DE2810970C3 - Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet, Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Derartige hydrostatische Lenkungen sind verwendbar bei relativ langsam laufenden Fahrzeugen und sind dort von Vorteil, wo die Herstellung einer mechanischen Verbindung vom Lenkgetriebe zu den gelenkten Rädern Schwierigkeiten bereitet, z. B. bei selbstfahrenden Bau- und Arbeitsmaschinen, Hubstaplern, Schleppern und Mähdreschern. Hydrostatische Lenkungen dieser Art sind auch zum Steuern von Schiffen verwendbar.

Die vom Lenkhandrad aus antreibbare Pumpe wirkt bei normalem Betrieb dieser Einrichtungen als Dosierpumpe für die von einer Hochdruckpumpe geförderte Druckflüssigkeit, dagegen bei Ausfall der Hochdruckpumpe als Handpumpe. Sie wird daher als »Hand- und Dosierpumpe«, abgekürzt »H + D-Pumpe«, bezeichnet.

Zur Erzielung einer leichtgängigen Lenkung ist es erforderlich, daß der Steuerschieber des Lenkventils im Lenkgehäuse mit möglichst geringer Reibung verschiebbar gelagert ist. Um dies zu erreichen, müssen Radialkräfte, die den Steuerschieber gegen das Lenkgehäuse drücken, vermieden werden. Beim Auftreten von Radialkräften verringert sich nämlich der Spalt zwischen Steuerschieber und Lenkgehäuse. Es besteht dann die Gefahr, daß der Steuerschieber infolge der in verschiedenen Steuerkanälen herrschenden Druckunterschiede noch weiter gegen das Lenkgehäuse gepreßt wird. Er kann dann unter Wegpressen der Arbeitsflüssigkeit das Lenkgehäuse unmittelbar berühren, was zu einer hohen Reibung führt Soll der Steuerschieber durch Betätigung des Lenkhandrades aus seiner Ruhestellung herausbewegt werden, so tritt

ίο das unerwünschte Anlenkklemmen am Lenkhandrad auf, was bedeutet, daß beim Übergang aus der Haft- in die Gleitreibung zunächst eine relativ hohe Kraft aufzuwenden ist, die sich dann plötzlich auf einen niedrigeren Wert herabsetzt, was zu einer unruhigen Lenkung und einem schlechten Fahrbahngefühl führt

Beim Lenkventil der bekannten Lenkeinrichtungen der genannten Art (DE-OS 25 49 916) werden aus zwei Gründen unerwünschte Radialkräfte auf den Steuerschieber ausgeübt.

Das eine, als zylindrischer Bolzen ausgebildete Ende des Torsionsfederstabes greift in das Ende einer zylindrischen Bohrung in der Antriebswelle, d. h. der Lenkspindel ein und ist dort verstiftet. Infolge von unvermeidbaren Bearbeitungsungenauigkeiten, dem erforderlichen Spiel und durch den Vorgang des Verstiftens verläuft im allgemeinen die Achse des Torsionsfederstabes unter einem kleinen Winkel zur Achse der Antriebswelle. Beim Einbau wird der Torsionsfederstab in seine richtige Lage gebogen. Er

so übt dann eine Radialkraft auf den Steuerschieber aus. Sein anderes Ende ist nämlich bei dem bekannten Lenkventil mit dem der Antriebswelle zugekehrten Ende der Gelenkwelle verbunden, wirkt also auf diese an derselben Stelle ein, an der die Gelenkwelle mit einer

)5 Verzahnung in den Steuerschieber eingreift.

Unabhängig hiervon werden weitere Radialkräfte auf den Steuerschieber dadurch ausgeübt, daß die Achse der Antriebswelle stets unter einem beachtlichen Winkel zur Achse der Gelenkwelle verläuft, denn das abtriebsseitige Ende der Gelenkwelle muß ja exzentrisch mit dem Rotorrad der H + D-Pumpe umlaufen. Infolgedessen schließen die Drehmomentvektoren von Antriebswelle und Gelenkwelle miteinander einen Winkel ein, was bedeutet, daß ein Abstützdrehmoment auftreten muß. Dies wird in der Figurenbeschreibung anhand der F i g. 5 näher erläutert. Das Abstützdrehmo ment hat die Wirkung, den Steuerschieber um eine quer zu seiner Längsrichtung liegende Achse zu kippen, also seine Enden in entgegengesetzten Richtungen radial an

•μ die Bohrung des Lenkgehäuses zu drücken.

Aufgabe, Lösung, Vorteile, Weiterbildungen

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Lenkventil geschaffen werden, bei dem in der Ruhestellung keine und bei Ausübung von Antriebsdrehmomenten höchstens verschwindend kleine radiale Kräfte den Steuerschieber einseitig gegen das Lenkgehäuse drücken. Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß der Torsionsfederstab auch mit der Antriebswelle gelenkig verbunden ist, wirkt er als Zweigelenkstab, durch den keine unausgeglichenen radialen Kräfte übertragen werden.

Dadurch, daß er in die Bohrung in der Gelenkwelle möglichst weit hineinreicht und erst dort mit der Gelenkwelle gelenkig verbunden ist, tritt das oben erwähnte Abstützdrehmoment an einer Stelle auf, wo es größtenteils vom Rotor der H + D-Pumpe aufgenom-

men wird und nur noch zu einem verschwindend kleinen Teil vom Steuerschieber. Damit ist die Wirkung dieses Abstützdrehmoments praktisch unschädlich gemacht

Es sind also praktisch keine auf den Steuerschieber einwirkenden radialen Kräfte über des Lenkgehäuse mehr aufzunehmen, so daß das oben erwähnte Anlenkklemmen nicht mehr hierdurch verursacht wird.

Durch eine Weiterbildung nach Anspruch 3 wird die Montage vereinfacht Die Mitnehmerstifte können in Antriebswelle und Gelenkwelle eingesetzt werden, während später der Torsionsfederstab mit seinen Gabelenden nur noch eingesteckt zu werden braucht

Erläuterung der Erfindung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Lenkventils nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie Il-II in Fig. 1,

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III i* Fig. 1,

F i g. 4 eine Draufsicht auf ein Stück des Steuerschiebers in Richtung des Pfeils IV und

Fig.5 eine Vektordarstellung zur Erläuterung des Reaktionsdrehmoments bei Betätigung der Lenkung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Lenkventil und mit 2 eine H + D-Pumpe bezeichnet, die mit dem Lenkventil fest verschraubt ist. Das Lenkventil enthält einen Axialschieber 4, in dessen Innenraum 6 ein Fortsatz 8 der Antriebswelle 10 und eine Gelenkwelle 12 eingreifen. Die Gelenkwelle stellt eine drehfeste Verbindung vom Steuerschieber zu einem Rotorrad 14 der H + D-Pumpe 2 her. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist der Axialschieber 4 eine Innenverzahnung 16 auf, in die die Gelenkwelle 12 mit einer Außenverzahnung 18 eingreift. Der Fortsatz 8 der Antriebswelle 10 greift mit J5 Nocken 20 in breite Lücken 19 der Innenverzahnung 16 ein. wodurch dem Fortsatz gegenüber dem Steuerschieber eine begrenzte Drehung ermöglicht wird.

Wie Fig.4 zeigt, ist der Axialschieber 4 mit einem Schrägschlitz 22 versehen, der als Kurve wirkt, und in den ein im Fortsatz 8 befestigter Mitnehmerstift 24 spielfrei eingreift.

Der Fortsatz 8 enthält eine koaxiale Sackbohrung 26 und die Gelenkwelle 12 eine koaxiale Sackbohrung 28. An den Enden dieser Sackbohrungen ist in der Gelenkwelle 12 und in der Lenkspindel 10 je ein Mitnehmerstift 30 bzw. 32 fest angebracht. Ein Torsionsfederstab 34 umgreift mit gabelkopfförmigen Enden 36 und 38 die fvlitnehmerstifte 30 bzw. 32 spielfrei

Wird die Antriebswelle 10 entgegen einem Widerstand der gelenkten Räder, der sich auf den Rotor 14 auswirkt, aus ihrer Zentralsiellung verdreht, so wird der Torsionsfederstab 34 tordiert und über den Mitnehm<_rstiit 24 und den Schrägschiitz 22 der Axialschieber 4 verschoben. Die Nocken 20 des Fortsatzes 8 bilden zusammen mit der Innenverzahnung 16 des Steuerschiebers Endanschläge zur Schonung des Torsionsfederstabes. Dagegen ist der Axialschieber durch die ineinandergreifenden Verzahnungen 16 und 18 des Steuerschiebers und der Gelenkwelle mit dem Rotor 14 drehfest verbunden.

Durch die beiderseits gelenkige Anordnung des Torsionsfederstabes 34 wird verhindert, daß er sich beim Einbau verbiegt und radiale Kräfte auf den Steuerschieber ausübt.

Fig. 5 zeigt die Drehmomente in einer Vektordarstellung bei übertriebenem Winkel zwischen Antriebsund Abtriebsdrehmoment Das Antriebsdrehmoment ist mit a bezeichnet, das ihm en^agenwirkende Abtriebsdrehmoment mit b. Dieses läßt sich durch Vektoraddition zusammensetzen aus einem Reaktionsdrehmoment c, das in Richtung des Antriebsdrehmoments verläuft und gleiche Größe wie dieses hat und aus einem dazu rechtwinklig verlaufenden Abstützdrehmoment d, das rechtwinklig zum Antriebsdrehmoment a verläuft. Dieses Abstützdrehmoment hat die Wirkung, den Teil, auf den das Antriebsdrehmoment unmittelbar einwirkt, um den Vektor d zu verkippen.

Das Abstützdrehmoment wirkt sich somit mittels Radialkräften quer zur Zeichenebene einerseits auf den Rotor 14; andererseits auf den Steuerschieber 4 aus. Infolge der Einleitung des Abstützdrehmoments nahe dem linken Ende der Gelenkwelle beträgt nach dem Hebelgesetz die auf den Steuerschieber einwirkende Radialkraft unter den gegebenen Maßverhältnissen nur etwa ein Fünftel der auf den Rotor einwirkenden. Die auf den Rotor einwirkende Radialkraft iat aber unschädlich.

Die Anordnung läßt sich dadurch noch verbessern, daß man die axiale Bohrung 28 bis in das linke Ende der Gelenkwelle, das mit dem Rotor 14 verzahnt ist, hineinführt. Dadurch wird die dann noch von der Gelenkwelle auf den Steuerschieber ausgeübte Radialkraft verschwindend klein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Hilfskraftlenkeinrichtung für Fahrzeuge, mit einer als Planetenzahnradpumpe ausgebildeten Hand- und Dosierpumpe, deren Rotorrad von einer handbetätigten Antriebswelle aus über eine Gelenkwelle antreibbar ist, und einem die Hand- und Dosierpumpe ansteuernden Axialschieber-Lenkventil, wobei das freie Ende der Gelenkwelle gelenkig und drehfest mit dem Steuerschieber des Lenkventils verbunden ist und die Gelenkwelle eine axiale Sackbohrung aufweist, in der mittels eines zylindrischen Stiftes ein Ende eines Torsionsfederstabes gelenkig mit der Gelenkwelle verbunden ist, dessen anderes Ende in einer axialen Sackbohrung der Antriebswelle aufgenommen und an deren Grund drehfest mit dieser verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsfederstab (34) am Grund der Sackbohrung der Antriebswelle (10) gelenkig mit dieser verbunden ist, die in der Gelenkwelle (12) vorgesehene Sackbohrung (28) bis in die Nähe des Abtriebsendes der Gelenkwelle reicht und der Federstab am Grund dieser Sackbohrung an die Gelenkwelle angelenkt ist.

2. Lenkventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrung (28) bis in das mit dem Rotorrad der H + D-Pumpe (2) verzahnte Abtriebsende der Gelenkwelle (12) reicht.

3. Lenkventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrungen (26, 28) der Antriebswelle (10) und der Gelenkwelle (12) jeweils an ihrem Grund von einem zylindrischen Mitnehmerstift (32, 30) durchquert sind und der Torsionsfederstab (34) verdickte Enden (38, 36) aufweist, die die Mitnehmerstifte mitteis Längsschlitzen umgreifen.