative Drehung zwischen diesen Rädern ebenfalls eine relative Umlaufbewegung. Die Umlaufgeschwindigkeit ist um einen bestimmten Faktor größer als die relative Drehgeschwindigkeit, wobei dieser Faktor gleich der Anzahl der Zähne des mit der Innenverzahnung versehenen Zahnrades 53 ist.

Während der relativen Umlauf- und Drehbewegung der Zahnräder 52 und 53 werden eine Reihe von abwechselnd sich vergrößernden und dann wieder sich verkleinernden Kammern zwischen den Zähnen der Zahnräder ausgebildet Das den Rotor bildende Zahnrad 53, ist gegenüber dem mit einer Innenverzahnung versehenen Zahnrad 52 exzentrisch angeordnet Das mit der Innenverzahnung versehene Zahnrad 52 ist der Stator. Die Gesamtanordnung des Zahnradsatzes 51 wird üblicherweise als Gerotor-Zahnradsatz bezeichnet

Wenn der Richtungssteuerschieber 39 aus seiner neutralen Stellung heraus in eine seiner Betriebsstellungen bewegt wird, strömt das Druckmittel von der Hauptpumpe 17 zum Arbeitszylinder 18 durch den Zahnradsatz 51 hindurch, um diese Zahnräder als Nachlaufmechanismus für den Richtungssieuerschieber 39 zu betätigen. Das Druckmittel wird in die Kammern zwischen den Zähnen der Zahnräder 52 und 53 hinein und aus diesen Kammern heraus mittels eines Kommutatorschiebers 54 geführt, wobei dieser Kommutatorschieber 54 innerhalb eines Gehäuses 55 angeordnet ist Eine Abstandhalteplatte 56 trennt den Zahnradsatz 51 vom Kommutatorschieber 54.

Der Kommutatorschieber 54 wird entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit des außenverzahnten Zahnrades 53, also des Rotors, gedreht und steht mit diesem Zahnrad 53 über einen Zapfen 63 in Antriebsverbindung, wobei sich dieser Zapfen 63 von einer Taumelwelle 64 aus erstreckt. Die Taumelwelle 64 hat ferner zwei im Abstand voneinander angeordnete Zahnräder 66 und 67. Das Zahnrad 66 kämmt mit einem komplementär geformten Zahnrad 68, welches in einer Bohrung 69 des außen verzahnten Zahnrades 53 ausgebildet ist. Das Zahnrad 67 kämmt mit einer Innenverzahnung 70, die in der Innenwandung des Richtungssteuerschiebers 39 ausgebildet ist. Der Zapfen 63 wird von einem Schlitz aufgenommen, der im Kommutatorschieber 54 ausgebildet ist, und zwar in exzentrischer Lage gegenüber dessen Mittelbohrung 58.

Ein Betrieb des Zahnradsatzes 51, bei welchem das außenverzahnte Zahnrad 53 umläuft und sich dreht, hat die Wirkung, daß die Taumelwelle 64 am Zahnrad 67 gedreht wird und daß das Zahnrad 66, sowie der Zapfen 63 sowohl sich drehen als auch umlaufen. Die Umlaufbewegung des Zapfens 63 um einen stationären Zapfen 57 verdreht den Kommutatorschieber 54 um den Zapfen 57 herum, und zwar mit der Umlaufgeschwindigkeit des Zahnrades 53. Der Richtungssteuerschieber 39 wird von der Taumelwelle 64 mit der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades 53 verdreht.

Wenn die Hauptpumpe 17 der hydraulischen Anlage nicht arbeitet, dient der Zahnradsatz 51 für den Notbetrieb nicht als Motor sondern hauptsächlich als Druckmittelpumpe. Bei einem Ausfall der Hauptpumpe 17 bewegt eine Drehung der Welle 33 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns den Richtungssteuerschieber 39 bei der Darstellung in den Fig. 1 und 3 nach links. Eine derartige Bewegung des Schiebers 39 in eine Betriebsstellung hat jedoch nicht die Inbetriebnahme des Zahnradsatzes 51 zur Folge. Vielmehr ist der Zahnradsatz 51 nunmehr hydraulisch entriegelt, so daß eine Drehung des Schiebers 39 eine Drehung der Taumelwelle 64 herbeiführt, durch die der Zahnradsatz 51 betätigt wird. Dadurch wird Druckmittel durch die entsprechenden Nuten und öffnungen der Steuerung 15 zur rechten Seite des Hydraulikzylinders 18 gepumpt. Das Druckmittel in der linken Seite des Zylinders 18 wird in entsprechender Weise durch den Zahnradsatz 51

umgewälzt.

Eine Drehung der Welle 33 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn bewirkt, daß der nunmehr als manuelle Pumpe wirkende Zahnradsatz 51 Druckmittel in entgegengesetzter Richtung zur linken Seite des Zylinders 18 pumpt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulische Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckmittelzu- und -abfuhr für einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem hohlen drehbar gelagerten Richtungssteuerschieber und einer innenachsigen Drehkolbenmaschine mit Kämmeingriff und festpunktlos gelagertem Rotor, die über den Richtungssteuerschieber und ihren drehbaren Kommutatorschieber mit dem Arbeitszylinder und der Druckmittelquelle hydraulisch verbunden ist und deren Rotor über eine Taumelwelle mit dem Richtungssteuerschieber in Antriebsverbindung steht, wobei über diese Antriebsverbindung der Kommutatorschieber betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungssteuerschieber (39) auch axial verschiebbar gelagert ist und eine Innenverzahnung (70) aufweist, mit der ein an einem Ende der Taumelwelle (64) angeordnetes Zahnrad (67) eine die axiale Verschiebung des Richtungssteuerschiebers gegenüber der Taumelwelle zulassende Gelenkkupplung bildet, und daß die Taumelwelle (64) auf der dem Richtungssteuerschieber abliegenden Seite einen Zapfen (63) zum Antrieb des stirnseitig an den Zahnrädern (52, 53) der Drehkolbenmaschine anliegenden, als Schieberplatte ausgebildeten Konimutatorschiebers aufweist