DE2462869C2 - Steuervorrichtung zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu einer hydraulischen Antriebsvorrichtung über einen Richtungssteuerschieber - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Solche Steuervorrichtungen werden insbesondere für die Steuerung der Druckmittelzufuhr zu den hydraulischen Arbeitszylindern von Servolenksystemen für Kraftfahrzeuge verwendet, wobei die Antriebswelle dann die mit Lenkrad verbundene Lenkwelle ist.

Bei einer aus Fig. 6 der DE-OS 15 53 287 bekannten Steuervorrichtung dieser Art ist das Zahnrad, das die Kreisbewegung ausführt, das innenverzahnte Außenzahnrad, das durch eine Oldham-Kupplung so mit der Antriebswelle verbunden ist, daß es sich mit dieser dreht und gleichzeitig kreisen kann. Eine mit dem Außenzahnrad fest verbundene, das eine Kupplungsteil der Oldham-Kupplung tragende Stirnseite verschließt die Arbeitskammern des Gerotors auf der der Antriebswelle zugewandten Seite. Auf der entgegengesetzten Seite des Gerotors ist eine gehäusefeste Verteilerscheibe angeordnet, die im Zusammenwirken mit dem kreisenden Außenzahnrad den Steuerdrehschieber bildet. Diese Vorrichtung ist schwierig zu montieren oder demontieren, und sie erfordert die Einhaltung enger Toleranzen, um eine ausreichende Abdichtung der Arbeitskammern des Gerotors nach außen zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuervorrichtung dieser Art, die leicht zu montieren und demontieren ist, einen stabilen Aufbau hat und die ohne Einhaltung enger Toleranzen eine jjute Abdichtung der Arbeitskammern des Gerotors nach außen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Steuervorrichtung nach der Erfindung bildet das Außenzahnrad des Gerotors mit dem auf der einen Seite angeordneten Schieberteil und dem auf der anderen Seite angeordneten Antriebsteil einen kompakten, starren Block, der starr mit der Antriebswelle verbunden ist und das Innenzahnrad des Gerotors umschließt. Dieser Block kann als Ganzes ein- oder ausgebaut werden, so daß die Montage oder Demontage leicht durchführbar ist. Da ferner die Arbeitsräume des Gerotors von diesem starren Block umschlossen sind, der keine gegeneinander beweglichen Trennflächen aufweist, ist eine gute Abdichtung der Arbeitsräume des Gerotors nach außen gewährleistet, ohne daß hierzu enge Toleranzen eingehalten werden müssen. Ferner ergibt der fest mit der Antriebswelle verbundene starre Block einen mechanisch sehr stabilen Aufbau.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine axiale Schnittansicht der hydraulischen Steuervorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Ansicht des Gerotors, der in der in F i g. 1 gezeigten Steuervorrichtung enthalten ist,

F i g. 3 eine Längsschnittansicht des Steuerdrehschiebers der hydraulischen Steuervorrichtung und

F i g. 4 eine Querschnittsansicht des Steuerdrehschiebers längs der Linie 4-4 in F i g. 3.

Die hydraulische Steuervorrichtung 10 weist ein Gehäuse 11 auf, in das hinein sich eine Antriebswelle 12 z. B. eines Fahrzeugs erstreckt. Am äußeren Ende der Antriebswelle 12 kann ein Lenkrad angebracht sein, so daß bei einer Drehung des Lenkrads die Antriebswelle 12 in gleicher Weise gedreht wird. Dadurch wird die Steuervorrichtung 10 betätigt, um die Zufuhr von Druckmittel zu einer hydraulischen Antriebsvorrichtung zu steuern, die durch einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder gebildet ist, der so angeschlossen ist, daß eine Servolenkung der Räder des Fahrzeuges

erfolgt

Das Gehäuse 11 besteht aus zwei Gehäuseabschnitten 25 und 25a. Der Gehäuseabschnitt 25 weist einen Vorsprung 26 auf, in den hinein sich die Antriebswelle 12 erstreckt Eine Dichtungs- und Lageranordnung 27 im Gehäusevorsprung 26 dient zur Lagerung der Antriebswelle 12 und verhindert ein Aussickern von Druckmittel längs der Antriebswelle 12. Die Antriebswelle 12 endet ■n einer Kammer 29 im Gehäuseabschnitt 25; sie trägt am Ende einen Flansch (Antriebsteil 30), der in der Kammer 29 liegt Ein Axialschublager 31 ist zwischen den einande: zugewandten Flächen des Flansches (Antriebsteil 30) und des Gehäuseabschnitts 25 vorgesehen.

In der Kammer 29 ist ein als Druckmittelzumeßeinrichtung dienender Gerotor 35 angeordnet. Der Gerotor 35 hat ein innenverzahntes Außenzahnrad 36 und ein außenverzahntes Innenzahnrad 37. Das Innenzahnrad 37 hat einen Zahn weniger als das Außenzahnrad 36, und die beiden Zahnräder sind exzentrisch zueinander angeordnet. Die Zähne der beiden Zahnräder 36, 37 stehen miteinander in Kämmeingriff. Der Gerotor 35 hat den üblichen, an sich bekannten Aufbau.

Das Außenzahnrad 36 ist mittels mehrerer Schrauben (Befestigungsteile 4Oa^m Flansch (Antriebsteil 30) der Antriebswelle 12 so befestigt, d&ß es sich bei einer Drehung der Antriebswelle 12 zusammen mit dieser um die Drehachse der Antriebswelle 12 dreht. Eine Drehung des Außenzahnrads 36 mit der Antriebswelle 12 verursacht zunächst eine Drehung des Innenzahnrads 37 um seine eigene Achse. Nachdem sich dos Innenzahnrad 37 über einen kleinen Drehwinkel um seine eigene Achse gedreht hat, wird es gegen eine weitere Drehung um seine eigene Achse festgehalten, und bei einer weiteren Drehung des Außenzahnrads 36 kreist das Innenzahnrad 37 um die Drehachse des Außenzahnrads 36.. wie noch beschrieben werden soll. Während der relativen Dreh- und Kreisbewegungen zwischen den Zahnrädern 36 und 37 werden die Arbeitskammern, die zwischen den Zähnen der Zahnräder 36 und 37 bestehen und die in F i g. 2 mit A bis F bezeichnet sind, abwechselnd vergrößert und verkleinert.

Das Innenzahnrad 37 ist mechanisch über eine Gelenkwelle 40 mit einem Richtungssteuerschieber 41 verbunden. Der Richtungssteuerschieber 41 ist derart aufgebaut, daß eine Druckmittelströmung zu der nicht dargestellten Antriebsvorrichtung gerichtet wird, wenn er aus einer neutralen Stellung herausgebracht wird. In seiner neutralen Stellung leitet der Richtungssteuerschieber 41 das Druckmittel von einem Einlaß direkt zu ainem Auslaß, der mit dem Vorratsbehälter für das Druckmittel verbunden ist. Wenn der Richtungssteuerschieber 41 in der einen Richtung betätigt wird, leite! er Druckmittel vom Einlaß zu einer Seite der hydraulischen Antriebsvorrichtung, und er verbindet die andere Seite der hydraulischen Antriebsvorrichtung mit dem Auslaß. Bei Betätigung in der anderen Richtung kehrt der Richtungssteuerschieber 41 diese Verbindungen um. Dies geschieht in Abhängigkeit von der Lenkvorrichtung. Die Verstellung des Richtungssteuerschiebers 41 erfolgt über die Gelenkwelle 40 durch die geringe Anfangsdrehung des Innenzahnrads 37.

Der Richtungssteuerschieber 41 ist im Gehäuseabschnitt 25a der Steuervorrichtung 10 angeordnet. Er hat eine äußere Schieberhülse 42, die starr und fest im Gehäuse 11 montiert ist. und eine innere Schieberhülse 43, die starr und fest in der äußeren Schieberhülse 42 befestigt ist Die beiden Schiebeniülsen 42 und 43 können, da sie fest zusammengebaut und im Gehäuse 11 befestigt sind, als ein einziges feststehendes Schieberteil betrachtet und auch einstückig hergestellt werden.

Der Riohtungssteuerschieber 4' weist ferner ein verstellbares Schieberteil 44 auf, das innerhalb der Schieberhülse 43 angeordnet ist Das Schieberteil 44 ist für eine begrenzte Drehbewegung innerhalb der Schieberhülse 43 gelagert, so daß er sich bei einer Drehung des Innenzahnrads 37 mitdrehen kann. Das rechte Ende des Schieberteils 44 ist mechanisch über eine Verbindung 45 mit einem Ende eines Steuerdrehschieber 101 verbunden. Wenn ein Drehmoment auf das Innenzahnrad 37 ausgeübt wird, so überträgt die Gelenkwelle 40 dieses Drehmoment über den Steuerdrehschieber 101 und die mechanische Verbindung 45 auf das Schieberteil 44.

Die äußere Schieberhülse 42 ist mit einer Reihe von vier um den Umfang verlaufenden Ringnuten 50,51,52, 53 versehen. Die Ringnuten 50 bis 53 stehen an verschiedenen Stellen mit radialen Bohrungen in Verbindung, durch die Druckmittel radial nach innen strömen kann. Die innere Schieberhülse 43 weist mehrere Schlitze auf, die sich axial erstrecken und unter den Ringnuten 50 bis 53 liegen. Die mechanische Verbindung 45 besteht im wesentlichen aus einem hohlen Zylinder, der mit dem Steuerdrehschieber 101 und mit dem verstellbaren Schieberteil 44 drehfest verbunden ist. Dies stört offensichtlich die Druckmittelströmung nicht. Das verstellbare Schieberteil 44 weist eine Reihe von axial verlaufenden Steuerflächen und Steuernuten auf.

Die Strömung von Richtungssteuerschieber 41 zum Gerotor 35 und vom Gerotor 35 zurück zum Richtungssteuerschieber 41 geht durch den Steuerdrehschieber 101 und einen Verteiler, Schieberteil 102. Der Verteiler als Schieberteil 102 weist mehrere im Winkel angeordnete Kanäle 103 auf, die Druckmittel in die sich vergrößernden und verkleinernden Arbeitskammern des Gerotors 35 eintreten bzw. aus diesen austreten lassen. Der Verteiler, Schieberteil 102 weist auch mehrerer öffnungen 103a auf. durch die sich die Befestigungsteile 40a (Schrauben) hindurch erstrecken. Die Stirnfläche des Verteilers, Schieberteil 102 neben dem Gerotor 35 weist mehrere öffnungen auf, in denen die Kanäle 103 an dieser Stirnfläche münden. Durch diese Öffnungen kann Druckmittel aus dem Gerotor 35 abgeführt bzw. in diesen hineingeführt werden. Am Verteiler, Schieberteil 102 anliegend ist eine Platte 104 fest angeordnet. Die Platte 104 weist mehrere öffnungen auf, die die Befestigungsteile 40a (Schrauben) aufnehmen.

Die Platte 104 weist mehrere Öffnungen 106 auf, die mit den Mündungen der Kanäle 103 an der Stirnseite des Verteilers, Schieber 102 fluchten. Der Innendurchmesser der ringförmigen Platte 104 ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Verteilers, Schieber 102 und ist so bemessen, daß der Gsrotor 35 dicht verschlossen ist. Eine Dichtung ist zwischen der Stirnseite des Steuerdrehschiebers 101 und der Stirnseite der Platte 104 an deren innerem Umfang vorgesehen.

Der Steuerdrehschieber 101 ist innerhalb einer Bohrung 110 des Verteilers, Schieberteil 102 angeordnet (F i g 3 und 4). Am Umfang des Steuerdrehschiebers 101 sind mehrere axiale Schlitze 111 angebracht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Axialschlitze am Umfang des Steuerdrehschiebers 101

vorgesehen. Die axialen Schlitze 111 stehen mit dem Raum 69 in Verbindung, der radial außerhalb der Schieberhülse 43 liegt. Der Steuerdrehschieber 101 hat zwischen den axialen Schlitzen 111 mehrere radial sich erstreckende Kanäle 112. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind es wieder sechs. Diese erstrecken sich in das Innere des Steuerdrehschiebers 101 hinein.

Der Verteiler, d. h. Schieberteil 102 hat sieben Kanäle 103. Diese Kanäle 103 erstrecken sich unter einem Winkel durch den Verteiler, also den Schieberteil 102 hindurch und schneiden sowohl die Stirnflächen des Verteilers als auch die axiale Bohrung 110. Die Mündungsöffnungen, an denen die Kanäle 103 in die Bohrung 110 münden, sind in Umfangsrichtung um die Bohrung 110 im Abstand voneinander angeordnet.

Der Steuerdrehschieber 101 arbeitet in der folgenden Weise:

Der Verteiler als Schieberteil 102, die Platte 104 und das Außenzahnrad 36 drehen sich als Einheit mit der Antriebswelle 12. Wenn sich der Verteiler, d. h. Schieberteil 102 relativ zum Steuerdrehschieber 101 dreht, gelangen die axialen Kanäle 103 der Reihe nach in Verbindung mit den axialen Schlitzen 111 am Umfang des Steuerdrehschiebers 101 und mit den radialen Kanälen 112 im Steuerdrehschieber 101. Dadurch erfolgt die richtige Umschaltung der Druckmittelströmung durch den Steuerdrehschieber 101 und die richtige Verteilung der Strömung durch den Verteiler.

Druckmittel kann vom Raum 69 durch die axialen Schlitze 111 im Steuerdrehschieber 101, die schrägen Kanäle 103 und die öffnungen 106 in der Platte 104 in die sich vergrößernden Arbeitskammern des Gerotors 35 strömen. Die Strömung aus den sich verkleinernden Arbeitskammern des Gerotors 35 erfolgt durch diejenigen öffnungen 106 in der Platte 104, die mit den sich verkleinernden Arbeitskammern des Gerotors 35 in Verbindung stehen, die Kanäle 103 im Verteiler, d. h. Schieberteil 102 und die radialen Kanäle 112 in das Innere des Steuerdrehschiebers 101. Das Druckmittel kann dann axial durch das Innere der mechanischen Verbindung 45 hindurch und in den axialen Kanal 65 des Schieberteils 44 hineinströmen. Falls der Gerotor 35 sich in der umgekehrten Richtung dreht, wird die Strömung gegenüber der im Vorstehenden beschriebenen umgekehrt. Die Strömung geht dann vom axialen Kanal 65 im Schieberteil 44 durch die radialen Kanäle 112 im Steuerdrehschieber 101, durch die schrägen Kanäle 103 im Verteiler, das ist Schieberteil 102, die öffnungen 106 in der Platte 104 in die sich vergrößernden Arbeitskammern des Gerotors 35. In diesem Fall erfolgt die Strömung aus den sich verkleinernden Arbeitskammern des Gerotors 35 durch die öffnungen 106 in der Platte 104, die Kanäle 103 des Verteilers als Schieberteil 102 und durch die axialen Schlitze 111 am Umfang des Steuerdrehschiebers 101 in den Raum 69 am Ende des Richtungssteuerschiebers 41. Die Bewegung des Schieberteils 44 durch den Gerotor 35 erfolgt gegen die Vorspannung einer Rückstellfederanordnung 120. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Rückstellfederanordnung 120 einen Torsionsstab 121 auf, der an einem Ende mittels einer Verschraubung 122 am Gehäuse 11 der Steuervorrichtung befestigt ist und dessen anderes Ende durch einen Querstift 123 mit dem Schieberteil 44 verbunden ist. Wenn das Schieberteil 44 gedreht wird, erfolgt diese Drehung gegen die Kraft, die durch den Torsionsstab 122 auf das Schieberteil ausgeübt wird. Wenn das Drehmoment verschwindet, beispielsweise dadurch, daß kein Drehmoment auf das Lenkrad des Fahrzeugs ausgeübt wird, dreht der Torsionsstab 121 das Schieberteile 44 in seine neutrale Stellung zurück. Anstelle der durch einen Torsionsstab gebildeten Rückstellfeder kann natürlich auch irgendein anderer Federmechanismus verwendet werden, um das Schieberteil 44 in die neutrale Stellung zurückzuführen. Der Torsionsstab erstreckt sich durch den Kanal 65 des Schieberteils 44, ohne die Strömung durch das Schieberteil zu behindern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung zur Steuerung der Druckmittelzufuhr zu einer hydraulischen Antriebsvorrichtung über einen Richtungssteuerschieber in Abhängigkeit von der Drehung einer Antriebswelle, mit einem Gerotor, der ein innenverzahntes Außenzahnrad und ein mit dem Außenzahnrad im Kämmeingriff stehendes außenverzahntes Innenzahnrad hat, dessen Zähnezahl um eins kleiner als die Zähnezahl des Außenzahnrads ist, wobei die beiden Zahnräder derart exzentrisch angeordnet sind, daß die Achse eines Zahnrads eine Kreisbewegung um die Achse des anderen Zahnrads ausführen kann und dabei zwischen den Zähnen der beiden Zahnräder sich abwechselnd vergrößernde und verkleinernde Arbeitskammern gebildet werden, mit einem Steuerdrehschieber, der funktionsgerecht die sich vergrößernden Arbeitskammern mit einem Druckmittelzufluß und die sich verkleinernden Arbeitskammern mit einem Druckmitielabfluß verbindet, wobei das Außenzahnrad mit der Antriebswelle verbunden ist und das Innenzahnrad gegen die Kraft einer Rückstellfeder um einen begrenzten Drehwinkel drehbar ist, mit einer mechanischen Verbindung zwischen dem um einen begrenzten Drehwinkel drehbaren Innenzahnrad und einem verstellbaren Schieberglied des Richtungssteuerschiebers, die so ausgebildet ist, daß bei einer Verdrehung des Innenzahnrads in der einen bzw. anderen Richtung der Richtungssteuerschieber den Druckmittelabfluß des Gerotors mit der einen bzw. anderen Seite der hydraulischen Antriebsvorrichtung verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Antriebswelle (12) und dem innenverzahnten Außenzahnrad (36) des Gerotors (35) durch ein mit der Antriebswelle (12) verbundenes Antriebsteil (30) gebildet ist, das an der einen Stirnseite des Zahnrr.dsatzes (36, 37) so angeordnet ist, daß es die Arbeitskammern (A bis F) auf dieser Seite direkt verschliebt, daß der Steuerdrehschieber zwei gegeneinander verdrehbare Schieberteile (101, 102) aufweist, die an der entgegengesetzten Stirnseite des Zahnradsatzes (36, 37) so angeordnet sind, daß sie die Arbeitskammern (A bis F) auf dieser anderen Seite dicht verschließen, und daß Befestigungsteile (4Oa^ den aus dem einen Schieberteil (102), dem Außenzahnrad (36) und dem Antriebsteil (30) gebildeten Stapel in axialer Richtung unter Verhinderung einer gegenseitigen Verdrehung der Teile zusammenhalten.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsteile (40a,) Schrauben sind, die durch Öffnungen in den Teilen (102,37,30) geführt sind.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schieberteile (101, 102) des Steuerdrehschiebers und den Zahnradsatz (36, 37) eine mit Öffnungen (106) versehene ringförmige Platte (104) eingefügt ist, die gleichfalls durch die Befestigungsteile (4Oa^ in axialer Richtung gehalten und gegen Drehung gesichert ist.