DE2812906C2 - Hydrostatische Servolenkung für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Servolenkung für Fahrzeuge, mit einem Lenkmotor, einem Behälter, einer Servopumpe und einer Lenkspindel, mit der über ein Gewinde der im Ventilgehäuse federzentrierte Ventilschieber eines Umsteuerventils verbunden ist. der seinerseits über eine Nut¹ crbindung mit dem Rotor einer koaxial zum Umsteuerventil angeordneten Hand- und Dosierpumpe in Antriebsverbindung steht wobei zwischen Lenkspindel _uncj Ventilschieber bzw. Hand- und Dosierpumpenrotor eine weitere, ein Drehspiel aufweisende Drehverbindung vorhanden ist und der Rotor als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist durch deren Drehbewegung federbelastete Kolben über Nocken geführt werden, die entlang einer Kreisbahn angeordnet sind.

Aus der DE-OS 25 09 483 ist eine hydrostatische Lenkeinrichtung dieser Art bekannt bei der die Hand- und Dosierpumpe als doppelflutige Flügelzellenpumpe ausgebildet ist Eine solche doppelflutige Flügelzellenpumpe erfordert viel Raum und ist aufwendig in der Herstellung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Servolenkung der eingangs erwähnten Gattung anzugeben, bei der die Hand- und Dosierpumpe eine konstruktive Ausführung hat die es gestattet die Servolenkung kompakter mit verhältnismäßig geringem Gewicht und geringen Außenabmessungen auszubilden und die relativ einfach in der Herstellung ist Dies wird bei einer hydrostatischen Servolenkung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Nocken paarweise einander in Achsrichtung gegenüberliegend auf den beiden Stirnflächen der Rotorscheibe angeordnet sind und die Kolben als Kugeln ausgebildet sind, die in axialen Bohrungen zweier zu beiden Seiten der Rotorscheibe liegender in Zylinderscheiben längs einer Kreislinie aufgenommen sind, wobei die Federräume der jeweils axial zueinanderliegenden Kolben durch einen im Gehäuse geführten Kanal miteinander verbunden sind und einer dieser Federräume an die Steuernuten des Umsteuer-Ji ventils angeschlossen ist und die zueinander gekehrten Zylinderräume dieser Kolben ebenfalls miteinander verbunden und durch einen Kanal an den einen Stirnraum des Umsteuerventils angeschlossen sind und daß dieser eine Stirnraum durch eine im Ventilschieber verlaufende Bohrung mit dem anderen Stirnraum verbunden ist und diese Bohrung über ein vom Druck in den Steuernuten des Steuerventils gesteuertes, in einer Bohrung des Ventilschiebers angeordnetes Umschaltventil jeweils an die den geringeren Druck aufweisende ••5 Steuernut angeschlossen ist.

Vorteilhaft sitzt der Rotor der Hand- und Dosierpumpe auf einer Verlängerung der Lenkspindel, wobei die Verlängerung ihrerseits einen Zapfen des Ventilschiebers des Umsteuerventils übergreift und im Rotor ein radialer Mitnehmerstift aufgenommen ist, der eine Querbohrung in der Verlängerung der Lenkspindel mit Spiel sowie einen Axialschlitz im Zapfen des Ventilschiebers spielfrei durchsetzt.

Vorzugsweise sitzt dabei der Mitnehmerstift im Rotor in einer Sackbohrung, deren offenes Ende durch einen Gewindestopfen verschlossen ist.

Eine solche hydrostatische Servolenkung ist einfach in der Herstellung und gedrängt im Aufbau, hat geringe Abmessungen und geringes Gewicht und weist einen M verhältnismäßig höhen Wirkungsgrad auf.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigt

F i g. I schematisch den Aufbau einer hydrostatischen ^hl'> Servolenkung und deren Verbindung mit der Pumpe, dem Behälter und dem Lenkmotor, F i g. 2 den Schnitt nach der Linie 11-11 in F i g. I, F i g. 3 die Rotorscheibc der Hand- und Dosierpumpe

in Vorderansicht,

F i g. 4 die Rotorscheibe in Seitenansicht und F i g. 5 den Schnitt nach linie V-V in F i g. 1.

Die hydrostatische Servolenkung für Fahrzeuge enthält ein hydraulisches Umsteuerventil (F i g. 1), welches über eine Hydraulikleitung 2 mit einer Servopumpe 3, über eine Hydraulikleitung 4 mit einem Behälter 5 und über Hydraulikleitungen 6, 7 mit den Arbeitsräumen eines Lenkmotors 8 verbunden ist Der. Ventilschieber 9 des Umsteuerventils 1 ist in einem m Ventilgehäuse 10 angeordnet und durch eine Rückstellfeder il zentriert Der Ventilschieber 9 steht mit einer Lenkspindel 12 über eine schraubenförmige Nut 13, die am Ventilschieber 9 ausgeführt ist und eine Kugel 14 in. Verbindung. .

Die hydrostatische Servolenkung enthält weiter eine Hand- und Dosierpumpe 15, die zwei Zylinderblöcke in Form von Zylinderscheiben 16,17 besitzt Zylinder 16a bzw. 17a in jeder Zylinderscheibe 16,17 sind längs einer Kreislinie gleichmäßig verteilt und paarweise einander gegenüber angeordnet In den Zylindern 16a, 17a sind , als Kugeln ausgebildete Kolben 18 aufgenommen. In jeder Zylinderscheibe 16,17 sind je sieben Zylinder 16a, 17a vorgesehen. Die Federräume 9, (F i g. I) 20 der gegenüberliegenden Zylinder 16a. 17a sind miteinander' über einen Kanal 21 und mit dem Umsteuerventil 1 über öffnungen 22, 23, 24 in Verbindung gesetzt Genauso sind die übrigen Federräume paarweise verbunden. Zwischen den Zylinderscheiben 16, 17 ist eine Rotorscheibe 25 angeordnet, die an ihren beiden jo Stirnflächen Nocken 26 (Fig.3) bzw. 27 (Fig.4) aufweist, die längs einem Kreis angebracht sind und mit den entsprechenden Kolben 18 zusammenwirken. Die Kolben 18 sind mittels Federn 28 (Fig. 1) abgefedert Der Rotor der Hand- und Dosierpumpe sitzt auf einer J5 Verlängerung der Lenkspindel 12, die ihrerseits einen Zapfen des Ventilschiebers 9 des Umsteuerve.ntils 1 übergreift Die Rotorscheibe 25 steht mit dem Ventilschieber 9 und der Lenkspindel 12 mit Hilfe eines radialen Mituehmerstiftes 29 in Verbindung, der in eine Radialbohrung der Rotorscheibe 25 eingesetzt ist und Bohrungen 30,31 in der Verlängerung der Lenkspindel 12 bildet sowie einen Axialschlitz 32 im Schaft des Ventilschiebers durchdringt Der Mitnehmerstift 29 hat in den Bohrungen 30, 31 ein solches Spiel, daß die Lenkspindei 12 eine Drehungsmöglichkeit gegenüber der Rotorscheibe besitzt und so Steuerbewegungen des Ventilschiebers 9 möglich sind. Der Mitnehmerstift 29 ist in axialer Richtung mittels eines Gewindestopfens 33 gehalten. Die Hand- und Dosierpumpe 15 ist mit einem so Deckel 35 verschlossen, in dem sich Dichtungen 36 der Lenkspindei 12 und ein Lager 36a befinden. Zwischen den Zylinderscheiben 16, 17 ist ein Einsatzstück 37 angeordnet durch welches die die Federräume miteinander verbindenden Kanäle verlaufen. Die Zylinder- scheiben 16,17, das Einsatzstück 37, der Deckel 35 und das Ventilgehäuse 10 des Urnsteuerventils sind mittels Schrauben 38 miteinander verbunden. Stirnräume 40, 41, die sich an den Stirnseiten des Ventilschiebers 9 befinden, sind durch Bohrungen 43 (Fig.5) 44, 45 im Ventilschieber 9 miteinander verbunden. Die Bohrung 45 steht über ein Umschaltventil 46 und öffnungen 47, 48 mit einer Hydraulikdruckleitung in Verbindung, die die Servopumpe 3 mit def>i Lenkmotor 8 verbindet. Diese Hydraulikdrückleitun^ umfaßt: die Hydrauliklei- f>5 tung 2, einen Kanal 49 und eine Ringnut 50 im Ventilgehäuse 10, zwei Reiben gleichmäßig am Umfang des Ventilschiebers 9 angeordnete Längsnuten 51, die öffnungen 23, 24, 22, die Federräume 19, 20 der Zylinderscheiben, Ringnuten 52 bzw. 53, Kanäle 54 bzw. 55 und die Hydraulikleitungen 6, 7. Um die Verteilung des Hydraulikstroms von der Servopumpe 3 zum Lenkmotor 8 und zum Abfluß in den Behälter 5 sowie zu den Federräumen 19,20 der Hand- und Dosierpumpe zu gewährleisten, sind am Ventilschieber 9 Bunde vorhanden, die Steuerkanten 56,57,58,59,60,61,62,63 bilden, während im Ventilgehäuse 10 neben den Nuten 50,52, 53 noch Nuten 64, 65 ausgebildet sind. Zwischen den Nuten 64, 65 ist ein Rückschlagventil 67 angeordnet, über das der Hydraulikflüssigkeitsstrom aus der Ausdrehnung 64 in die Ausdrehung 65 bei nicht arbeitender Servopumpe 3 fließen kann.

Die hydrostatische Servolenkung für Fahrzeuge arbeitet wie folgt

Bei fehlender Steuereinwirkung auf das Lenkrad 34 befindet sich der Ventilschieber 9 in der neutralen Stellung. Hierbei strömt die von der Servopumpe 3 kommende Hydraulikflüssigkeit frei -ram Abfluß in den Behälter 5 durch den Kanal 49, die N'jt 65, die von den Steuerkanten 56,57 gebildeten Steuernuten, die Nut 64, den Kanal 66 und die Hydraulikleitung 4. Bei der Neutralstellung des Ventilschiebers gewährleisten die Kanten 58, 59, 60, 61, 62, 63 die Abspeming der Arbeitsräume des Lenkmotors 8 und der Federräume 19, 20 der Zylinderscheiben 16,17. Das Umschaltventil 46 befindet sich hierbei in einer beliebigen Lage, während das Rückschlagventil 67 geschlossen ist

Bei Einwirkung auf das Lenkrad 34 dreht sich die Lenkspindel 12 in bezug auf die Rotorscheibe 25, und infolge des Zusammenwirkens der Kugel 14 mit der schraubenförmigen Nut 13 wird der Ventilschieber 9 in axialer Richtung nach der einen oder der anderen Seite in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Lenkspindel 12 verstellt Bei der Verstellung des Ventilschiebers 9 beispielsweise gemäß der Zeichnung nach rechts, öffnen sich die von den Kanten 61, 63 und 59 des Ventilschiebers 9 und vom Ventilgehäuse 10 gebildeten Steuernuten, während die Kante 57 den freien Duchtritt der Hydraulikflüssigkeit in den Behälter 5 teilweise schließt Infolgedessen gelangt der Hydraulikflüssigkeitsstrom unter Druck durch den Kanal 49 und die Nut 50 zur Reihe der Steuernuten 51, die gemäß der Zeichnung links von der Nut 50 liegen, mus den Nuten 51 tritt die Hydraulikflüssigkeit in die mit dieser Nutenreihe verbundenen öffnungen 23 und weiter durch die öffnungen 22 in die entsprechenden Federräume 19,20 der Zylinderscheiben 16,17 ein, und bewirkt die Verschiebung der betreffenden kugelförmigen Kolben 18 gegeneinander. Die Zusammenwirkung der Kolben 18 mit den Nocken 26, 27 der Rotorscheibe 25 ruf? deren Rotation gleichsinnig mit der Drehung der Lenkspindel 12 hervor. Die anderen Federräume 19,20 der Zylinderscheiben 16,17, die mit der linken Reihe der Nuten 51 nicht verbunden sind, sind mit der rechts von der Ausdrehung 50 gelegenen Reihe der Nuten 51 verbunden, und die kugelförmigen Kolben 18, die sich in diesen Federräume.119,20 befinden, bewegen sich nach der entgegengesetzten Seite voneinander und verdrängen die Hydraulikflüssigkeit aus den Federräurnen 19, 20 durch entsprechende öffnungen 22, 24, die rechte Seite der Nuten 51, die Nut 53, den Kanal 54 und die Hydraulikleitung 6 in den einen Arbeitsraum des Lenkmotors 8.

Aus dem gegenüberliegenden Arbeitsraum des Lenkmotors 8 gelangt die Hydraulikflüssigkeit durch die Hydraulikleitung 7, den Kanal 55, die Nut 52 und den

Kanal 66 in den Behälter 5. Gleichzeitig mit der Drehung der Rotorscheibe 25 findet dank der Zusammenwirkung des Mitnehmerstiftes 29 mit dem Axialschlitz 32 eine Drehung des Ventilschiebers 9 statt.

Wie aus der Beschreibung folgt, arbeitet die Hand- und Dosierpumpe 15 damit im Motorbetrieb und gewährleistet dadurch die Drehung des Ventilschiebers. 9 und die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zum Lenkmotor 8. Infolge der Druckverluste in der Hand- und Dosierpumpe ist die Druckhöhe in der linken Reihe der Nuten 51 größer als in der rechten Reihe, weshalb sich das Umschaltventil 46, dessen stirnseitige Hohlräume mittels der öffnungen 47, 48 mit den Nuten 51 in Verbindung stehen, nach rechts verschiebt und die Hohlräume 39,40,41 mit der rechten Seite der Nuten 5 verbindet. Infolgedessen wird das Druckgefälle an den Kolben 18 größenmäßig den Druckverlusten in der Hand- und Dosierpumpe 15 gleich. Da diese Verluste verhältnismäßig klein sind, im auch die Kraft des Andrückens der Kolben an die Nocken 27, 26 ebenfalls unerheblich, was die Funktionssicherheit der hydrostatischen Servolenkung erhöht.

Falls die Servopumpe 3 nicht arbeitet, dauert die Verstellung des Ventilschiebers 9 in der Drehung der Lenkspindel 12 so lange, bis der Spielraum zwischen den Querbohrungen 30,31 und dem radialen Mitnehmerstift 29 beseitigt ist. Die weitere Drehung der Lenkspindel 12 ruft eine Drehung der Rotorscheibc 25 hervor und die Hand- und Dosierpumpe arbeitet als von der Lenkspindel 12 angetriebene Handpumpe, indem sie die Hydraulikflüssigkeit in den Lenkmotor 8 drückt. Die Verteilung der Hydraulikflüssigkeit im Ventilgehäuse 10 erfolgt dabei ebenso wie bei arbeitender Servopumpe 3, nur strömt die Hydraulikflüssigkeit in die Hand- und Dosierpumpe durch den Abflußkanal 66 und das Rückschlagventil 67 infolge eines Unterdruckes in den entsprechenden Federräumen, der infolge der Verschiebung der Kolben 18 unter Einwirkung der Federn 28 entsteht. In diesem Fall wird der Höchstdruck, der im Lenkmotor erzeugt wird, nicht durch die Pumpe, sondern durch das vom Fahrer am Lenkrad 34 angelegte maximale Moment bestimmt. Bei eine Drehung der Lenkspindel nach der entgegengesetzten Seite arbeitet die hydrostatische Servolenkung in ähnlicher Weise.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Servolenkung für Fahrzeuge, mit einem Lenkmotor, einem Behälter, einer Servopumpe und einer Lenkspindel, mit der über ein Gewinde der im Ventilgehäuse federzentrierte Ventilschieber eines Umsteuerventils verbunden ist, der seinerseits über eine Nutverbindung mit dem Rotor einer koaxial zum Umsteuerventil angeordneten Hand- und Dosierpumpe in Antriebsverbindung steht, wobei zwischen Lenkspindel und Ventilschieber bzw. Hand- und Dosierpumpenrotor eine weitere, ein Drehspiel aufweisende Drehverbindung vorhanden ist und der Rotor als kreisförmige Scheibe ausgebildet ist durch deren Drehbewegung federbelastete Kolben über Nocken geführt werden, die entlang einer Kreisbahn angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (26, 27) paarweise einander in Achsrichtung gegenS>5trliegend auf den beiden Stirnflächen der Rotorscheibe (25) angeordnet sind und die Kolben (18) als Kugeln ausgebildet sind, die in axialen Bohrungen zweier zu beiden Seiten der Rotorscheibe Hegender Zylinderscheiben (16, 17) längs einer Kreislinie aufgenommen sind, wobei die Federräume (19, 20) der jeweils axial zueinanderliegenden Kolben (18) durch einen im Gehäuse geführten Kanal (21) miteinander verbunden sind und einer dieser Federräume an die Steuernuten des Umsteuerventils (1) angeschlossen ist und die zueinander gekehrten Zylinderräume dieser Kolben ebenfalls miteinander v-srbun&ii und durch einen Kanal an den einen Siirnraim (40) des Umsteuerventils (1) angeschlossen sind und dac dieser eine Stirnraum (40) durch eine im Ventilschieber (9) verlaufende Bohrung (45) mit dem anderen Stirnraum (41) verbunden ist und diese Bohrung über ein vom Druck in den Steuernuten des Steuerventils gesteuertes, in einer Bohrung des Ventilschiebers angeordnetes Umschaltventil (46) jeweils an die den geringeren Druck aufweisende Steuernut angeschlossen ist.

2. Hydrostatische Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor der Hand- und Dosierpumpe (15) auf einer Verlängerung der Lenkspindel (12) sitzt und die Verlängerung ihrerseits einen Zapfen des Ventilschiebers (9) des Umsteuerventils (1) übergreift und daß im Rotor ein radialer Mitnehmerstift (29) aufgenommen ist, drr eine Querbohrung (30, 31) in der Verlängerung der Lenkspindel (12) mit Spiel sowie einen Axialschlitz (32) im Zapfen des Ventilschiebers (9) spielfrei durchsetzt.

3. Hydrostatische Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerstift (29) im Rotor in einer Sackbohrung sitzt, deren offenes Ende durch einen Gewindestopfen (33) verschlossen ist.

ίο