DE2253532A1

DE2253532A1 - Steuergeraet fuer lenkeinrichtungen o.dgl

Info

Publication number: DE2253532A1
Application number: DE19722253532
Authority: DE
Inventors: Johannes Vagn Baatrup; Poul Erik Termansen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1972-11-02
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1974-05-22
Also published as: CH571657A5; FR2205648B1; SE398913B; GB1446879A; JPS504731A; FR2205648A1; IT998806B; DE2253532C3; NL7315021A; BE806846A; DD109718A5; DE2253532B2; JPS5414816B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für Lenkeinrichtungen o. dgl., "bei dem das einen Arbeitsmotor verstellende Druckmittel über einen Kreiskolben-Meßmotor geleitet ist, dessen rotierender und kreisender Kolben über eine in einem inneren Hohlraum des Kolbens, angreifende Ausgleichskupplung mit einer äußeren Drehschieberhülse verbunden ist, die zusammen mit einer Bohrung des Gerätegehäuses ein Verteilerventil für den Meßmotor bildet, und bei dem eine Lenkwelle mit einer inneren Drehschieberhülse verbunden ist, die relativ zur äußeren Drehschieberhülse gegen die Kraft einer Rückstellfeder um einen durch Anschläge begrenzten Winkel verdrehbar ist und zusammen mit dieser Hülse ein Umschaltventil, gegebenenfalls mit Neutralstellungslöchern, bildet, wobei die innere Drehschieberhülse Axialkanäle auf v/ei st, welche an deren äußerer Umfangsfläche gelegene Öffnungen gleichen Drucks verbinden, darunter UmschaltÖffnungen, die, in Umfangsrichtung abwechselnd, stark unterschiedlichen Druck führen.

Bei einem bekannten Steuergerät dieser Art (GB-PS 897 768) ist der als außen verzahntes Zahnrad ausgebildete Kreiskolben über eine Gelenkwelle und einen die innere Drehschieberhülse mit Spiel durchsetzenden Zapfen mit der äußeren Drehschieberhülse verbunden. Die Rückstellfeder besteht aus zwei sich etwa in Durchmesserrichtung erstreckenden, gebogenen Bändern, die entsprechende Aussparungen in beiden Drehschieberhülsen durchsetzen.

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Der pumpenartige Anschluß ist mit einer Außennut der äußeren Drehschieberhülse verbunden, von der einerseits die Heutralstellungslöcher und andererseits weitere druckseitige Verteileröffnungen abgehen. Der Hohlraum des Kolbens und der Innenraum der inneren Drehschieberhülse sind über beide Hülsen durchsetzende Öffnungen und Ringnuten mit dem abflußseitigen Stutzen verbunden. Die den zuflußseitigen Druck führenden Umschaltöffnungen werden durch an der äußeren Umfangsfläche der inneren Drehschieberhülse vorgesehene Axialnuten gebildet, die gleichzeitig auch die anderen Öffnungen gleichen Drucks und deren axiale Verbindung darstellen. Die dazwischen befindlichen Umschaltöffnungen sind durch zum Innenraum der inneren Drehschieberhülse geführte Bohrungen mit dem abflußseitigen Anschluß verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Arbeitsgenauigkeit eines solchen Steuergeräts zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Axialkanäle im Inneren der Wand der inneren Drehschieberhülse verlaufen und über Radialkanäle mit den Umfangsöffnungen verbunden sind.

Die Arbeitsweise des hier betrachteten Steuergeräts beruht darauf, daß bei einer Drehung der inneren Drehschieberhülse durch das Lenkhandrad das Umschaltventil in der einen oder anderen Richtung geöffnet wird und Druckflüssigkeit über den Meßmotor zum Arbeitsmotor strömen kann. Dieser Vorgang ist beendet, wenn der Meßmotor die mit ihm verbundene äußere Drehschieberhülse so weit nachgestellt hat, daß das Umschaltventil wieder schließt. Für die Genauigkeit der Arbeit kommt es darauf an, daß die Menge der Druckflüssigkeit, die den Arbeitsmotor durchströmt, gleich derjenigen Menge ist, die den Meßmotor durchströmt. In den benachbarten Öffnungen des Umschaltventils herrscht ein Druckunterschied in der Größenordnung von 100 at, ζ. B. 70 - 140 at. Da bei den bekannten Steuergeräten die zuflußseitigen Umschaltöffnungen Teile von Axialnuten sind und

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da der Abstand zu den "benachbarten abflußseitigen Unischaltöffnungen nicht allzu groß gewählt werden kann, treten im Betrieb erhebliche Leckverluste zwischen benachbarten Um- · schaltöffnungen auf. Ein Teil der vom Meßmotor gemessenen Druckflüssigkeit strömt daher am Arbeitsmotor vorbei.

Wenn dagegen alle Umschaltöffnungen an der äußeren Umfangsflache der inneren Drehschieberhülse nur die für den Betrieb unbedingt erforderliche Größe haben und die Verbindungskanäle zwischen Öffnungen gleichen Drucks aus der Umfangsfläche entfernt werden, wird der Bereich, längs dessen Leckmengen übertreten können, wesentlich verkleinert. Die Leckverluste sinken entsprechend und die Arbeitsgenauigkeit steigt.

Bei einer ersten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die innere Drehschieberhülse aus einem äußeren Ventilrohr mit die Radialkanäle bildenden Durchbrüchen und einem inneren Verschlußrohr besteht, wobei die Axialkanäle als Nuten längs der Zwischenfläche von Ventilrohr und Verschlußrohr verlaufen. Durch die Zweiteilung der Drthschieberhülse läßt sich die gewünschte Unterteilung in Ventilöffnungen und Axialkanäle bequem vornehmen.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Axialkanäle durch Axialbohrungen und die Radialkanäle durch Radialbohrungen in der Hülsenwand gebildet, wobei die Stirnfläche, von der die Axialbohrungen ausgehen, durch einen-Verschlußkörper abgedeckt sind.

Insbesondere können der Meßmotor in üblicher Weise auf der Zulaufseite angeordnet, der Innenraum der inneren Drehschieberhülse über Durchbrüche in beiden Drehschieberhülsen mit

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dem pumpenseitigen Anschluß im Gehäuse verbunden und sämtliche Umschaltöffnungen der inneren Drehschieberhülse über Axialkanäle versorgt sein. Konstruktiv bereitet es am wenigsten Schwierigkeiten, den Innenraum der inneren Drehschieberhülse direkt mit dem Eingangsdruck des Steuergeräts zu versorgen. Wenn dann aber nicht auf die Vorteile des auf der Zulaufseite angeordneten Meßmotors verzichtet werden soll, kann der genannte Innenraum nicht mehr dazu verwendet werden, Umschaltöffnungen mit dem zugehörigen Druck zu versorgen. Daher müssen sämtlichen Umschaltöffnungen Axialkanäle zugeordnet werden. Nur unter Berücksichtigung der Erfindungsidee lassen sich übermäßige Leckverluste vermeiden.

Wenigstens ein Teil der Durchbrüche kann der Aufnahme von Rückstellfeder, Begrenzungsanschlägen und/oder eines Kupplungsstiftes dienen. Auf diese Weise können ohnehin vorhandene Durchbrüche als Strömungspfad benutzt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der innere Drehschieber eine lediglich auf der dem Meßmotor zugewandten Seite offene Hülse ist, nahe der offenen Seite die Verbindungs-Durchbrüche und nahe der geschlossenen Seite die Neutralstellungslöcher aufweist. Auf diese Weise können die gehäuseseitigen Verbindungen zwischen der Gehäusebohrung und dem pumpenseitigen sowie dem abflußseitigen Anschlußstutzen kurzgehalten und trotzdem ein größtmöglicher Abstand zwischen diesen Stutzen gewählt werden. Außerdem sorgt der auf die freien Stirnflächen der Hülsen wirkende Druck dafür, daß diese eine durch Anschläge genau definierte Axiallage haben. Toleranzen in der Hülsenlänge spielen daher keine Rolle.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschlußrohr gegenüber dem Ventilrohr verkürzt und die Ausgleichskupplung weist eine Gelenkwelle auf, deren Kopf einen größeren Durchmesser als den Innendurchmesser des Verschlußrohres hat. Bei gegebener Größe der Gelenkwelle braucht daher der Durchmesser der Drehschieberhülsen und der Gehäusebohrung nicht vergrößert zu werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät längs der Linie H-H in Fig. 2,

Fig. 2 eine Seitenansicht von links in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie D-D in Fig. 1,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie E-E in Fig. 1,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie F-F in Fig. 1,

Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie G-G in Fig. 2 und

Fig.10 einen Längsschnitt durch die innere Drehschieberhülse einer abgewandelten Ausführungsform.

Das Steuergerät in Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1, das einen Anschluß 2 für.eine Pumpe 3, einen Anschluß 4 für den Ablauf' in einen Tank 5 sowie Anschlüsse 6 und 7 zum Anschluß an einen

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Arbeitsmotor 8 aufweist. An der einen Seite des Gehäuses 1 ist unter Zwischenfügung einer Seitenscheibe 9 ein innen verzahnter Zahnring 10 mit einer Stirnscheibe 11 angeschraubt. An der gegenüberliegenden Stirnseite ist ein Deckel 12 befestigt. Der Zusammenhalt geschieht mittels Schrauben 13.

Eine Lenkwelle 14 ist einstückig mit einem Ventilrohr 15 ausgebildet, das zusammen mit einem Verschlußrohr 16 eine innere Drehschieberhülse 17 bildet. Diese ist von einer äußeren Drehschieberhülse 18 umgeben, die ihrerseits in einer Gehäusebohrung 19 untergebracht ist.

Die äußere Drehschieberhülse 18 ist mittels einer Ausgleichskupplung 20 mit einem Kreiskolben 21 in der Form eines außen verzahnten Zahnrades verbunden. Zwischen diesem und dem Zahnring 10 werden Verdrängerkammern gebildet. Der Kolben 21 weist einen Hohlraum 22 auf, der zusammen mit dem Kolben eine kreisende und rotierende Bewegung vollführen kann. Die Ausgleichskupplung weist eine Gelenkwelle 23 auf, deren Kopf 24 mittels eines Stiftes 25 in nutartige Erweiterungen des Hohlraums 22 greift und deren anderer Kopf 26 einen mit der äußeren Drehschieberhülse 18 verbunden Stift 27 umgreift.

Vom pumpenseitigen Anschluß 2 führt ein Kanal 28 zu einem Druckraum 29, der die Drehschieberhülsen 17 und 18 im Bereich ihrer Stirnseiten umgibt. Dieser Druckraum ist über Durchbrüche 30 und später noch zu beschreibende weitere Durchbrüche in den Drehschieberhülsen 17 und 18 mit dem Innenraum 31 der inneren Drehschieberhülse 17 verbunden. Außerdem v/erden die Drehschieberhülsen durch den hydraulischen Druck gegen zugehörige Anschläge 32, 33 am gegenüberliegenden Ende gedrückt. Der Innenraum 31 kann nur über Neutralstellungslöcher 34, die bei einer Drehung der Lenkwelle 14 allmählich geschlossen v/erden, in den Drehschieberhülsen 17 und 18 und eine an dem dem Meßmotor abgewandten Ende der Gehäusebohrung 19 angebrachte Ringnut 35 mit dem abflußseitigen Anschluß 4 in Verbindung gebracht werden.

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Der Stift 27 ist mit der äußeren Drehschieberhülse 18 fest verbunden, durchsetzt aber einen in der Zeichnung nicht sichtbaren Durchbruch in der inneren Drehschieberhülse 17 niit einem solchen Spiel, daß sich die beiden Hülsen um einen begrenzten Drehwinkel gegeneinander verdrehen lassen. In einer Ringnut 36 liegt eine ringförmige Rückholfeder 37, deren Enden 38 nach innen abgebogen sind und in stirnseitig angebrachte Durchbrüche 39 der beiden Drehschieberhülsen 17 und 18 greifen. Diese Feder stellt die beiden Drehschieberhülsen jeweils am Ende der Lenkbewegung in ihre Neutralstellung zurück. Auch über die zuletzt beschriebenen Durchbrüche kann Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 29 in den Innenraum 31 übertreten.

Im Gehäuse ist ferner ein Kombinationsventil 43 vorgesehen, von dem hier nur die Tatsache interessiert, daß sein Verschlußstück 44 als Rückschlagventil arbeitet und Öffnet, wenn die Neutralstellungslöcher 34 drosseln. Dann wird ein Kanal zu einer Ringnut 45 im Gehäuse geöffnet, die über Radialbohrungen

46 in der äußeren Drehschieberhülse 18 (Fig. 4) und Axialnuten

47 in der inneren Drehschieberhülse 17 mit jeder zweiten Steueröffnung 49a in der äußeren Drehschieberhülse 18 verbunden ist, die zusammen mit den dazwischenliegenden Steueröffnungen 49b und den Steueröffnungen 50 in der 'Gehäusebohrung 19 ein Verteilerventil bilden, das über Kanäle 51 die Verdrängerkammern in der für den Betrieb des MeßmcEors richtigen Weise an den Meßmotorzulauf und -ablauf legt. Die Steueröffnungen 49b sind über Bohrungen 52a im Ventilrohr 15,'Axialkanäle 53a im Verschlußrohr 16 (Fig. 3), Bohrungen 54a im Ventilrohr 15 und Bohrungen

55 in der äußeren Drehschieberhülse 18 mit einer Ringnut 56 in der Gehäusebohrung 19 verbunden (Fig. 5). Bohrungen 52b und Axialkanäle 53b dienen dem Betrieb bei der jeweils anderen Betätigungsrichtung des Steuergeräts, bei der statt der Ringnut

56 die daneben befindliche Ringnut 57 in der Gehäusebohrung 19 mit der Ablaufseite des Meßmotors verbunden wird. Die Ringnuten 56 und 57 sind je mit einer Seite des Arbeitsmotors 8 verbunden. Zwischen ihnen erstreckt sich noch ein beidseitig wirkendes Überdruckventil, das-ebenfalls im Gehäuse 1 untergebracht ist,

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Von der jetzt als Rücklaufnut dienenden Ringnut 57 führen Bohrungen 59 (Fig. 6) in der äußeren Drehschieberhülse 18, Bohrungen 60a im Ventilrohr 15» Axialkanäle 61 im Verschlußrohr 16 (Fig. 6), Bohrungen 62 im Ventilrohr 15 und Bohrungen 63 in der äußeren Drehschieberhülse 18 (Fig. 7) zur abflußseitigen Ringnut 35 in der Gehäusebohrung 19. Die Fig. 5 und 6 haben ähnlichen Aufbau mit Bohrungen 54b und 60b. Die entsprechenden Kanäle vertauschen bei Drehrichtungswechsel ihre Funktion.

In der inneren Drehschieberhülse gibt es daher eine Anzahl von am äußeren Umfang angebrachten Öffnungen, die jeweils durch einen Axialkanal 53a, 53b oder 61 verbunden sind. Der Axialkanal 53a verbindet eine Öffnung 64 am Ende der Bohrung 52a und eine Öffnung 65 am Ende der Bohrung 54a. Der Axialkanal 53b verbindet eine Öffnung 66 am Ende der Bohrung 52b mit einer Öffnung 67 am Ende der Bohrung 54b. Der Axialkanal 61 verbindet eine Öffnung 68 am Ende der Bohrung 60b, eine Bohrung 69 am Ende der Bohrung 60a und eine öffnung 70 am Ende der Bohrung Die Öffnungen 65 und 68 sowie 67 und 69 bilden Umschaltöffnungen des aus den Drehschieberhülsen 17 und 18 bestehenden Umschaltventils.

Wie die Fig. 3 bis 8 erkennen lassen, ist in der veranschaulichten Stellung die innere Drehschieberhülse 17 gegenüber der äußeren Drehschieberhülse 18 soweit verdreht, daß sich der Meßmotor in der einen Drehrichtung, welche der Drehung der Lenkwelle 14 entspricht, bewegt und dabei die äußere Drehschieberhülse der inneren Drehschieberhülse nachfolgen läßt. Sobald die Neutralstellung erreicht ist, fluchten einerseits die Neutralstellungslöcher 34 wieder miteinander, während andererseits die Axialnuten 47 (Fig. 3) in der inneren Drehschieberhülse 17 von den Steueröffnungen 49a in der äußeren Drehschieberhülse 18 getrennt werden. Damit ist der Zufluß zum Meßmotor und zum Arbeitsmotor unterbrochen. Bei einer Relativdrehung der beiden Drehschieberhülsen in entgegengesetzter Richtung tritt die Axialnut 17, die den Pumpendruck führt, mit der Steueröffnung 49b in

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Verbindung, so daß sich der Meßmotor in der entgegengesetzten Richtung dreht. Bei einer solchen Drehung durch die Neutralstellung wechseln auch die Bohrungen 55 und 59 (Fig. 5 und 6) in der äußeren Drehschieberhülse 18 von den Umschaltöffnungen 65 bzw. 68 sowie 67 bzw. 69 in der inneren Drehschieberhülse zu den benachbarten Umschaltöffnungen über, so daß auch der Arbeitsmotor 8 eine Bewegungsrichtungsumkehr erfährt.

Bei der Ausführung nach Fig. 10 ist für gleiche Teile ein um 100 erhöhtes Bezugszeichen verwendet worden. Eine innere Drehschieberhülse 117 ist mit einer Lenkwelle 114 an ihrer Stirnseite 171 zusammengelötet. Wesentlich ist hierbei, daß Axialkanäle 153a bzw. 161 in Form von Axialbohrungen über Radialrbohrungen 152a und 154a bzw. i60b, 160a und 162 mit den Öffnungen am Umfang der inneren Drehschieberhülse 117 verbunden sind. Die Axialbohrungen sind durch die Stirnseite der Lenkwelle 114 abgeschlossen.

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Claims

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Patentansprüche

M. Steuergerät für Lenkeinrichtungen o. dgl., bei dem das ^""'einen Arbeitsmotor verstellende Druckmittel über einen Kreiskolben-Meßmotor geleitet ist, dessen rotierender und kreisender Kolben über eine in einem inneren Hohlraum des Kolbens angreifende Ausgleichskupplung mit einer äußeren Drehschieberhülse verbunden ist, die zusammen mit einer Bohrung des Gerätegehäuses ein Verteilerventil für den Meßmotor bildet, und bei dem eine Lenkwelle mit einer inneren Drehschieberhülse verbunden ist, die relativ zur äußeren Drehschieberhülse gegen die Kraft einer Rückstellfeder um einen durch Anschläge begrenzten Winkel verdrehbar ist und zusammen mit dieser Hülse ein Umschaltventil, ge-· gebenenfalls mit Neutralstellungslöchern, bildet, wobei die innere Drehschieberhülse Axialkanäle aufweist, welche an deren äußerer Umfangsfläche gelegene Öffnungen gleichen Drucks verbinden, darunter Umschaltöffnungen, die, in Umfangsrichtung abwechselnd, stark unterschiedlichen Druck führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkanäle (53a, 53b, 61; 153a, 161) im Inneren der Wand der inneren Drehschieberhülse (17; 117) verlaufen und über ,Radialkanäle mit den Umfangsöffnungen (64-70) verbunden sind.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Drehschieberhülse (17) aus einem äußeren Ventilrohr (15) mit die Radialkanäle bildenden Durchbrüchen (52a, 52b, 54a, 54b, 60a, 60b, 62) und einem inneren Verschlußrohr (16) besteht, wobei die Axialkanäle (53a, 53b, 61) als Nuten längs der Zwischenfläche von Ventilrohr und Verschlußrohr verlaufen.
3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkanäle (153a, 161) durch Axialbohrungen und die Radialkanäle (152a, 154a, i60a, i60b, 162) durch Radialbohrungen

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in der Hülsenwand gebildet sind, wobei die Stirnfläche, von der die Axialbohrungen ausgehen, durch einen Verschlußkörper (114) abgedeckt sind.
4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßmotor (10, 21) auf der Zulaufseite angeordnet ist, der Innenraum (31) der inneren Drehschieberhülse (17) über Durchbrüche (30, 39) in beiden Drehschieberhülsen (17, 18) mit dem pumpenseitigen Anschluß (2) im Gehäuse verbunden ist und sämtliche Umschaltöffnungen (65, 68; 67, 69) der inneren Drehschieberhülse (17) über Axialkanäle (53a, 53b, 61) versorgt sind.
5· Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Durchbrüche (39) der Aufnahme von Rückstellfeder (37), Begrenzungsanschlägen und/oder eines Kupplungsstiftes dienen.
6. Steuergerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Drehschieber eine lediglich auf der dem Meßmotor zugewandten Seite offene Hülse (17) ist nahe der

. offenen Seite die Verbindungsdurchbrüche (30, 39) und nahe der geschlossenen Seite die Neutralstellungslöcher (34) aufweist.
7. Steuergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußrohr (16) gegenüber dem Ventilrohr (15) verkürzt ist und die Ausgleichskupplung (20) eine Gelenkwelle (23) aufweist, deren Kopf (26) einen größeren Durchmesser als den Innendurchmesser des Verschlüßrohres hat.

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A, .

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