DE2637332A1 - Hydraulische lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Hydraulische Lenkeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Lenkeinrichtung, deren Hauptventil bei Drehung einer Lenkwelle richtungsabhängig öffnet und Druckmittel von einer Druckmittelquelle zu einem Arbeitsmotor leitet sowie -von einem hydraulisch mit letzterem in Reihe liegenden Meßmotor wieder geschlossen wird, wobei der Meßmotor ein innenachsiger Kreiskolbenmotor mit zwei kämmenden, zwischen sich Verdrängerkammern bildenden Zahnrädern ist und ihm ein Verteilerventil zugeordnet ist, dessen beide Teile mit ;}e einem Zahnrad drehfest verbunden sind, davon mindestens einer über eine Drehmitnahme-Vorrichtung, z. B. eine Gelenkwelle, dessen erster Teil 3e zu einer Verdrängerkammer führende Ventilöffnungen aufweist und dessen zweiter Teil mit den Ventilöffnungen zusammenwirkende Verteileröffnungen aufweist, deren Zahl der doppelten Zähnezahl des zugehörigen Zahnrades entspricht und die abwechselnd mit dem Zulauf und dem Ablauf verbunden sind, mit einer Notsteuereinrichtung, bei der die Lenkwelle den Meßmotor über eine Totgangkupplung als Pumpe antreibt.

Derartige Lenkeinrichtungen sind bekannt (DT-PS 1 293 029). Sie haben den Vorteil, daß beim Ausfall der Druckaittelpumpe die Lenkfähigkeit nicht verlorengeht, sondern eine Lenkung von Hand im Notsteuerbetrieb möglich ist. Allerdings sind

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INSPECTED

an der Lenkwelle recht erhebliche Kräfte bzw. Drehmomente aufzubringen, insbesondere bei größeren Lenkeinrichtungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der eine Lenkung im Notsteuerbetrieb mit kleineren Drehmomenten, also kleineren Handkräften, durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verdrehkupplung, die eine relative Verdrehung zwischen dem im Notsteuerbetrieb angetriebenen Zahnrad und dem mit ihm auf Drehmitnahme verbundenen Verteilerventilteil aus der Normallage in beiden Richtungen um einen vorgegebenen Winkel erlaubt, und durch eine Auslösevorrichtung, welche die Verdrehung im Notsteuerbetrieb bewirkt.

Durch diese Relativdrehung zwischen Verteilerventilteil und zugehörigem Zahnrad wird die Verteilerfunktion des Ventils in der Weise geändert, daß nicht mehr alle Verdrängerkammern auf der einen Seite der durch die Achsen der Zahnräder bestimmten Symmetrieebene mit dem Zulauf und die Verdränger-Isammern auf der anderen Seite mit dem Ablauf verbunden sind; vielmehr werden über das Verteilerventil Verdrängerkammern zu beiden Seiten der Symmetrieebene miteinander verbunden. Dies hat zur Folge, daß die Förderkapazität des als Pumpe wirkenden Meßmotors erheblich verkleinert wird, z. B. auf ein Drittel, so daß sich auch die zum Betrieb der Pumpe erforderlichen Kräfte und Drehmomente entsprechend verkleinern. Daß gleichzeitig auch die Lenkgeschwindigkeit abnimmt, ist von untergeordneter Bedeutung, weil es im Notsteuerbetrieb auch bisher schon nur auf die Lenkbarkeit an sich, nicht aber auf die Lenkgeschwindigkeit ankam.

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Optimale Ergebnisse bezüglich der Herabsetzung des Fördervolumens erhält man, wenn der vorgegebene Winkel etwa 30-40 Prozent der Teilung der Verteileröffnungen beträgt. Bei einem Zahnrad mit sechs Zähnen ergibt sich dann ein Winkel von etwa 10 - 12°.

Insbesondere kann der Winkel durch AnscHagflachen der Verdrehkupplung vorgegeben sein. Dies ergibt eine eindeutige Winkellage im Notsteuerbetrieb.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verdrehkupplung und die Auslösevorrichtung in die Drehmitnahme-Verbindungsvorrichtung zwischen Zahnrad und Verteilerventilteil eingebaut und die Auslösevorrichtung spricht an, wenn das übertragene Drehmoment einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Im Normalbetrieb wird über die Verbindungsvorrichtung lediglich ein Drehmoment übertragen, das zur Drehmitnahme des zugehörigen Verteilerventilteils erforderlich ist. Im Notsteuerbetrieb muß jedoch das gesamte Drehmoment zum Antrieb der iPumpe übertragen werden. Infolgedessen ist das Drehmoment eine eindeutige Kenngröße zur Auslösung der Verdrehung.

Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß die Gelenkwelle aus zwei, je einen Gelenkkopf tragenden Abschnitten besteht, die durch eine das normale Betriebsdrehmoment übertragende Federanordnung verbunden sind und zwischen sich eine Totgangkupplung aufweisen. Im Normalbetrieb wird das Drehmoment über die Federanordnung übertragen. Im Notsteuerbetrieb wirkt die Federanordnung als Auslösevorrichtung, die eine Verdrehung zwischen den beiden Gelenkwellenabschnitten im Rahmen der Totgangkupplung zuläßt. Dann wird das Drehmoment über die Totgangkupplung übertragen.

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Insbesondere kann die Federanordnung ein sich längs der Gelenkwellenachse erstreckender Torsionsfederstab sein. Es kommen aber auch andere Federanordnungen in Betracht, beispielsweise sich in Durchmesserrichtung durch miteinander ausgerichtete Schlitze in beiden Abschnitten erstreckende Blattfedern, wie sie beispielsweise zur gegenseitigen Zentrierung der beiden Teile des Hauptventils bekannt sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine teilweise schematisch veranschaulichte Lenkeinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Gelenkwelle der Fig. 1 im Schnitt A-A der Fig.1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Gelenkwelle längs der Linie B-B der Fig. 2,

Fig. 4 den Meßmotor mit abgewickeltem Verteilerventil in einer Normalbetriebsstellung und

Fig. 5 den Meßmotor mit abgewickeltem Verteilerventil während des Notsteuerbetriebs.

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In einem Gehäuse 1 mit einem Anschlußstutzen 2 für die Pumpe und einem Anschlußstutzen 3 für den Tank ist eine Bohrung

4 vorgesehen, in der ein erster hülsenförmiger Drehschieber

5 gelagert ist. In ihm ist ein zweiter Drehschieber 6 konzentrisch gelagert. Dieser steht über eine Kupplung 7 mit einer Lenkwelle 8 in Verbindung. Ferner ist ein Meßmotor 9 vorgesehen, der einen Zahnring 10 mit sieben Zähnen und ein Zahnrad 11 mit sechs Zähnen aufweist, wobei zwischen diesen Zahnrädern Verdrängerkammern 12 gebildet werden. Das Zahnrad 11 ist über eine Gelenkwelle 23 und einen Stift 13 drehfest mit dem ersten Drehschieber 5 verbunden. Der Stift durchsetzt in Umfangsrichtung größere Löcher des zweiten Drehschiebers 6, so daß sich eine Totgangkupplung

14 zwischen den beiden Drehschiebern ergibt. Blattfedern

15 durchsetzen Schlitze 16 in den beiden Drehschiebern 5 und 6, so daß diese nur gegen die Kraft der Federn relativ zueinander verdreht werden können und beim Fehlen einer Kraft in eine neutrale Mittelstellung zurückgeführt werden.

Die beiden Drehschieber 5 und 6 bilden ein Hauptventil 17, das beim Verdrehen der Lenkwelle 8 richtungsabhängig öffnet und Druckmittel von einer Pumpe 18 zu einem nicht veranschaulichten Arbeitsmotor leitet und dessen Rücklaufanschluß mit dem Tank 19 verbindet. Der Meßmotor 9 ist dem Hauptventil 17 vorgeschaltet. Durch Drehen des Zahnrades 11 wird der erste Drehschieber 5 über die Gelenkwelle 23 und den Stift 13 mitgenommen. Das Hauptventil schließt daher, wenn der Meßmotor 9 über denselben Winkel nachgelaufen ist, der mittels der Lenkwelle 8 auf den zweiten Drehschieber 6 aufgebracht worden war.

Die Bohrung 4 des Gehäuses 1 bildet den ersten Teil eines Verteilerventils 20. Dieser ist mit dem Zahnring 10 drehfest verbunden. Er besitzt Ventilöffnungen 21, die je mit einer Verdrängerkammer 12 in Verbindung stehen. Der zweite Teil des Verteilerventils wird durch den ersten Drehschieber 17 gebildet, der mit dem Zahnrad 11 über die Gelenkwelle

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auf Drehmitnahme verbunden ist und zwölf Verteileröffnungen aufweist, die abwechselnd mit dem Zufluß (Pumpenanschluß 2) und dem Abfluß (Verbindung zum Hauptventil 17) verbunden sind. Dies führt zu einer Betriebsweise, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht ist. Die Ventilöffnungen 21 sind mit A-G bezeichnet. Sie entsprechen den Verdrängerkammern 12 mit der gleichen Bezeichnung. Die Verteileröffnungen 22 sind mit a - 1 bezeichnet. Hiervon liegen die Verteileröffnungen a, c, e, g, i, k an der Zulaufseite und die Verteileröffnungen b, d, f, h, j, 1 an der Ablaufseite. Infolgedessen führen in der veranschaulichten Stellung des Zahnrades 11 die Verdrängerkammern E, F, G den Pumpendruck, die Verdrängerkammern B, C, D den ablaufseitigen Zwischendruck, während in der Verdrängerkammer A gerade der Druckwechsel stattfindet. Infolgedessen dreht sich das Zahnrad 11 in Richtung des Pfeiles unter Mitnahme des Drehschiebers 5, so daß die Druckverhältnisse zu beiden Seiten der durch die Achsen der Zahnräder bestimmten Symmetrieebene S gleich bleiben.

Wenn der Pumpendruck fortfällt, also keine Nachführung des ersten Drehschiebers 5 durch den Meßmotor 9 erfolgt, wird nach einer gewissen Drehung der Lenkwelle 8 der Stift 13 und damit der Drehschieber 5 und das Zahnrad 11 des Meßmotors 9 von der Totgangkupplung 14 mitgenommen. Der Meßmotor arbeitet als Pumpe. An der Zufuhrseite herrscht Saugdruck. Dieser öffnet ein Rückschlagventil 24, so daß Druckflüssigkeit vom Tank angesaugt werden kann. Wenn das Verdrängervolumen pro Umdrehung aber dasselbe bleibt wie beim Motorbetrieb, sind über die Lenkwelle 8 recht erhebliche Drehmomente aufzubringen. Dies wird durch die nachstehend beschriebene Verdrehbarkeit zwischen den beiden Teilen 4 und 5 des Verteilerventils 20 verhindert.

Die Gelenkwelle 23 besteht aus zwei Abschnitten 25 und 26, die je einen Gelenkkopf, hier mit Schlitz 27 für den Stift 13 bzw. mit Verzahnung 28 tragen. Die beiden Abschnitte sind über einen Torsionsfederstab 29 miteinander verbunden, der an

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seinen Enden beispielsweise durch Stifte 30 und 31 befestigt sein kann. Außerdem ist zwischen den beiden Teilen eine Verdreh- oder Totgangkupplung 32 vorgesehen. Zu diesem Zweck besitzt der Abschnitt 26 einen Fortsatz 33, der in eine Aussparung 34 mit winklig stehenden Anschlagflächen 35 am anderen Abschnitt 25 eingreift, wie es die Fig. 2 und 3 veranschaulichen.

Im Normalbetrieb ist der Torsionsfederstab 29 steif genug, um das geringe Drehmoment, das zur Mitnahme des Drehschiebers 5 durch den Motor 9 erforderlich ist, zu übertragen. Im Notsteuerbetrieb jedoch müssen über diesen Kraftweg wesentlich höhere Drehmomente übertragen werden. Der Federstab 29 verdreht sich dabei und bildet somit eine Auslösevorrichtung, welche die Verdrehkupplung 32 ansprechen läßt. Nach einer Verdrehung um den durch die Anschlagflächen 35 vorgegebenen Winkeidt erfolgt die Drehmitnahme kraftschlüssig über diese Verdreh- oder Totgangkupplung.

Diese Verdrehung innerhalb der Gelenkwelle 23 führt zu einer Änderung der Relativlage zwischen dem Zahnrad 11 und dem zugehörigen Verteilerventilteil 5. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Man erkennt, daß mit der nunmehr Druck führenden Ablaufseite, die zum Hauptventil 17 führt, die Verdrängerkammern A, B, C und G verbunden sind. Da sich die Wirkungen der Kammern B und G gegeneinander aufheben, ist das effektive Fördervolumen lediglich durch die Verkleinerung der Kammern A und C bestimmt. Dies führt zu einer recht erheblichen Verringerung des Fördervolumens und damit der aufzubringenden Lenkkräfte. Diese Verteilung bleibt auch erhalten, wenn das Zahnrad 11 in Pfeilrichtung weitergedreht wird. In den Kammern D, E und F herrscht Saugdruck.

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Als Auslösevorrichtungen kommen auch andere Konstruktionen als der veranschaulichte Torsionsfederstab in Betracht. Als Federanordnung können beispielsweise auch Blattfedern benutzt werden, wie sie als Blattfedern 15 zwischen die Drehschieber 5 und 6 geschaltet sind. Es sind aber auch andere Rutschkupplungen denkbar, wie sie beispielsweise bei Drehmomentenschlüsseln Verwendung finden.

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L e e r s e i \ e

Claims (8)

Patentansprüche

1. Hydraulische Lenkeinrichtung, deren Hauptventil bei Drehung einer Lenkwelle richtungsabhängig öffnet und Druckmittel von einer Druckmittelquelle zu einem Arbeitsmotor leitet sowie von einem hydraulisch mit letzterem in Reihe liegenden Meßmotor wieder geschlossen wird, wobei der Meßmotor ein innenachsiger Kreiskolbenmotor mit zwei kämmenden, zwischen sich Verdrängerkammern bildenden Zahnrädern ist und ihm ein Verteilerventil zugeordnet ist, dessen beide Teile mit je einem Zahnrad drehfest verbunden sind, davon mindestens einer über eine Drehmitnahme-Vorrichtung, z. B. eine Gelenkwelle, dessen erster Teil je zu einer Verdrängerkammer führende Ventilöffnungen aufweist und dessen zweiter Teil mit den Ventil öffnungen zusammenwirkende Verteileröffnungen aufweist, deren Zahl der doppelten Zähnezahl des zugehörigen Zahnrades entspricht und die abwechselnd mit dem Zulauf und dem Ablauf verbunden sind, mit einer Notsteuereinrichtung, bei der die Lenkwelle den Meßmotor über eine Totgangkupplung als Pumpe antreibt, gekennzeichnet durch eine Verdrehkupplung (32), die eine relative Verdrehung zwischen dem im Notsteuerbetrieb angetriebenen Zahnrad (11) und dem mit ihm auf Drehmitnahme verbundenen Verteilerventilteil

(5) aus der Normallage in beiden Richtungen um einen vorgegebenen Winkel erlaubt, und durch eine Auslösevorrichtung (29), welche die Verdrehung im Notsteuerbetrieb bewirkt.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Winkel etwa 30 - AO % der Teilung der Verteileröffnungen (22) beträgt.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Winkel bei einem Zahnrad (11) mit sechs Zähnen etwa 10 - 12° beträgt.

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4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel durch Anschlagflächen (35) der Verdrehkupplung (32) vorgegeben ist.

5. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehkupplung (32) und die Auslösevorrichtung (29) in die Drehmitnahme-Verbindungsvorrichtung (23) zwischen Zahnrad (11) und Verteilerventilteil (5) eingebaut sind und die Auslösevorrichtung anspricht, wenn das übertragene Drehmoment einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt.

6. Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwelle (23) aus zwei, je einen Gelenkkopf tragenden Abschnitten (25, 26) besteht, die durch eine das normale Betriebsdrehmoment übertragende Federanordnung (29) verbunden sind und zwischen sich eine Totgangkupplung (32) aufweisen.

7. Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung ein sich längs der Gelenkwellenachse erstreckender Torsionsfederstab (29) ist.

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