DE2712920B2 - Hydraulische Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

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

Eine derartige Druckmittelsteuereinrichtung ist in der DE-PS 12 93 029 beschrieben. Bei dieser Einrichtung weist das innere Ventilelement zwei konische 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 zum Beispiel 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 ein öffnen und Schließen der radialen Bohrungen in den beiden Ventilelementen erfolgen. Der Gesamtverdrehungsweg,

ίο 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 Verdrehungswe-

gen ergeben sich entsprechend kleine Bohrungen, so daß die Steuerung der Hydraulik von voller öffnung bis zum vollen Schließen gemäß einer relativ steilen Kurve des Druckes über dem Verstellweg, also der Verdrehung, erfolgt Es hat sich gezeigt, daß eine derartige

Regelung einer Hydraulik mit einer steilen Regelkurve leicht zu unerwünschten Druckschwingungen in der Hydraulik führt.

Eine weitere Druckmittelsteuereinrichtung ist in der DE-PS 15 50 557 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 weniger übereinander geschoben werden. Die hierfür erforderli ehe 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 entspre- chend 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 DE-PS 12 93 029, da aus Gründen der Reibung die Steigung der Nuten praktisch nicht über 45° gewählt werden kann, so daß im wesentlichen der axiale Verstellweg nicht länger ist als der Verstellweg bei reiner Verdrehung gemäß der DE-PS 12 93 029. Die Einrichtung nach der DE-PS 15 50 557 weist also ebenfalls den Mangel auf, daß ein volles Öffnen und Schließen der Ventile über einen relativ kurzen Verstellweg zu erfolgen hat, was zu einer entsprechend steilen Regelkurve führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Druckmittelsteuereinrichtungen so zu verbessern, daß sich größere Verstellwege und somit eine flachere Regelkurve ergeben. Die Regelkurve ist dabei als Druckanregelkennlinie definiert, mit der der Verlauf des Druckes, der sich im Servomotorzulauf aufbaut, über dem Verstellweg der Ventilelemente aufgetragen ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst 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 Reslutierende ergibt, wird

der VersteUweg durch diese Resultierende bestimmt Bei einem Steigungswinkel des schrägen Langloches von etwa 45° führt dies zu einer Verlängerung des Verstellweges gegenüber der axialen bzw. der reinen Verdrehungskomponente um den Faktor von etwa 1,4. Dieser Gewinn an Länge des Versteliweges wirkt sich in einer Abflachung der Regelkurve aus, was die Steuerung weniger empfindlich hinsichtlich der Entstehung von Druckschwingungen macht Die Vergrößerung des Versteliweges führt auch dazu, daß die radialen ι ο 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 Verringerung des Leistungsverlustes an den Ventilen führt

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. So dient zur Erzeugung des Verdrehspiels zwischen den beiden Ventilelementen de*· Durchbruch, der den Mitnehmerstift auf der der Nut gegenüberliegenden Seite umgibt, wobei dieser Durchbruch sich nach außen konisch erweitert

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Druckmittelsteuereinrichtung,

F i g. 2 den Querschnitt auf der Linie H-H aus F i g. 1, F i g. 3 den Querschnitt auf der Linie III-III aus F i g. 6, F i g. 4 den Querschnitt auf der Linie IV-IV aus Fig. 1, F i g. 5 den Querschnitt auf der Linie V-V aus F i g. 1, F i g. 6 die beiden Ventilelemente in Neutralstellung zueinander,

F i g. 7 die beiden Ventilelemente in einer Extrernstellung, und zwar bei Linksdrehung des Lenkhandrades eines Kraftfahrzeuges.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Druckmittelsteuereinrichtung ist an dem Gehäuse 1 mittels Schrauben 2 der Deckel 5 befestigt, der den äußeren Zahnring 4 gegen die Abdeckscheibe 3 drückt In dem äußeren Zahnring 4 dreht sich das Innenzahnrad 10. In dem Gehäuse 1 ist das äußere Ventilelement 6 drehbar gelagert, in dessen innerer Längsbohrung das innere Ventilelement 7 verdrehbar 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, 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 zum Verbindungskanal 26 für den Förderstrom der Servopumpe 33.

Das in der inneren Längsbohrung des äußeren Ventilelemenjes 6 konzentrisch und zu diesem relativ verdreh- und axialverschiebbar angeordnete innere Ventilelement 7 umschließt den Mitnehmerstift 8 an dessen einem Ende mit einem konischen Durchbruch 19 und an dessen anderem Ende mit einem schräger: Langloch 20. Das innere Ventilelement 7 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar mittels seiner Mitnehmerzunge 21 mit einer Ausgleichsscheibe 22 verbunden, mit der zwei Mitnehmerklauen 23 einer Antriebswelle 24 drehfest in Verbindung stehen. Die Antriebswelle 24 führt zu einem nicht dargestellten Lenkhandrad eines Kraftfahrzeugs. Die Ausgleichsscheibe 22 sorgt dafür, daß eine sich aufgrund von Ungertauigkeiten 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 25 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 F i g. 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 die F i g. 6 und 7).

Der Innenraum des inneren Ventilelementes 7 steht ständig mit einer Servopumpe 33 in Verbindung, und zwar über einem Kanal 37 im Gehäuse 1, einem Verbindungskanal 26 im Gehäuse 1, sowie über in der Fig.2 dargestellte radiale Bohrungen 38 im äußeren Ventilelement 6 und radiale Bohrungen 39 im inneren Ventilelement 7. Durch die Größe dieser radialen Bohrungen 38 und 39 und 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 einer Kurzschlußverbindung einen drucklosen Neutralumlauf des Druckmittels herstellenden radialen Bohrungen 27 in dem äußeren Ventilelement 6 und radialen Bohrungen 28 in dem inneren Ventilelement 7 gegeneinander verschoben, wodurch zunächst eine Querschnittsverminderung dieser Kurzschlußverbindung zur Anregelung des Arbeitsdruckes im Lenksystem 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 ein Kanal 40 Druckmedium, das in einen Ringraum 43 gelangt, aus dem das Druckmedium über einen 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 einen Ringraum 42 einem Kanal 41 zugeleitet wird, aus dem das Druckmedium über den Verbindungskanal 17 zu Radialbohrungen 45 gelangt, aus denen das Druckmedium über einen 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 F i g. 7 dargestellt. Aus der F i g. 1 geht noch hervor, daß unabhängig von der Lage des äußeren Ventilelementes 6 ein 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 F i g. 7 dargestellten radialen Bohrungen 27 und die weiterhin nicht dargestellten Kanäle zu einem Ausgleichsbehälter 36. Bei umgekehrter Verstellung des inneren Ventilelementes 7 spielen sich entsprechend die umgekehrten Vorgänge ab.

In den F i g. 6 und 7 sind das äußere Ventilelement 6 und das innere Ventilelement 7 allein dargestellt und zwar in der F i g. 6 in normaler Lage und in F i g. 7 in der einen von den beiden !möglichen Extremlagen. Gemäß F i g. 6 befindet sich der Mitnehmerstift 8 in der Mitte des schrägen Langloches 20, das in dem inneren Ventilelement 7 angebracht ist Konzentrisch um den Mitnehmerstift 8 sind gestrichelt zwei Kreise gezeichnet, die den konischen Durchbruch 19 (s. auch Fig. 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 Uhrzeigersinr verdreht wird, dann nimmt schließlich der Mitnehmer stift 8 die in der F i g. 7 dargestellte Lage ein. Diese ir F i g. 7 dargestellte Endlage des Mitnehmerstiftes 8 wird dadurch herbeigeführt, daß sich das innere Ventilelement 7 nach rechts verschoben hat, wobei der in der Durchbruch 19 hineinragende Mitnehmerstift 8 auf die Oberfläche des Durchbruchs 19 aufläuft und gleichzeitig

ίο in axialer Richtung der beiden Ventilelemente 6 und 7 gegen die gegenüberliegende Oberfläche des schrägen Langloches 20 gedruckt wird.

Die sich bei dieser Verschiebung der beiden Ventilelemente 6 und 7 ergebende Versetzung von Radialbohrungen zur Erzielung der Ventilwirkung zeigt sich in der F i g. 7 aufgrund der dort dargestellten Lage der radialen Bohrungen 27 und 28 (die in der Darstellung gemäß Fig.6 miteinander fluchten). Wie sich aus der F i g. 7 ergibt, weisen die beiden radialen Bohrungen 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 l,4fache, worauf oben bereits hingewiesen worden ist. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, entsprechend größere radialen Bohrungen 27 und 28 zu verwenden, wozu noch kommt, daß wegen des größeren Verschiebungsweges die Zunahme bzw. Abnahme der Ventilöffnung bei Verschiebung der radialen Bohrungen 27 und 28 gegeneinander entsprechend langsamer verläuft Die Erfindung erbringt alio bei einem notwendigerweise begrenzten Verdrehungswinkel der beiden Ventilelemente 6 und 7 zueinander, begrenzt durch den maximal zulässigen Totweg, beispielsweise bei einer Lenkung einen wesentlich vergrößerten Verstellweg der die Ventilwirkung herbeiführenden radialen Bohrungen 27 und 28, wodurch sich die erwünschte flache Regelkennlinie des Druckes über dem Verstellweg ergibt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einer von ihrem handbetätigten Eingangsglied antreibbaren, als Dosiereinrichtung wirkenden Zahnringpumpe, einer als hydraulische Kraftquelle dienenden Hochdruckpumpe sowie einem die zu steuernde Anordnung, insbesondere die zu lenkenden Fahrzeugräder, verstellenden Stellmotor, wobei die Druckmittelsteuereinrichtung besteht aus einem äußeren, als Verteilerdrehschieber für die Zu- und Abführung des Druckmittels zu bzw. von 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 dem Eingangsglied drehfest verbundenen inneren Veintileleiment, die beide zueinander durch Federelemente mit Vorspannung in der Neutralstellung gehalten werden, in der die beiden Ventilelemente mit zueinander fluchtenden, radialen Bohrungen eine Kurzschlußverbindung für den drucklosen Umlauf des Druckmittels herstellen, wobei eine das äußere Ventilelement mit dem Innenrahnrad der Zahnringpumpe drehfest verbindende Kupplungseinrichtung, bestehtnd 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 durchsetzte Durchbrüche in dem inneren Ventilelement diesen mit Spiel umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Durchbrüche als den Mitnehmerstift (8) führendes schräges Langloch (20) nach Art eines steilen Gewindeganges ausgebildet ist, so daß bei Verdrehung des inneren Ventilelementes (7) die in Neutralstellung zueinander fluchtenden radialen Bohrungen (27,28) der beiden Ventilelemente (6, 7) parallel zur Richtung des schrägen Langloches (20) verstellbar sind, und daß der in dem inneren Ventilelement (7) auf dessen dem Langloch (20) gegenüberliegender Seite liegende, den Mitnehmerstift (8) mit Spiel umgebende Durchbruch (19) im 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 (19) eine sich nach außen erweiternde konische Bohrung ist.