DE1755460C2 - Hydrostatische Steuereinrichtung, insbesondere für Lenkungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Steuereinrichtung, insbesondere für Lenkungen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung dieser Art (US-PS 29 84 215) wird das Umschaltventil zwischen den beiden Hülsen gebildet, während das Kommutatorventil zwischen der äußerer, Hülse und der Gehäusebohrung gebildet wird. Der äußere Zahnring steht fest. Das innere Zahnrad ist über eine Gelenkwelle mit der äußeren Hülse verbunden. Der Strömungsverlauf ist derart, daß die Druckflüssigkeit von der Pumpe über den Meßmotor zum Servomotor und dann über die Steuereinrichtung zurück zum Tank fließt.

Diese bekannte Konstruktion arbeitet sehr zufriedenstellend, hat aber, wie alle derartigen Einrichtungen, Leckverluste, da wegen der Drehbeweglichkeit der aufeinander gleitenden Teile keine vollständige Abdichtung zwischen benachbarten Ventilöffnungen, die Flüssigkeit unterschiedlichen Drucks führen, möglich ist Die Leckverluste bewirken hierbei zwar keinen Leistungsveriust beim Servomotor, stören aber die Proportionalitat zwischen der Bewegung des Servomotors und der Abbild-Bewegung des Meßmotors, so daß man versucht, sie möglichst klein zu halten. Dies kann durch eine sehr sorgfältige Bearbeitung der aufeinandergleitenden Flächen geschehen, was allerdings erhöhte Kosten mit

ίο sich bringt Ferner kann man den in einer dichtenden Umfangsfläche benachbarten Ventilöffnungen unterschiedlichen Drucks einen größeren Abstand in axialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung geben. Hierdurch werden aber die Abmessungen der Steuereinrichtung zu groß. Die Vergrößerung der Hülsendurchmesser führt außerdem zu einer »rhöhten Reibung. Besonders schwierig werden diese Probleme, wenn die Ventilöffnungen relativ groß sein müssen, weil der Druckabfall trotz hoher Durchflußmengen nicht zu groß sein soll.

Es ist ferner eine Steuervorrichtung bekannt (US-PS 33 60 932), bei der die Meßvorrichtung aus einer Pumpe besteht, die von Hand mittels einer Welle antreibbar ist Aufgrund der dadurch erzeugten Druckdifferenz wird ein Umschaltventil betätigt, das von der Pumpe getrennt ist Durch Betätigung des Umschaltventils wird ein hydraulischer Kreis errichtet, über den Druckflüssigkeit von der Fumpe über die Meßpumpe zum Servomotor und wieder zurück zum Tank fließen kann. Ferner gibt es ein Kommutatorventil, das zwischen dem äußeren Umfang einer Hülse und der Gehäusebohrung gebildet wird, und ein Sperrventil, das der Pumpe nachgeschaltet ist in der Neutralstellung verhindert, daß sich in der Handpumpe ein zu hoher Druck aufbaut, und ebenfalls durch eine Hülse und eine Gehäusebohrung gebildetwird.

Ferner sind bereits hydraulische Motoren oder Pumpen bekannt (US-PS 32 89 542), bei denen ein äußerer Zahnring und ein innerer, einen Zahn weniger aufweisendes Zahnrad miteinander zusammenwirken, wobei der Mittelpunkt des einen Zahnelements auf einer Kreisbahn umläuft. Das zugehörige Kommutatorventil besteht aus einer ringförmigen Gehäusestirnfläche und einer mit der Hauptwelle verbundenen Scheibe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Leckverluste, bezogen auf die Baugröße der Steuereinrichtung, kleingehalten werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch diese Trennung der Ventile wird folgendes erreicht. Es steht die gesamte Länge und der gesamte Umfang der Hülsen zur Verfugung, um die Umschaltventilöffnungen und gegegenenfalls die Neutralstellungsöffnungen so zu verteilen, daß jeweils ein ausreichender Abstand in axialer Richtung und in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Ventilöffnungen unterschiedlichen Druckes verbleibt. Beim Kommutatorventil müssen auf einer Umfangslinie Öffnungen abwechselnden Drucks untergebracht werden, deren Zahl dem Doppelten der Zähnezahl des einen Zahnelernents entspricht. Durch die Verwendung der Scheibe größeren Durchmessers in Verbindung mit der Gehäusestirnfläche lassen sich diese Kommutatorventilöffnungen mit größerem Abstand in Umfangsrichtung anordnen, so daß die Leckverluste verringert werden. Trotzdem werden die Abmessungen der Einrichtung und die Reibungsverluste nicht merklich geändert.

Umgekehrt kann man, wenn die bisherigen Leckverluste beibehalten werden dürfen, die Steuereinrichtung mit kleineren Abmessungen oder infolge der Zulassung größerer Toleranzen billiger bauen.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 dient die Scheibe nicht nur als Teil des Kommutatorventils, sondern gleichzeitig als Kupplungsglied zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Durchmessers, die in Axialrichtung mit kleinem Abstand nebeneinander angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 übernimmt die Scheibe noch eine Trennfunktion zwischen der Meßpumpe und dem Hülsenraum, wobei alle drehbaren Teile der Anordnung bis auf das Zahnrad eine reine Rotationsbewegung durchführen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfind-ingsgemäße Steuereinrichtung,

F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch den Meßmotor längs der Linie A-A in F i g. 1,

Fig.3 die Drehschieberhülsen schematisch in Abwicklung und

Fig.4 einen Schnitt durch die Führungsanordnung gemäß der Linie ß-Sin F i g. 1.

Ein Gehäuse 1 besitzt einen Stutzen 2 zum Anschluß einer Pumpe 3, einen Stutzen 4 zum Anschluß an einen Tank 5 und zwei Stutzen 6 und 7 zum Anschluß an einen Servomotor 8. In einer Bohrung des Gehäuses sind eine äußere Drehschieberhülse 9 und eine innere Drehschieberhülse 10 angeordnet. Die Hülse 10 geht in einen Schaft 11 über, an welchem ein Betätigungsorgan, z. B. ein Lenkhandrad, angebracht werden kann. Eine Scheibe 12 liegt an der Stirnfläche 13 des Gehäuses 1 an und ist über Zapfen 14 mit der äußeren Hülse 9 drehfest gekoppelt. Neben der Scheibe 12 befindet sich ein Meßmotor, der aus einem äußeren Zahnrad 15 und einem inneren Zahnring 16 besteht. Der Zahnring 15 ist über Zapfen 17 mit der Scheibe 12 drehfest gekoppelt und läuft unter Zwischenlage einer reibungsvermindernden Einlage 18 in einem ringförmigen Motorgehäuse 19. Letzteres ist durch einen Deckel 20 stirnseitig abgeschlossen, der eine Führung 21 für das Zahnrad 16 aufweist. Das Gehäuse 1, der Ring 19 und der Deckel 20 sind durch nicht veranschaulichte Schrauben miteinander verbunden.

Zur Führung 21 gehört ein Längsschlitz 22 im Zahnrad 16 und ein darin gleitender Block 23 mit einer Gabel 24. Diese umfaßt einen zweiten Block 25, der in einer Querführung 26 im Deckel 20 verschiebbar ist. Die Führung bewirkt, daß das Zahnrad 16 drehfest gehalten ist, sein Mittelpunkt aber eine Kreisbahnbewegung vollführen kann.

In der äußeren Hülse 9 ist ein Querstift 27 befestigt, der mit Spiel durch eine Öffnung 28 in der inneren Hülse 10 greift. Eine Federanordnung 29 sorgt dafür, daß sich die beiden Hülsen normalerweise in einer neutralen Mittelstellung befinden.

Durch Drehung des Schaftes 11 kann jedoch die innere Hülse 10 relativ zur äußeren Hülse 9 in beiden Drehrichtungen gegen die Kraft der Federanordnung verdreht werden, wodurch sich noch zu beschreibende Leitungsverbindungen ergeben. Im Extremfall kann beim Drehen des Schaftes 11 der Stift 27 und damit die äußere Hülse 9 sowie weiter die Scheibe 12 und der Zahnring 15 mitgenommen werden, so daß im Notfall der Meßmotor als PumDe arbeitet.

Im Gehäuse 1 befindet sich links ein Ringraum 30 der mit dem Ablaufstutzen 4 in Verbindung steht Rechts davon folgen zwei Ringräume 31 und 32, die mit den Servomotor-Stutzen 6 und 7 in Verbindung stehen. Dann folgen zwei Ringräume 33 und 34, die über Bohrungen 35 bzw. 36 zu Kommutatorventilöffnungen 37, 38 an der Stirnfläche 13 des Gehäuses 1 führen. Es sind insgesamt zwölf derartige öffnungen 37, 33, also das Doppelte der Zähnezahl des Zahnrades 16, vorhanden.

Die äußere Hülse besitzt von links nach rechts Durchbrüche 39, 40, 41, 42 und 43, weiche sich in Höhe der Ringräume 30 bis 34 befinden und die aus F i g. 3 ersichtliche Urnfangsverteilung haben. In F i g. 3 entsprechen die voll ausgezogenen Linien der äußeren Hülse 9 und die gestrichelten Linien der inneren Hülse 10. Schließlich folgt in der äußeren Hülse 9 ein Ringraum 44 mit Durchbrüchen 45 und Neutralstellungsöffnungen 46i, die alle mit dem Pumpenanschlußstutzen 2 in Verbindung stehen. In der inneren Hülse 10 gibt es erste Längsnuten 47, die sich zwischen den Durchbrüchen 39 und 41. erstrecken, zweite Längsnuten 48, die sich zwischen den Durchbrüchen 40 und 43 erstrecken, und dritte Längsnuten 49, die sich zwischen den Durchbrüchen 42 und 45 erstrecken. Die letztgenannten Längsnuten 49 sind durch eine Umfangsnut 50 miteinander verbunden. Ausgerichtet mit den Neutralstellungsdurchbrüchen 46 gibt es auch in dieser Hülse Neutralstellungsdurchbniche 51.

In der Scheibe 12 sind jeweils im Bereich der Zahnlükken des Zahnringes 15 Durchbrüche 52 vorgesehen, die mit den Kommutatorventilöffnungen 37, 38 zusammenwirken. In der in der Zeichnung veranschaulichten Neutralstellung strömt die Druckflüssigkeit vom Stutzen 2 über die Neutralstellungsdurchbrüche 46 und 51 in das Innere 53 der Hülse 10 und von dort über die Durchibrüche 28 und 39 zur Abflußöffnung 4.

Wird die innere Hülse 10 mit Hilfe des Schafteis 11 beispielsweise nach rechts gedreht, kommen die Neutralstellungsdurchbrüche 46 und 51 außer Kontakt. Druckflüssigkeit strömt dann vom Stutzen 2 über die Durchbrüche 45 in die Längsnuten 49, von dort über die Durchbrüche 42 und die Bohrungen 35 zum Kommutatorventil und zum Meßmotor. Von dort gelangt die Druckflüssigkeit über das Kommutatorventii und die Bohrungen 36, die Durchbrüche 43, die Längsnuten 48 und die Durchbrüche 40 zum Arbeitsmotor und von dort zurück über die Durchbrüche 41, die Längsnuten 48 und die Durchbrüche 40 zum Arbeitsmotor und von dort zurück über die Durchbrüche 41, die Längsnuten 47 und die Durchbrüche 39 zum Ablauf. Wird die innere Hülse 10 in der entgegengesetzten Richtung gedreht, wird der Meßmotor und der Servormotor in entgegengesetzter Richtung durchströmt. Selbstverständlich läßt sich das Grundprinzip der Erfindung auch auf sotehe Steuereinrichtungen anwenden, bei denen das Zahnrad sowohl die Kreisbahn als auch die Drehbewegung oder der Zahnring die Kreisbahnbewegung und das Zahnrad die Drehbewegung vollführt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Steuereinrichtung insbesondere für Lenkungen, mit einem Meßmotor, der aus einem äußeren Zahnring und einem inneren, einen Zahn weniger aufweisenden Zahnrad besteht, wobei das eine Zahnelement drehfest angeordnet ist, das andere Zahnelement dreht und der Mittelpunkt des einen Zahnelements auf einer Kreisbahn umläuft, mit einem Kommutatorventil, dessen einer Teil feststeht und dessen anderer Teil mit der Drehzahl des drehenden Zahnelements umläuft, und mit einem Umschaltventil das eine neutrale und beidseitig davon zwei aktive, je einer Drehrichtung zugeordnete Stellungen hat, dessen einer Teil mit einem drehbaren Betätigungsschaft und dessen anderer Teil drehbar mit dem drehenden Teil des Kommutatorventils verbunden ist, wobei die Ventile unter Verwendung eines die Anschlußstutzen aufweisenden Gehäuses und zweier konzentrisch darin und zueinander angeordneter Drehschieberhülsen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil und das Kommutatorventil derart voneinander getrennt sind, daß die beiden Teile des Umschaltventils durch die Hülsen (9,10), die beiden Teile des Kommutatorventils dagegen durch eine Scheibe (12) größeren Durchmessers als die Hülsen und eine ringförmige Gehäusestirnfläche (13) gebildet werden, wobei die Kommutatorventilöffnungen (37, 38) in de«· Gehäusestirnfläche über Bohrungen (35, 36) abwechselnd mit zwei an den Umfang der äußeren Hülse (9) angrenzenden Ringräumen (33, 34) verbunden sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring (15) drehbar gelagert und die Scheibe (12) sowohl mit dem Zahnring als auch mit der äußeren Hülse (9) drehfest gekoppelt ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (12) an Zahnring (15) und Zahnrad (16) anliegt und eine Trennwand gegenüber dem Hülsenraum (53) bildet und daß das Zahnrad auf der der Scheibe abgewandten Seite eine Führung (21) aufweist, die das Zahnrad gegen Drehung sichert, aber seinen Mittelpunkt auf einer Kreisbahn umlaufen läßt.