DE2253575A1

DE2253575A1 - Steuergeraet fuer lenkeinrichtungen o.dgl

Info

Publication number: DE2253575A1
Application number: DE2253575A
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: DD112500A5; JPS4976236A; NL7315018A; CH561853A5; GB1446880A; IT996865B; DK133199B; US3880554A; DE2253575C3; BE805774A; DK133199C; DE2253575B2; JPS5245575B2; FR2205877A5

Description

Steuergerät für Lenkeinrichtungen o. dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für Lenkein-· richtungen ο. dgl., bei dem das einen Arbeitsmotor verstellende Druckmittel auf der Zulaufseite 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.

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. Der pumpenseitige Anschluß! ist mit einer Außennut ,der äußeren Drehschieberhülse verbunden, von der einerseits die Neutralstellungslocher und andererseits weitere druckseitige Verteileröffnungen abgehen. Der Hohlraum"des Kolbens und der

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Innenraum der inneren Drehschieberhülse sind über beide Hülsen durchsetzende Öffnungen und Ringnuten mit dem abflußseitigen Stutzen verbunden.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest während des Betriebs des Meßmotors zwischen den inneren Hohlraum des Kolbens und den abflußseitigen Anschluß eine Dichtung geschaltet ist.

Die hier betrachtete "Dichtung" muß nicht absolut dicht sein; es genügt eine so ausgeprägte Drosselstelle, daß sich ein im Hohlraum des Kolbens aufbauender Druck nur sehr langsam zun Abflußseite hin abzubauen vermag.

Bei einem solchen Steuergerät sind die Leckverluste des 'Meßmotors äußerst gering. Infolgedessen ist die Drehung des Meßmotors ein genaues Abbild der Verstellung des Arbeitsmotors. Da der Meßmotor auf der Zulaufseite angeordnet ist, herrscht in seinen Verdrängungskammern ein Druck in der Größenordnung von 100 at, ζ. B. 70 bis 140 at. Der Hohlraum im Kolben ist normalerweise mit Öl gefüllt. Wegen des Vorhandenseins der Dichtung nimmt dieses Öl einen dem Druck in den Verdrängungskammern entsprechenden Druck an, sobald eine Spur von Lecköl längs der Stirnwände des Kolbens in den Hohlraum übertritt. Damit wird aber jeder weitere Leckölverlust unterbunden oder vernachlässigbar klein gehalten. Statt dessen kann der, Druck im Inneren des Hohlraums durch eine entsprechende Verbindung mit dem pumpenseitigen Anschluß dauernd unter einem entsprechend hohen Druck gehalten v/erden.

Besonders günstig ist es, die Dichtung unter Ausnutzung von Teilen der Ausgleichskupplung und/oder mindestens eines Drehschiebers zu bilden. Der erstrebte Effekt kann dann ohne die Verwendung zusätzlicher Bauteile erreicht werden.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgleichskupplung eine Kreuzscheibenkupplung (Oldham-Kupplung), und die Dichtung längs des Umfangs eines mit den Drehschieberhülsen koaxialen Teils gebildet. Schon bei einer einfachen Gleitpassung ergibt sichfausreichender Abschluß des Kolbenhohlraums .

Insbesondere trägt der koaxiale Teil einen Dichtflansch, der auf der dem Kolben gegenüberliegenden Seite der Seitenscheibe angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Innenraum der inneren Drehschieberhülse mit dem pumpenseitigen Anschluß verbunden. In diesem Fall dient diese Drehschieberhülse als Dichtelement, welches es erlaubt, den Druck im Hohlraum des Kolbens aufrecht zu erhalten, sei es daß der Hülseninnenraum unmittelbar mit dem Kolbenhohlraum, sei es daß er mit dem an den Dichtflansch angrenzenden Druckraum in Verbindung steht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels 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,

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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 J-J in Fig. 1,

Fig.10 einen Schnitt längs der Linie G-G in Fig. 2.

Das Steuergerät 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 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 10 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 Aus- * gleichskupplung ist als Kreuzscheiben- oder Oldham-Kupplung ausgeführt. Sie besteht aus einem ersten Teil 23» das koaxial

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zu den Drehschieberhülsen 17 und 18 angeordnet ist und mit einem Steg 24 in eine entsprechende Nut eines Zwischenstücks 25 eingreift, das seinerseits mit einem senkrecht zum Steg 24 verlaufenden Steg 26 in einer im Kolben 21 ausgebildeten Nut verschiebbar ist.

Vom pumpenseitigen Anschluß' 2 führt ein Kanal 28 zu einem Druckraum 29, der zwischen den Stirnseiten der Drehschieberhülsen 17 und 18 und einem Dichtflansch 30 am Kupplungsteil 23 vorgesehen ist und mit dem Innenraum 31 der inneren Dreh-*- schieberhülse 17· in Verbindung steht. Am Umfang des Dichtflansches ergibt sich eine Dichtung zwischen dem Kolbenhohlraum 22 und dem Innenraum 31. Durch den im Druckraum 29 herrschenden Pumpendruck werden die Drehschieberhülsen 17 und 18 gegen zugehörige Anschläge 32, 33 am gegenüberlJEgenden Ende gedrückt. Der Innenraum 31 kann nur über Neutralstellungslöcher 34, die bei einer Drehung der Lenkwelle 14 allmählich geschlossen werden, 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.

Das Kupplungsteil 23 weist ferner einen Radialsteg 36 auf, der in passende Ausschnitte.37 an der freien Stirnseite der äußeren Drehschieberhülse 18 und in größer bemessene Ausschnitte 38 an der freien Stirnseite der inneren Drehschieberhülse 17 greift. Infolgedessen ist die äußere Drehschieberhülse 18 mit dem Kupplungsteil 23 drehfest gekuppelt. Außerdem ist zwischen der inneren Drehschieberhülse 17 und der äußeren Drehschieberhülse 18 eine durch die Ausschnitte 38 begrenzte Relativdrehung möglich. Eine Rückstellfeder 39 ist als Ring ausgebildet, der mit nach innen abgebogenen Enden 40 in einander entsprechende Aussparungen 41 und 42 an den freien Stirnseiten der beiden Drehschieberhülsen 17 und 18 greift. Diese Feder stellt die beiden Drehschieberhülsen jeweils am Ende, der Lenkbewegung in ihre Neutralstellung zurück (Fig. 9).

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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, der 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 Meßmotors richtigen Weise an den Meßmotorzulauf und -ablauf legt. Die Steueröffnungen 49b sind über Bohrungen 52a im Ventilrohr 15» Axialnuten 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 Axialnuten 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.

Von der jetzt als Rücklaufnut dienenden Ringnut 57 führen Bohrungen 59 (Fig. 6) in der äußeren Drehschieberhülse 18, Steueröffnungen 60a im Ventilrohr 15» Axialnuten 61 im Verschlußrohr 16 (Fig. 6), Steueröffnungen 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.

Wie die Fig. 3 bis 8 erkennen lassen , ist in der veranschaulichten Stellung die innere Drehschieberhülse 17 gegenüber der

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äußeren Drehschieberhülse 13 soweit verdreht, daß sich der Heßmotor 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 13 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 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 Bohrungen 54 bzw. 60 in der inneren Drehschieberhülse 17 zu den benachbarten Bohrungen in der inneren Drehschieberhülse 17 über, so daß auch der Arbeitsmotor 8 eine Bewegungsrichtungsuinkehr erfährt. Daher dienen die beiden Drehschieberhülsen als Umschaltventil.

Im Ruhezustand des Steuergeräts, wenn die Neutralstellungslöcher 34 geöffnet sind, herrscht im Innenraum 31 der inneren Drehschieberhülse 17 ein dem Drosselwiderstand der Löcher 34 entsprechender Druck. Diesem Druck gleicht sich auch der Druck im Hohlraum 22 des Kolbens21 an. Wenn die Lenkwelle 14 gedreht wird und dadurch die Neutralstellungslöcher 34 mehr oder weniger geschlossen werden, öffnet das Verschluß stück 44 des Rückschlag*- ventils und der Meßmotor erhält Druckflüssigkeit zugeführt. Gleichzeitig wird aber der Dichtflansch 30 vom im Druckraum 29 herrschenden Pumpendruck gegen die Seitenscheibe 9 gepreßt, so daß der Hohlraum 22 dicht abgeschlossen ist. Falls nun aus den Verdrängerkammern Lecköl in den Hohlraum 22 zu gelangen versucht, steigt dort der Druck sofort auf den in den Verdrängerkammern herrschenden Druck an, so daß kein weiteres Lecköl übertritt. Dadurch ergibt sich die gewünschte genaue Funktion des Steuergeräts. 409821/0454

Claims

- 8 Patentansprüche

1,1 Steuergerät für Lenkeinrichtungen o. dgl., bei dem das einen Arbeitsmotor verstellende Druckmittel auf der Zulaufseite über einen Kräskolben-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, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest während des Betriebs des Meßmotors zwischen den inneren Hohlraum (22) des Kolbens (21) und den abflußseitigen Anschluß (4) eine Dichtung geschaltet ist.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung unter Ausnutzung von Teilen der Ausgleichskupplung (20) und/oder mindestens eines Drehschiebers (17_f 18) gebildet ist.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskupplung (20) eine Kreuzscheibenkupplung (Oldham-Kupplung) ist, und daß die Dichtung längs des Umfangs eines mit den Drehschieberhülsen (17, 18) koaxialen Teils (23) gebildet ist.
4. Steuergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der koaxiale Teil (23) einen Dichtflansch (30) trägt, der auf der dem Kolben (21) gegenüberliegenden Seite der Seitenscheibe (9) angeordnet ist.
5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Innenraum (31) der inneren Drehschieberhülse (17) mit dem pumpenseitigen Anschlui3 (2) verbunden ist.

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