DE2712920A1

DE2712920A1 - Druckmittelsteuereinrichtungen, insbesondere fuer hydrostatische lenkeinrichtungen fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2712920A1
Application number: DE19772712920
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Liebert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1978-09-28
Also published as: PL113158B1; FR2384664A1; DE2712920C3; JPS54326A; PL205494A1; SE427261B; US4174612A; BG41829A3; DK106178A; AR214437A1; RO74961A; DE2712920B2; BR7801780A; IT1192611B; YU39136B; YU33378A; IT7848519A0; GB1576683A; FR2384664B1; SE7803116L

Description

2 7 1 Γ- Π 3

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelsteuereinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Druckmittelsteuereinrichtung ist in der DT-PS 1 293 029 beschrieben. Bei dieser Einrichtung weist das innere Ventilelement zwei konisch gestaltete Durchbrüche auf, die von dem Mitnehmerstift durchsetzt sind, wobei sich die Durchbrüche nach außen vergrößern. Aufgrund des Spiels zwischen den Durchbrüchen und dem Mitnehmerstift besteht die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen innerem und äußerem Ventilelement, und zwar allein in Form einer Verdrehung ohne axiale Verschiebung, da beide Ventilelemente gegen eine axiale Verschiebung gesichert sind. Da nun in Verbindung der Einrichtung mit einer Lenkung von Kraftfahrzeugen dieses Spiel begrenzt sein muß, damit das sichere Gefühl für die Lenkung nicht verloren geht, muß über den durch dieses Spiel begrenzten Verdrehungsweg eine Öffnung und Schließung der radialen Bohrungen in den beiden Ventilelementen erfolgen. Der Gesamtverdrehungsweg, also die Summe der Wege von der Mittelstellung in die rechte und in die linke Endlage, bestimmt damit die Größe der Bohrungen, die etwas kleiner als der halbe Verdrehungsweg sein müssen. Bei den wegen der Sicherheit in der Lenkung nur kurzen Verdrehungswegen ergeben sich entsprechend kleine Bohrungen, so daß die Steuerung der Hydraulik von voller Öffnung bis zur vollen Schließung gemäß einer relativ steilen Kurve, bezogen auf die Verdrehung, erfolgt. Es hat sich gezeigt, daß eine derartige Regelung einer Hydraulik mit einer steilen Kurve leicht zu unerwünschten Druckschwingungen in der Hydraulik führt.

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ORfGlNAL INSPECTED

Eine weitere Druckmittelsteuereinrichtung ist in der DT-PS 1 550 557 beschrieben. Bei dieser Einrichtung werden ebenfalls ein inneres und ein äußeres Ventilelement gegeneinander verschoben, wobei in diesem Falle anstelle von zur Deckung zu bringenden Bohrungen Ringnuten vorgesehen sind, die mehr oder minder übereinander geschoben werden. Die hierfür erforderliche axiale Verschiebung der beiden Ventilelemente zueinander wird durch Eingriff zweier Kugeln in nach Art eines Gewindes verlaufende Nuten erzielt, wobei die Kugeln von dem äußeren Ventilelement gehalten und die Nuten in dem inneren Ventilelement angeordnet sind. Bei dieser Anordnung besteht das Problem, daß die durch die beiden Kugeln und die beiden Nuten gegebene Doppelführung eine außerordentliche Herstellungsgenauigkeit erfordert, da die beiden Ventilelemente praktisch spielfrei ineinandersitzen und entsprechend dicht in einem Gehäuse untergebracht sind, so daß bei der geringsten Abweichung der Steigung von Nute zu Nute sofort ein Verklemmen dieses Mechanismus eintritt. Darüber hinaus besteht hinsichtlich der Steilheit der Regelkurve das gleiche Problem wie beim Gegenstand der DT-PS 1 293 029, da aus Gründen der Reibung die Steigung der Nuten praktisch nicht über 4 5° gewählt werden kann, so daß im wesentlichen der axiale Verstellweg nicht länger ist als der Verstellweg bei reiner Verdrehung gemäß der DT-PS 1 293 029. Die Einrichtung nach der DT-PS 1 550 weist also ebenfalls den Mangel auf, daß die volle öffnung und Schließung der Ventile über einen relativ kurzen Verstellweg zu erfolgen hat, was zu einer entsprechend steilen Regelkurve führt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Druckmittelsteuereinrichtungen so zu verbessern, daß sich größere Verstellwege und somit eine flachere Regelkurve ergeben. Gelöst wird das Problem durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Bei dieser Art der Verstellung der beiden Ventilelemente gegeneinander, bei der sich aus einer axialen Komponente und einer reinen Verdrehungskomponente eine schräg verlaufende resultierende ergibt, wird der Verdrehungsweg durch diese resultierende bestimmt, die bei einem Steigungswinkel des schrägen Langloches von etwa 45 zu einer Verlängerung des Verstellweges gegenüber der axialen bzw. der reinen Verdrehungskomponente um den Faktor etwa 1,4 führt. Dieser Gewinn an Länge des Verstellweges wirkt sich erheblich in einer Abflachung der Regelkurve aus, was die Steuerung weniger empfindlicher hinsichtlich der Entstehung von Druckschwingungen macht Die Vergrößerung des Verstellweges führt auch dazu, daß die radialen Bohrungen in den Ventilelementen entsprechend vergrößert werden können, was eine entsprechende Erhöhung des Durchflußquerschnittes bedeutet. Hierdurch wird der Druckverlust in den Ventilen verringert, was zu einer entsprechenden Reduzierung des Leistungsverlustes an den Ventilen führt.

Zur Erzeugung des Verdrehspiels zwischen den beiden Ventilelementen dient zweckmäßig der Durchbruch, der den Mitnehmerstift auf der der Nut gegenüberliegenden Seite umgibt, wobei dieser Durchbruch sich nach außen konisch erweitert.

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Um sowohl einen Ausgleich für die relative Axialbewegung als auch für einen möglichen radialen Versatz zwischen Antriebswelle und innerem Ventilelement zu geben, sieht man zweckmäßig zwischen dem inneren Ventilelement und der Antriebswelle eine eine drehfeste Verbindung herstellende Ausgleichsscheibe vor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Druckmittelsteuereinrichtung

Fig. 2 einen Querschnitt auf der Linie II des II aus Fig. 1

Fig. 3 einen Querschnitt auf der Linie III-III aus Fig. 6

Fig. 4 einen Querschnitt auf der Linie IV-IV aus Fig. 1

Fig. 5 einen Querschnitt auf der Linie V-V aus Fig. 1

Fig. 6 die beiden Ventilelemente in Neutralstellung zueinander

Fig. 7 die beiden Ventilelemente in einer Extremstellung, und zwar bei Linksdrehung des Lenkhandrades eines Kraftfahrzeuges .

Bei der in Figur 1 dargestellten Druckmittelsteuereinrichtung ist an dem Gehäuse 1 mittels Schrauben 2 der Deckel 5 befestigt, der den äußeren Zahnring 4 gegen die Abdeckscheibe drückt. In dem äußeren Zahnring 4 dreht sich das Innenzahnrad In dem Gehäuse 1 ist das äußere Ventilelement 6 drehbar gelagert, in dessen innere Längsbohrung das innere Ventilelement 7 ver-

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drehbar gegenüber dem äußeren Ventilelement 6 und axial verschiebbar angeordnet ist. Das äußere Ventilelement 6 nimmt in zwei miteinander fluchtenden Querbohrungen den Mitnehmerstift 8 auf, mit dem ein Gabelkopf der Gelenkwelle 9 drehfest, jedoch allseitig schwenkbar im Eingriff steht. Die Gelenkwelle 9 ist mit einer im einzelnen nicht dargestellten, an sich bekannten balligen Keilwellenverzahnung mit dem Innenzahnrad 10 drehfest, jedoch frei schwenkbar verbunden.

Das äußere Ventilelement 6 bildet mit an seinem äußeren Umfang angeordneten Längsnuten 11, die mit im Gehäuse 1 verlaufenden Kanälen 12 zusammenwirken, einen bekannten Verteilerdrehschieber dar, der über nicht dargestellte Bohrungen in der Abdeckscheibe 3 die Verbindung zu den wandernden Eingängen und Ausgängen der Zahnringpumpe mit dem äußeren Zahnring 4 und dem Innenzahnrad 10 herstellt. Das äußere Ventilelement 6 bildet über entsprechende, in ihm angebrachte Ringnuten außerdem eine ständige Verbindung zu den Rücklaufkanälen 13 und 14, den Verbindungskanälen 15 und 16 zum Stellmotor 32 sowie den Verbindungskanal 26 für den Förderstrom der Servopumpe 3 3 her.

Das in der inneren Längsbohrung des äußeren Ventilelementes 6 konzentrisch und zu diesem relativ verdreh- und axialverschiebbar angeordnete innere Ventilelement 7 umschließt den Mitnehmerstift 8 an dessen einem Ende mit einer konischen Bohrung 19 und dessen anderes Ende mit einem schrägen Langloch 20. Das innere Ventilelement 7 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar mittels seiner Mitnehmerzunge 21 mit einer Ausgleichs-

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scheibe 22 verbunden, mit der die Mitnehmerklauen 2 3 der Antriebswelle 24 drehfest in Verbindung stehen. Die Antriebswelle 2 4 führt zu einem nicht dargestellten Lenkhandrad eines Kraftfahrzeugs. Die Ausgleichsscheibe 22 sorgt dafür, daß eine sich aufgrund von Ungenauigkeiten ergebende Versetzung der Achsen von Antriebswelle 24 und innerem Ventilelement ausgeglichen wird. Darüber hinaus läßt die Ausgleichsscheibe 22 eine axiale Verschiebung von innerem Ventilelement 7 gegenüber der Antriebswelle 24 zu, auf die weiter unten näher eingegangen wird. Die Ausgleichsscheibe 22 ist an sich bekannt. Zwischen durch Schlitze 34 im äußeren Ventilelement 6 und durch Schlitze 35 in der Antriebswelle 24 gebildete Anlageschultern sind Blattfedern 2 5 mit Vorspannung eingesetzt, durch die das äußere Ventilelement 6 und das innere Ventilelement 7 gegeneinander in einer Neutralstellung gehalten werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß das innere Ventilelement, wie oben dargelegt, drehfest mit der Antriebswelle 24 verbunden ist. Im einzelnen wird hierzu auch noch auf die Figur 4 verwiesen.

Bei Drehung der Antriebswelle 24 wird das mit dieser über die Mitnehmerklauen 23, die Ausgleichsscheibe 22 und die Mitnehmerzunge 21 drehfest verbundene innere Ventilelement 7 gegenüber dem äußeren Ventilelement 6 gegen die Rückstellkraft der Blattfedern 25 relativ verdreht und durch das den Mitnehmerstift 8 umschließende schräge Langloch 20 gleichzeitig axial verschoben (s. in diesem Zusammenhang auch Figuren 6 und 7).

Akte 5?⁷9

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Der Innenraum des inneren Ventilelementes 7 steht ständig mit der Servopumpe 33 in Verbindung, und zwar über dem Kanal 37 im Gehäuse 1, dem Ringraum 26 im Gehäuse 1, sowie die in Figur 2 dargestellten radialen Bohrungen 38 im äußeren Ventilelement 6 und den radialen Bohrungen 39 im inneren Ventilelement 7. Durch die Größe dieser radialen Bohrungen 38 und 39 in ihre Lage ist dafür gesorgt, daß unabhängig von der relativen Verschiebung von äußerem Ventilelement 6 und innerem Ventilelement 7 diese radiale Bohrungen sich überdecken, so daß der Innenraum des inneren Ventilelementes 7 ständig mit Druckmittel versorgt wird.

Durch die relative Verdrehung und gleichzeitige axiale Verschiebung des inneren Ventilelementes 7 gegenüber dem äußeren Ventilelement 6 werden die im Sinne eines Kurzschlusses einen drucklosen Neutralumlauf des Druckmittels herstellenden Radialbohrungen 27 in dem äußeren Ventilelement 6 und Radialbohrungen 28 in dem inneren Ventilelement 7 gegeneinander verschoben, wodurch zunächst eine Querschnittsverminderung dieses Kurzschlusses zur Anregelung des Arbeitsdruckes im Längssystem erfolgt und bei Erreichen des vollen Verstellweges die Kurzschlußverbindung für den Neutralumlauf vollständig abgeschlossen wird. Mit der relativen axialen Verschiebung des inneren Ventilelementes 7 gegenüber dem äußeren Ventilelement 6 wird aufgrund der beschriebenen Anregelung des Arbeitsdruckes der Förderstrom der Servopumpe 33 aus dem Innenraum des inneren Ventilelementes 7 über Radialbohrungen 29 im inneren Ventilelement 7 mit dem Verbindungskanal 17 bzw. 18 verbunden. Mit der Beaufschlagung beispielsweise des Verbindungskanals 18 erhält der Kanal 40 Druck-Akte 5379

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medium, das in den Ringraum 43 gelangt, aus dem das Druckmedium über den Kanal 44, den Längsnuten 11 zugeführt wird, von wo aus in der oben beschriebenen Weise die Zahnringpumpe zum Zwecke ihrer Verdrehung beschickt wird. Aus der Zahnringpumpe tritt dann das Druckmedium in bekannter Weise über andere Längsnuten 11 in den Kanal 12 ein, von wo aus es über den Ringraum 42 dem Kanal 41 zugeleitet wird, aus dem das Druckmedium über den Ringraum 17 zu den Radialbohrungen 45 gelangt, aus denen das Druckmedium über den Ringraum 30 im inneren Ventilelement 7 dem Stellmotor 32 zugeführt wird. Die betreffende Stellung von äußerem Ventilelement 6 und innerem Ventilelement 7 ist in der Figur 7 dargestellt. Aus der Figur 1 geht noch hervor, daß unabhängig von der Lage des äußeren Ventilelementes 6 der Ringraum 31 mit der in diesem Falle druckentlasteten Seite des Stellmotors 32 in Verbindung steht, so daß das Druckmedium aus dieser druckentlasteten Seite über den Ringraum 31 abströmen kann und zwar über die in der Figur 7 dargestellten Radialbohrungen 27 und weiterhin nicht dargestellte Kanäle zum Ausgleichsbehälter 36. Bei umgekehrter Verstellung des inneren Ventilelementes 7 spielen sich entsprechend die umgekehrten Vorgänge ab.

In den Figuren 6 und 7 sind das äußere Ventilelement 6 und das innere Ventilelement 7 allein dargestellt und zwar in der Figur 6 in normaler Lage und in Figur 7 in der einen von den beiden möglichen Extremlagen. Gemäß Figur 6 befindet sich der Mitnehmerstift 8 in der Mitte des schrägen Langlochs 20, das in dem inneren Ventilelement 7 angebracht ist. Konzentrisch um den Mitnehmerstift 8 sind gestrichelt zwei Kreise gezeichnet,

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die den konischen Durchbruch 19 (s. auch Figur 1) darstellen, der ebenfalls in dem inneren Ventilelement 7 angebracht ist, allerdings auf der dem schrägen Langloch gegenüberliegenden Seite. Wenn nun bei festgehaltenem äußeren Ventilelement 6 das innere Ventilelement 7 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verdreht wird, dann nimmt schließlich der Mitnehmerstift 8 die in der Figur 7 dargestellte Lage ein- Diese in Figur 7 dargestellte Endlage des Mitnehmerstiftes 8 wird dadurch herbeigeführt, daß sich das innere Ventilelement 7 nach rechts verschoben hat, wobei der in den Durchbruch 19 hineinragende Mitnehmerstift 8 auf die Oberfläche des Durchbruchs 19 aufläuft und gleichzeitig in axialer Richtung der beiden Ventilelemente 6 und 7 gegen die gegenüberliegende Oberfläche des schrägen Langlochs gedrückt wird.

Die sich bei dieser Verschiebung der beiden Ventilelemente und 7 ergebende Versetzung von Radialbohrungen zur Erzielung der Ventilwirkung zeigt sich in der Figur 7 aufgrund der dort dargestellten Lage der Radialbohrungen 27 und 28 (die in der Darstellung gemäß Figur 6 miteinander fluchten). Wie sich aus der Figur 7 ergibt, weisen die beiden Radialbohrungen 27 und 28 in der dargestellten Lage einen größeren Abstand zueinander auf, als wenn sie nur einer rein axialen oder rein verdrehungsmäßigen Verschiebung unterworfen worden wären. Die Vergrößerung des Abstandes gegenüber dieser rein axialen bzw. rein verdrehungsmäßigen Verschiebung beträgt etwa das 1,4fache, worauf oben bereits hingewiesen worden ist. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, entsprechend größere Radialbohrungen 27 und 28 Akte 5379

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zu verwenden, wozu noch kommt, daß wegen des größeren Verschiebungsweges die Zunahme bzw. Abnahme der Ventilöffnung infolge Verschiebung der Radialbohrungen 2 7 und 2 8 gegeneinander entsprechend flach verläuft. Die Erfindung erbringt also bei einem notwendigerweise begrenzten Verdrehungswinkel der beiden Ventilelemente 6 und 7 zueinander, begrenzt bei einer Lenkung durch den maximal zulässigen Totweg, einen wesentlich vergrößerten Verstellweg der die Ventilwirkung herbeiführenden Radialbohrungen (z. B. die Radialbohrungen 27 und 28), wodurch sich die erwünschte flache Druckanregelkennlinie über den Verstellweg ergibt.

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22.03.1977
T-PA schz-a

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Claims

2 7 ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN Aktiengesellschaft Friedrichshafen Druckmittelsteuereinrichtungen, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen für Kraftfahrzeuge. Patentansprüche

1.'Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einer vom Lenkhandrad antreibbaren, als Dosiereinrichtung wirkenden Zahnringpumpe, einer als hydraulische Kraftquelle dienenden Hochdruckölpumpe sowie einem die zu steuernde Anordnung, insbesondere die zu lenkenden Fahrzeugräder, verstellenden Stellmotor, bestehend aus einem äußeren als Verteilerdrehschieber für die Zu- und Abführung des Druckmittels zu den Verdrängerzellen der Zahnringpumpe wirkenden und mit deren Innenzahnrad drehfest verbundenen Ventilelement und einem in dem äußeren Ventilelement konzentrisch zu diesem begrenzt relativ verdrehbar gelagerten, mit der Antriebswelle, insbesondere dem Lenkhandrad drehfest verbundenen, inneren Ventilelement, die beide zueinander durch Federelemente mit Vorspannung in einer neutralen Position gehalten werden, in der die beiden Ventilelemente mit zueinander fluchtenden radialen Bohrungen eine Kurzschlußverbindung für den drucklosen Umlauf des Druckmittels herstellen, wobei die das äußere Ventilelement mit dem Innenzahnrad

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2 7 i - ₂/'ίΙ

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der Zahnringpumpe drehfest verbindende Kupplungseinrichtung, bestehend aus einem diametral in dem äußeren Ventilelement sitzenden Mitnehmerstift, die relative Verdrehung des inneren Ventilelementes gegenüber dem äußeren Ventilelement dadurch begrenzt, daß von dem Mitnehmerstift durchsetzten Durchbrüche in dem inneren Ventil element diesen mit Spiel umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Durchbrüche als den Mitnehmerstiften (8) führendes schräges Langloch (20) nach Art eines steilen Gewindeganges ausgebildet ist, das bei Verdrehung des inneren Ventilelementes (7) dieses zusätzlich zu der Verdrehung axial verschiebt, wobei der in dem inneren Ventilelementen (7) auf dessen dem Langloch (20) gegenüber liegender Seite liegende, den Mitnehmerstift (8) mit Spiel umgebende Durchbruch (19) in Zusammenwirken mit jeweils einer Flanke des Langloches (20) einen den Verstellweg begrenzenden Anschlag bildet.

2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Mitnehmerstift (8) mit Spiel umgebende Durchbruch aus einer sich nach außen erweiternden konischen Bohrung (19) besteht.

3. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem inneren Ventilelement (7) und der Antriebswelle (24) eine eine drehfeste Verbindung herstellende Ausgleichscheibe (22) für den Ausgleich sowohl einer relativen Axialbewegung als auch eines radialen Versatzes zwischen Antriebswelle (24) und innerem Ventilelement (7) vorgesehen ist.

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