DE2749352A1

DE2749352A1 - Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere fuer hydrostatische lenkeinrichtungen von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2749352A1
Application number: DE19772749352
Authority: DE
Inventors: Josef Deppenbrock; Kurt Leberfinger; Karl-Heinz Liebert; Werner Tischer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1979-05-10
Also published as: IT7851740A0; DK482378A; DE2749352B2; IT1106641B; US4237773A; DE2749352C3; DD139820A5; FR2408054B3; BR7807234A; FR2408054A1

Description

5· Oktober 1977 Akte: ZF 519/to

Anmelder:

S? Sl Sw 2» SS S 25 SS SC

Zahnradfabrik Priedrichshafen

Aktiengesellschaft

7990 Friedrichshafen

Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit zwei aus einer neutralen Mittelstellung in zwei zu beiden Seiten befindliche Arbeitsstellungen relativ verschiebbaren Schieberelementen, die beide eine Vielzahl von radialen Durchbrüchen aufweisen, die in der neutralen Mittelstellung der beiden Schieberelemente eine Kurzschlußverbindung zwischen dem Druckmittelzulauf und dem Druckmittelablauf bilden und deren erstes Schieberelement drehfest mit dem Lenkrad und deren zweites Schieberelement drehfest mit einem Nachlaufmotor (Zahnradpumpe) gekuppelt ist, der einem Servomotor das Druckmittel zuführt.

In der DT-AS 2 156 842 ist eine Druckmittelsteuereinrichtung beschrieben, die zur Regelung des Arbeitsdruckes in zwei

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gegeneinander relativ verstellbaren Schieberelementen radiale Bohrungen vorsieht, die mindestens drei verschiedene Durchmesser aufweisen. Durch ein paarweises Zusammenwirken der Bohrungen des einen Schieberelementes mit den Bohrungen des anderen Schieberelementes bewirken sie eine Regelung des Arbeitsdruckes in Abhängigkeit vom Verstellweg der beiden Schieberelemente relativ zueinander derart, daß für die Regelkennlinie des Arbeitsdruckes über dem Verstellweg ein in Hinblick auf die Vermeidung von Druckregelschwingungen günstiger Verlauf erreicht wird. Man hat nämlich festgestellt, daß sich diese Druckschwingungen vermeiden lassen, wenn der Druckanstieg des Arbeitsdruckes in Form einer Seilkurve bzw. eines Korbbogens über dem Verstellweg erfolgt. Dies bedeutet, daß zu Beginn der Verstellung des Schieberelementes die offenen Querschnittsflächen der vorher miteinander fluchtenden Bohrungen schnell und später langsam verringert werden müssen.

Um dieses Ziel wenigstens einigermaßen zu erreichen, weist die bekannte Druckmittelsteuereinrichtung in den beiden Schieberelementen relativ viele Radialbohrungen auf, wobei zusätzlich eines der beiden Schieberelemente mit Radialbohrungen mit mindestens drei voneinander abweichenden Durchmessern versehen sein muß.

Durch die hierbei erforderliche Anzahl von Radialbohrungen und deren verschiedene Durchmesser ist die Anordnung der radialen Bohrungen auf dem durch konstruktive Gegebenheiten begrenzten Umfang der beiden Schieberelemente schwierig, und die Herstellung von Radialbohrungen mehrerer Größen in der Großserienfertigung unwirtschaftlich. Dies gilt insbesondere wenn die beiden Schieberelemente nur in radialer oder nur in Umfangsrichtung zueinander verstellbar sind. In

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diesem Falle steht nämlich nur ein relativ kurzer Verstellweg zur Verfügung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Druckmittelsteuereinrichtung der Eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der mit konstruktiv einfachen und damit billigeren Mitteln eine optimale Druckregelkennlinie bei Durchströmen der das Druckregelsystem bildenden Radialbohrungen mit verschieden großen Förderströmen erreicht wird, d. h. bei der die Druckregelkennlinie über dem Verstellweg die zu Regelschwingungen führende Grenze der Regelsteilheit nicht überschreitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die in den Schieberelementen angebrachten radialen Durchbrüche -wie an sich bekannt- zwei verschieden große Querschnittsflächen aufweisen wobei in einem der beiden Schieberelemente die kleineren Durchbrüche mit Jeweils gleich großer Querschnittsfläche angebracht sind, während das andere Schieberelement eine größere Zahl von DurchbrUchen mit kleinerer Querschnittsfläche und eine kleinere Zahl von DurchbrUchen mit größerer Querschnittsfläche aufweist, wobei die Durchbrüche mit der größeren Querschnittsfläche jeweils mit mindestens einem Paar radialer Durchbrüche mit kleinerem Querschnitt in dem anderen Schieberelement zusammenwirken.

Durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Durchbrechungen läßt sich die Druckregelkennlinie des Arbeitsdruckes sehr gut steuern, wobei hierzu im Normalfalle nur zwei unterschiedlich große Durchbrechungen erforderlich sind. In der ersten Phase des Verstellweges schließen die miteinander fluchtenden kleineren Durchbrechungen sehr schnell, dann wird jeweils eine der beiden Durchbrechungen die einer größeren

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Durchbrechung zugeordnet ist, verschlossen und erst dann die zweite.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahmen lassen sich die Herstellungskosten für die Ventilelemente erniedrigen.

Für Spezialzwecke kann es jedoch auch von Vorteil sein, wenn jeder größeren Durchbrechung statt nur einem Paar von kleineren Durchbrechungen mehrere kleinere Durchbrechungen zugeordnet sind. Die Erfindung läßt sich bei Druckmittelsteuereinrichtungen mit diagonalem Verstellweg mit besonders großem Vorteil anwenden, ist aber auch für reine Verstellwege in axialer oder in Umfangsrichtung geeignet.

Der Verlauf der Druckregelkennlinie und deren Genauigkeit lassen sich noch besser beeinflussen, wenn die Verbindungslinie durch die Mittelpunkte der radialen Durchbrüche zu der Richtung des Verstellweges des Schieberelementes in einem Winkel verläuft. Durch die Wahl des Winkels wird jeweils die zeitliche Aufeinanderfolge des Absperrens der beiden kleineren Durchbrechungen, die mit der größeren Durchbrechung zusammenarbeiten, bestimmt. Als vorteilhafter Winkel hat sich dabei 45° herausgestellt. Damit wird der mögliche Verstellweg und damit auch die Schließzeit am längsten.

Von Vorteil ist es dabei, daß jeweils das mit einer Durchbrechung mit größerer Ciuerschnittsfläche zusammenwirkende Paar von Durchbrechungen so zu der größeren Durchbrechung angeordnet ist, daß unmittelbar nach vollständigem Absperren der einen Durchbrechung, der Absperrvorgang für die andere Durchbrechung beginnt. Auf diese Weise ergibt sich ein glatter übergang in der Druckregelkennlinie. Im Übergangsbereich

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liegen somit beide kleineren Durchbrechungen tangential an der Wand der größeren Durchbrechung an und zwar eine von innen und die andere von außen her.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die radialen DumhbrUche mit größerer Querschnittsfläche in dem Schieberelement angeordnet sind, daß dem Druckmittelablauf zugewendet 1st.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß damit die Flächen auf der Hochdruckseite kleiner sind, wodurch Leckverluste entsprechend geringer sind.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Druckmittelsteuereinrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt II - II durch die erfindungsgemäße Druckmittelsteuereinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 eine Abwlddung der beiden Schieberelemente in

neutraler Mittelstellung, im Bereich der Radialbohrungen, bei Aufsicht in Pfeilrichtung III von Fig. 2,

Fig. 4 die Aufsicht auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach Verstellweg/von Fig. 7,

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Pig. 5 die Aufsicht auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach Verstellweg a+b von Pig. J,

Pig. 6 die Aufsicht auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach Verstellweg a+b+c von Fig. 7*

Pig. 7 ein schematisches Diagramm der Querschnittsverminderung über dem Verstellweg, und die Druckregelkennlinien über dem Verstellweg für drei verschiedene Förderströme.

Der Aufbau einer derartigen Druckmittelsteuereinrichtung als Ganzes für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen ist allgemein bekannt, weshalb nicht näher darauf eingegangen wird. Die Druckmittelsteuereinrichtung kann beispielsweise wie in der DT-AS 1550 557 oder wie in der älteren Anmeldung P 27 12 920.0 mit diagonalem Verstellweg aufgebaut sein.

Die Druckmittelsteuereinrichtung weist ein äußeres mit dem außenverzahnten Innenzahnrad einer Zahnringpumpe (nicht dargestellt) drehfest verbundenes und mit diesem rotierendes, in axialer Richtung festgelegtes Schieberelement 1 auf in dessen innerer Mantelfläche ein Schieberelement 2 relativ verdrehbar und mit der Relativ-Verdrehung axial verschiebbar gelagert ist, so daß der für die Radialbohrungen wirksame Verstellweg aus der aus der axialen und der ümfangskomponente resultierenden Diagonalbewegungen gebildet wird.

Die Übertragung der erfindungsgemäßen Anordnung der Radialbohrungen auf nur in Umfangsrichtung oder nur axial verstellbare Schieberelemente ist möglich, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen- (z.B. nach der DT-AS 1 293 029).

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Das Schieberelement 1 ist mit zwei nebeneinanderangeordneten Reihen von Durchbrechungen Ja und 3b mit kleinerem Durchmesser versehen. Das Schieberelement 2 weist ebenfalls zwei Reihen von Durchbrechungen 4a und 4b mit kleinerem Durchmesser auf. Diese Reihe ist jedoch in Abständen durch jeweils eine Durchbrechung 5 mit größerem Durchmesser unterbrochen. Diese Durchbrechung 5 fluchtet jedoch in der Neutralstellung, ebenso wie die Durchbrechungen 3a, 3b und 4a, 4b, jeweils mit zwei kleineren Durchbrechungen 3a und 3b des Schieberelementes 1.

Der Fluß des Druckmittels ist nachfolgend schematisch beschrieben.

Von einem Behälter 6 aus gelangt das Druckmittel über eine Pumpe 7 in die Neutralleitung 8 und in die Arbeitsdruckleitung 9· Solange die Durchbrechungen 3a, 3b und 4a, 4b und 5 miteinander fluchten, d.h. solange die Schieberelemente 1 und 2 nicht zueinander verschoben sind, fließt das Druckmittel über einen Rücklaufkanal 10 wieder in den Behälter 6 zurück. Bei einer Verstellung des Schieberelementes 2 relativ zu den Schieberelement 1 werden die Durchbrechungen 3a, 3b, 4a, 4b und 5 nacheinander verschlossen, während gleichzeitig -je nach der Verstellrichtung- über die Ringnuten 11 und 12 und die Verbindungskanäle 13 und 14, die Zahnradpumpe 13 und die Zuleitungen 16 und 17 ein Servomotor 18 zur Betätigung mit Druckmittel versorgt wird.

In Pig. 7 ist ein Diagramm gezeigt, in dem der Flächenverlauf A der in der Neutra!stellung miteinander fluchtenden Durchbrechungen 3a, 3b und 4a, 4b und 5 über dem Verstellweg S des Schleberelementes 2 und der Druckanstieg P der

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Förderströme für den Arbeitsdruck angegeben ist.

In der ersten Schließphase mit dem Verstellweg a sinkt der Anteil der offenen Durchbrechungen stark ab, in der zweiten und dritten Schließphase mit den Verstellwegen b und c hingegen weniger schnell. Dadurch wird ein korbbogenartiger Anstieg des Arbeitsdruckes P erreicht, wobei in dem Diagramm vergleichsweise drei unterschiedliche Förderströme (liniert, strichliniert und strichpunktiert) angezeigt sind. Der übergang von der zweiten in die dritte Schließphase erfolgt durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Durchbrechungen knickfrei.

Aus den Fig. 4 - 6, in denen die verschiedenen Stellungen der Durchbrechungen während des Verstellweges des Schiebeelementes 2 gezeigt ist, wird dies ersichtlich.

Während der ersten Schließphase mit dem Verstellweg a werden die kleineren Durchbrechungen Ja und Jb gegenüber 4a und 4b verschlossen (Fig. 4). Statt einer Doppelreihe kann man ggf. auch nur jeweils eine einfache Reihe ^a und 4a vorsehen.

In der zweiten Schließphase mit dem Verstellweg b geraten Jeweils die kleineren Durchbrechungen ^b aus dem überdeckungs· bereich der dazugehörigen größeren Durchbrechung 5 (Fig. 5).

Unmittelbar nach dem Verschließen dieser Durchbrechungen 3b beginnt in der dritten Sohließphas« mj t dem Verstellweg C die Abdeckung der Durchbrechungen Ja im Bereich der größeren Durchbrechungen 5 (Fig. 6).

Die Verbindungslinie durch die Mittelpunkte der Durchbrüche zu der Richtung des Verstellweges S verläuft in einem Winkel von 45°.

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Claims

5. Oktober 1977 Akte: ZF 519/to

Anmelder:

Zahnradfabrik Priedrichshafen

Aktiengesellschaft

799O Friedrichshafen

Patentansprüche

( 1)jDruckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische \ Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit zwei aus einer neutralen Mittelstellung in zwei zu beiden Seiten befindliche ArbeiteStellungen relativ verschiebbaren Schieberelementen, die beide eine Vielzahl von radialen Durchbrüchen aufweisen, die in der neutralen Mittelstellung der beiden Schieberelemente eine Kurzschlußverbindung zwischen dem Druckmittelzulauf und dem Druckmittelablauf bilden und deren erstes Schieberelement drehfest mit dem Lenkrad und deren zweites Schieberelement drehfest mit einem Nachlaufmotor (Zahnradpumpe) gekuppelt ist, der einem Servomotor das Druckmittel zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Schieberelementen (1, 2) angebrachten radialen Durchbrüche (j}a, }b, 4a, 4b,. 5) -wie an sich bekannt- zwei verschieden große Querschnittsflächen aufweisenjwobel in einem der beiden Schieberelemente (1) die kleineren Durchbrüche (}a, yo) mit Jeweils gleich großer Querschnitts-

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fläche angebracht sind, während das andere Schieberelement (2) eine größere Zahl von Durchbrüchen (4a, 4b) mit kleinerer Querschnittsfläche und eine kleinere Zahl von Durchbrüchen (5) mit größerer Querschnittsfläche aufweist, wobei die Durchbrüche (5) mit der größeren Querschnittsfläche jeweils mit mindestens einem Paar radialer Durchbrüche (4a, 4b) mit kleinerem Querschnitt in dem anderen Schieberelement (1 ) zusammenwirken.

2) Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie durch die Mittelpunkte der radialen Durchbrüche (3a, 3b, bzw. 4a, 4b) zu der Richtung des Verstellweges des Schieberelementes (2) in einem spitzen Winkel verläuft.

3) Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel 45° beträgt.

4) Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das mit einer Durchbrechung (5) mit größerer Querschnittsfläche zusammenwirkende Paar von Durchbrechungen (3^a> 3d) so zu der größeren Durchbrechung (5) angeordnet ist, daß unmittelbar nach vollständigen' absperren der einen Durchbrechung (3a), ^er Absnerrvorgang für die andere Durchbrechung [Jb) beginnt.

5) Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, 2. 3 odnr 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Durchbrüche (5) mit größerer Querschnitts fläche in dem Schieberelement (2) angeordnet sind, das dem Druckmittelablauf zugewendet ist.

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