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Hydrostatische Lenkeinrichtung Die Erfindung betrifft eine hydrostatische
Lenkeinrichtung mit einem von einem Lenkrad betätigten Steuerschieber, welcher Druckmittelverbindungen
von einer Servo-Pumpe zum einen Druckraum eines doppelt wirkenden Ilenkzylinders
steuert und von dessen anderem Druckraum zu einem Behälter, und umgekehrt, mit einer
von der Lenkspindel angetriebenen Handpumpe, welche nach einem Lenkausschlag den
Steuerschieber nunmehr als Hydromotor arbeitend wieder in Neutralstellung bringt
und bei Ausfall der Serva-Pumpe deren Funktion übernimmt.
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Bekannte Lenkeinrichtungen dieser Art sind zumeist sehr aufwendig
in ihrer Konstrukticn und bauen sehr voluminös, wodurch sie teuer werden und schwierig
in Fahrzeugen einzubauen sind. Derartige, rein hydrostatische Lenkeinrichtungen
dienen zum Lenken von langsam fahrenden Fahrzeugen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Lenkeinrichtung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist, kompakt baut und sicher im.
Betrieb ist.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Handpumpe
als doppeiflutige Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, daß am Steuerschieber mehrere
Ringnuten ausgebildet sind, welche mit Ringnuten in der Steuerschieber-Bohrung zusammenzfirken,
von denen zwei mit den Druckräumen am Lenkzylinder in Verbindung stehen, eine init
den jeweiligen Saur.umen, eine andere mit den jeweiligen Druckräumen der Handpumpe
und eine mit dem Behälter daß die bei den Enden der Steuerschieber-Bohrungen miteinander
verbunden und zum. Behälter entlastet sind und der Steuerschieber durch Federn in
einer Neutralstellung gehalten ist, daß ferner auf der Lenkspindel eine Hülse angeordnet
ist mit einem schrägen oder spiralförmigen Schlitz, in den ein fest in der Lenkspindel
angeordneter Bolzen greift, und daß die Hülse über ein Kupplungsglied mit dem Rotor
der Handpumpe und über Stifte mit dem Steuerschieber verbunden ist.
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Eine derartige Lenkvorrichtung hat den Vorteil, daß der St euerschieber
mecha.nisch ausgelenkt wird, was zur Vereinfachung und Sicherheit des Geräts besitzt.
Vorteilh&fterweise kann der Steuerschieber koaxial zur Lenkspindel angeordnet
sein> was eine kurze Baulänge des Lenkgerätes ergibt, oder er kann auch quer
zur Lenkspindel angeordnet sein, was zu einer noch günstigeren Bauweise führt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben.
Diese zeit in
Fig. 1 einen Telllängsschnitt durch das Steuergerät
einer Hilfskraftlenkung mit Pumpe und schematisch dargestellter Benkanlage; Fig.
2 einen Schnitt längs II-II nach Fig. 1 durch das Steuergerät; Fig. 3 ein zweites
Ausführungsbeispiel mit Steuergerät 3 a im Längsschnitt und Lenkeinrichtung schematisch
3 b dargestellt; Fig. 3 b eine Einzelheit; Fig. 4 einen Schnitt längs IV-IV nach
Fig. 3; Fig. 5 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach ig. 3.
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In Fig. 1 ist mit 10 das Steuergerät der Lenkeinrichtung bezeichnet,
welches ein Gehäuse 11 besitzt, das beidseitig durch Deckel 12, 12' und ein dazwischenliegendes
Gehause 13 verschlossen ist.
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Im Gehäuse 11 ist eine Längsbohrung 14 ausgebildet, in welcher ein
Steuerschieber 15 dichtgleitend geführt ist. Innerhalb des Steuerschiebers 15 ist
mit radialem Spiel eine Hülse 16 angeordnet, die mit dem Fortsatz 17 einer Lenkspindel
18 drehfest verbunden ist mit Hilfe eines im Fortsatz 17 angeordneten Stifts 19,
der in einen Schlitz 20 in der Hülse 16 greift. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist,
bildet die Längsachse des Schlitzes einen Winkel von etwa 300 mit der Längsachse
der Lenkspindel.
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Drehfest mit der Hülse 16 mittels eines Stiftes 21 ist ein T-förmiges
Kupplungsstück 22 verbunden, welches in einen Schlitz 23' der Welle 23 einer handbetriebenen
Pumpe 25 greift. Diese Pumpe ist in Fig. 1 deutlich zu erkennen. In ihrem Rotor
sind in Schlitzen 26 Flügel 27 angeordnet, die an der Innenwand 28 des Pumpengehäuses
gleiten. Die Pumpe ist zweiflutig ausgebildet, d. h. sie.
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besitzt zwei Saug- und Druckräume 29 und 30.
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Bei einer Umdrehung des Rotors wird an zwei Seiten Druckmittel angesaugt
und an zwei Seiten verdrängt. Von korrespondierenden
Räumen der
Pumpe verlaufen zwei Leitungen w. Kanäle 31, 32 zu einem gemeinsamen Kanal 33, der
zu einer Ringnut 34 der Längsbohrung 14 führt. Von korrespondierenden Räumen an
der Handpumpe führen weiterhin Kanäle bezw. Leitungen 35, 36 zu einem gemeinsamen
Kanal 37, der zu einer Ringnut 38 der Bohrung 14 führt.
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Von Ringnuten 39, 40 der Bohrung 14 führen Kanäle bzw. Leitungen 41,
42 zu Druckräumen 43, 44 eines doppelt wirkenden Zylinders 45, dessen Kolben und
Kolbenstange 46 den Lenkeinschlag von nicht dargestellten Fahrzeugrädern bewirken
Weiterhin ist eineServo-Pumpe 47 vorgesehen, die über eine Saugleitung 48 Druckmittel
aus einem Behälter 49 ansaugt und dieses in eine Leitung 50 fördert. Diese führt
zu einem Kanal 51 im Gehäuse 11 des Steuergeräts. Der Kanal 51 ist mit Ringnuten
52, 53 an der Schieberbohrung 14 verbunden. Eine mittlere Ringnut 54 hat über eine
Leitung 55 Anschluß zum Behälter. Von der Leitung 55 gehen zwei Querleitungen 56,
57 aus, die zu den Endräumen 58, 59 der Schieberbohrung 14 führen. Durch zwei Stifte
60, 61, die in die Ringnut 15' des Steuerschiebers 15 eingreifen, ist dieser in
axialer Richtung mit der Hülse 16 verbunden. Damit werden keine Drehbewegungen auf
den Steuerschieber übertragen.
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Die Ringnut 40 hat über einen Kanal 62 Verbindung zu einem Druckbegrenzungsventil
63, welches den Druckraum 44 des Zylinders 45 absichert. Von der Ringnut 39 führt
ein Kanal 64 zu einem Druckbegrenzungsventil 65, welches den Druckraum 43 des Lenkzylinders45
absichert. Beide Druckbegrenzungsventile haben Verbindung zum Endraum der Steuerschieberbohrung,
die durch die Leitung 57 zum Behälter verbunden ist.
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Der Fortsatz 17 der Lenkspindel 18 ist durch einen Sprengring 66 und
eine Schulter 67 gegen axiales Verschieben gesichert.
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Die Lenkspindel 18 selbst ist über eine Keilwellenverzahnung 68 mit
dem Fortsatz 17 verbunden.
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Der Steuerschieber 15 wird durch jeweils zwei auf seine Endflächen
wirkende, federbelastete Kolben 70 bis 73 in Neutralstellung gehalten.
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An einer Bohrung 74 des Gehäuses 11 ist ein Druckbegrenzungsventil
75 angeordnet, das mit der Ringnut 52 über eine Bohrung 76 in Verbindung steht.
Dieses Druckbegrenzungsventil begrenzt den Druck der Servo-Pumpe. Der ndraum 59
ist über einen Kanal 77 mit Nachsaugventil 78, dessen Hub durch einen Stift 79 begrenzt
ist, mit dem Kanal 51 verbunden.
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Die Lenkeinrichtung arbeitet wie folgt: Wird über die Lenkspindel
18 eine Drehbewegung eingeleitet, so wird die Hülse 16 über die Stift-Schlitzverbindung
19 20 axial verschoben. Dies ist möglich durch die schräge Ausbildung des Schlitzes
20. Über die Hülse 16 und die Stifte 60, 61 wird auch der Steuerschieber 16 axial
ausgelenkt. Die Servo-Pumpe 47 fördert Druckmittel über die Leitung 50 in den Kanal
51.
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Wird der Steuerschieber 15 nach rechts ausgelenkt, wobei die Ringnut
52 mit der Ringnut 34 in Verbindung kommt, so gelangt Druckmittel vom Kanal 51 in
die Ringnut 34 und von dieser über die Leitungn33, 31 und 32 zur Handpumpe 25. Diese
wird nun angetrieben und das von ihr verdrängte Druckmittel über die Leitungen 35,
36 sowie 37 zur Ringnut 38 verdrängt, von wo es in die Ringnut 39 gelangen kann.
Von dort fließt es weiter über die Leitung 41 in den Druckraum 43 des Lenkungszylinders
45, dessen Druckraum 44 über die Leitung 42 und die Ringnuten 40, 54 sowie die Leitung
55 zum Behälter 49 fließen kann. Die Kolbenstange 46-erteilt nun den Rädern einenlenkeinschlag.
Die axiale Auslenkung des Steuerschiebers wird durch die schräge Nut 20 begrenzt.
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Ist die Drehbewegung an cter Lenkspindel beendet, so dreht sich zun.ichst
der Rotor 24 der Handpumpe weiter, wodurch der Steuerschieber 15 wieder in Neutralstellung
gebracht wird. Dies ist
dadurch möglich, daß nun eine Bewegungsumkehr
eintritt, d. h. die Lenkspindel steht still, und durch die Wirkung der als Hydromotor
arbeitenden Handpumpe 25 wird über den Stift 21 die Drehbewegung von der Handpumpe
über die Hülse 16 auf den Steuerschieber 15 übertragen. Ist der Steuerschieber in
Neutralstellung gelangt, so ist die Druckmittelzufuhr von der Servopumpe zur Handpumpe
und damit zum Lenkzylinder beendet.
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Wird der Steuerschieber nach links ausgelenkt, so erfolgt ein ähnlicher
Vorgang, nur daß diesmal Druckmittel von der Servopumpe über die Leitungen 37, 35,
36 zur Handpumpe gefordert wird, deren Rotor sich entgegengesetzt dreht wie zuvor
und nun der Druckraum 44 beaufschlagt wird. Sobald die Lenkspindel festgehalten
wird, geht der Steuerschieber wieder in Neutralstellung, wie oben beschrieben.
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Fällt die Servopumpe aus, so wird die Lenkeinrichtung allein von der
Handpumpe betrieben. Diese wird dann direkt von der Lenkspindel angetrieben und
fördert, je nach Drehrichtung, Druckmittel entweder zum Druckraum 43 oder zum Druckraum
44 des Lenkzylinders.
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Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 besitzt wiederum ein Steuergerät
81 mit einem Gehäuse 82, welches durch Deckel 83, 83' und ein dazwischenliegendes
Punpengek.äuse 84 verschlossen ist. Im Deckelteil 83rist eine Längsbohrung 85 ausgebildet,
in welcher ein Steuerschieber 86 dichtgleitend geführt ist. Rechtwinklig zur Achse
des Steuerschiebers So verläuft im Gehäuse 82 bzw. 83 eine Bohrung 87, in welcher
der Fortsatz 88 einer Lenkspindel 89 gelagert ist. Der Fortsatz 8-8 ist durch in
einer Ringnut 90 gelagerte Kugeln 91 gegen axiales Verschieben gesichert.
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Der Fortsatz 88 besitzt eine Klaue 92, welche in den Schlitz 93 eines
Wellenzapfens 94 greift, der durch eine Längsbohrung 95 eines Rotors 96 der Handpumpe
97 dringt. Im Wellenzapfen 94 ist in einer Querbohrung 98 ein Stift 99 fest angeordnet,
welcher
in einen Längsschlitz 100 eines Lagerzapfens 101 des Rotors
96 greift. Wie die Fig. 3b zeigt, ist der Schlitz 100 wiederum unter einem spi.tzen
Winkel zur Längsachse der Lenkspindel angeordnet.
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Am xnde des e.ellenzapfens ist eine Kugel 102 ausgebildet, welche
in eine Bohrung 103 eines inkelhebels 104 greift, der um einen im Deckel 83' gelagerten
Bolzen 105 drehbar ist. (Fig. 4).
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Am Ende des Bolzens 106, der einen Hebelarm des Winkelhebels 104 bildet,
ist eine Kugel 107 ausgebildet. Diese greift in eine Querbohrung 108 des Steuerschiebers
86. Der Steuerschieber 86 ist mit Hilfe von Pedern 109, 110 in seiner Mittelstellung
gehalten und durch eine Schraube 111, welche in einen Längsschlitz 112 greift, gegen
Verdrehen gesichert. Der Fortsatz 101 des Rotors 96 ist im Deckel 83 gelagert. An
seinem Ende besitzt der Fortsatz eine schräge Kante 113, an der sih die Kugeln 91
abstützen. Da der Rotor 96 axial unverschiebbar im Gehäuse 82 angeordnet ist, dienen
die Kugeln 91 als Sicherung gegen axiales Verschieben des Fortsatzes 88.
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An der den Steuerschieber 86 aufnehmenden Bohrung sind 7 Ringnuten
114 bis 120 und zwei Endräume 135 und 136 ausgebildet, welche mit fünf Ringnuten
122 bis 126 am Steuerschieber zusammenwirken.
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Von den Ringnuten 114, 118 verlaufen Leitungen 127, i28 zu einem Lenkzylinder
129, in dem ein Kolben mit Kolbenstange 129' gleitend gelagert ist,.welcher den
Lenkeinschlag der Räder bewirkt. Von der Ringnut 116 verläuft eine Leitung 130 zu
einer Leitung 130t welche zu einer Servopumpe 131 führt, die Druckmittel über eine
Leitung 132 aus einem Behälter 133 ansaugt.
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Von der Leitung 130 führt außerdem noch eine Leitung 134 zur Ringnut
120. Von der Ringnut 119 führt eine Leitung 139 zum Behälter 133. Von den Endräumen
135, 136 an der Schieberbohrung verlaufen Leitungen 1-40, 141 zu der zum Behälter
133 führenden Leitung 139.
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Von korrespondierenden Räumen 142, 143 der Handpumpe 97 führen Leitungen
144, 145 zu einer Leitung 146, welche in die Ringnut 115 mündet. Von korrespondierenden
Räumen 147, 148 der Handpumpe führen Leitungen 149, 150 zu einer Leitung 15t1, die
zur Ringnut 117 führen.
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Die Wirkungsweise dieser Lenkeinrichtung ist im Prinzip dieselbe wie
oben beschrieben. Wird die Lenkspindel verdreht, so wird der Wellenzapfen 94 durch
den Stift 99 und die schräge Nut 100 nach links bzw. rechts verschoben, je nach
Drehrichtung der Lenkspindel; der Wellenzapfen 94 macht durch die Kupplungsteile
92, 93 außerdem eine Drehbewegung. Durch das Verschieben des Wellenzapfens 94 wird
der winkelhebel 104 verschwenkt, wodurch der Bolzen 106 mit Kugel 107 den Steuerschieber
auslenkt. Dessen maximaler Weg ist durch die Länge der Nut 100 bestimmt.
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Durch die Auslenkung des Steuerschiebers werden die Ringnuten und
Leitungen derart miteinander verbunden, daß die Servopumpe wieder, wie oben beschrieben,
über die Handpumpe Druckmittel zum Lenkzylinder fördert. Wird die Lenkspindel stillgesetzt,
so wird der Wellenzapfen 94 durch die nun als llydromotor arbeitende Handpumpe 97
wieder in seine vorherige Stellung gebracht, wobei er über den Winkelhebel 104 den
Steuerschieber in Neutralstellung bringt. Der Lenkvorgang ist damit beendet.
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Bei Ausfall der Servopumpe übernimmt die Handpumpe 97 wiederum die
Druckmittelförderung für die Lenkeinrichtung.
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Das Ausführungsbeispiel nach der Fig.- 5 zeigt eine Abwandlung desjenigen
nach der Fig. 3. Am Ende des Wellenzapfens 94' istl wiederum eine Kugel 102' ausgebildet,
welche in eine Schrägbohrung 152 an einem Steuerschieber 153 greift, der sonst wiederum
genau demjenigen nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entspricht. Durch axiales
Verschieben des Wellenzapfens 94' wird durch die Kraft, welch, die Kugel 102 auf
die Schrägbohrung 152 ausübt, der Steuerschieber axial verschoben.