DE2853704A1 - Hydrostatische lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Hydrostatische Lenkeinrichtung

Die Erfindimg bezieht sich auf eine hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Steuerventil, das von einer Pumpe geförderte Druckflüssigkeit richtungsabhängig einem Lenkmotor zuführt und in einem festen Gehäuse einen Ventilschieber aufweist, der mittels eines Lenkorgans verstellbar und mittels eines über ein Getriebe angreifenden Rotors eines von der zum Lenkmotor strömenden Druckflüssigkeit durchflossenen Meßmotors rückstellbar ist.

Bei einer bekannten Lenkeinrichtung dieser Art arbeitet das Steuerventil als 6/j5-We ge ventil. Der Ventilschieber ist als Axialschieber ausgebildet, der eine Neutralstellung und zwei Arbeitsstellungen einnehmen kann. In den Arbeitsstellungen wird eine von der Ventilschieberstellung abhängige Druckflüssigkeitsmenge von der Pumpe über den Meßmotor zu der einen Seite des Lenkmotors geleitet, während die andere Seite über das Steuerventil mit dem Tank verbunden ist, bzw. umgekehrt. Der Ventilschieber wird von einer Hülse axial mitgenommen, die drehfest, aber axial verschiebbar, mit einem Lenkhandrad gekuppelt ist. Die Hülse ist fest mit einem schrägverzahnten Zahnrad verbunden. Dieses kämmt mit einem kleineren, ebenfalls schrägverzahnten Zahnrad auf der Welle des Meßmotors. Wird das Lenkhandrad bei stillstehendem Meßmotor gedreht, verschiebt sich der Axialschieber

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wegen der Schrägverzahnung der Zahnräder. Läuft dann der Meßmotor, erfolgt die axiale Rückstellung.

Für einen gegebenen Drehwinkel des Lenkhandrades ist die erzielbare Axialverschiebung verhältnismäßig klein. Dies bringt Schwierigkeiten mit sich, wenn die Lenkeinrichtung einerseits auf kleine Lenkhandraddrehungen ansprechen, andererseits aber in der Neutralstellung eine gute Abdichtung und geringe Leckverluste haben soll.

Diese Probleme sind bei der Verwendung von Drehschiebern wesentlich geringer. Denn für einen gegebenen Drehwinkel des Lenkhandrades kann lediglich durch Vergrößerung des wirksamen Durchmessers der für die Abdichtung in der Neutralstellung wesentliche Absolutwert des Umfangsweges des Drehschiebers vergrößert werden.

Es ist eine hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Drehschieber-Steuerventil bekannt, das zwei relativ zueinander drehbare Hülsen aufweist. Die eine Hülse wird vom Lenkorgan verstellt, die andere Hülse wird vom Meßmotor nachgestellt. Der Meßmotor hat einen kreisenden und drehenden Rotor, der über eine Gelenkwelle mit der einen Hülse verbunden ist. Dieser Meßmotor kann bei vergleichsweise kleiner Drehzahl von einer großen Druckflüssigkeitsmenge durchsetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der das einzige bewegliche Ventilelement ein Drehschieber 1st.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetenradgetriebe, dessen drei zentrische Drehteile, nämlich Sonnenrad, Zahnring und Planetenradhalterung, je mit dem Lenkorgan, dem als Drehschieber ausgebildeten Ventil schieber und dem Rotor des Meßmotors verbunden sind.

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Bei dieser Konstruktion bewirkt das Planetenradgetriebe, daß der Drehschieber eine Drehverstellung in Abhängigkeit von der Drehung des Lenkorgans und eine Drehrückstellung in Abhängigkeit von der Drehung der Motorwelle erfährt. Außerdem kann das Planetenradgetriebe als Untersetzungsgetriebe dienen, das eine höhere Winkelgeschwindigkeit des Meßmotors einer kleineren Winkelgeschwindigkeit des Lenkorgans anpaßt. Man kann daher einen verhältnismäßig kleinen, schnell laufenden Meßmotor mit fester Motorwelle verwenden. Bei alledem ist das Steuerventil sehr einfach aufgebaut, da lediglich ein Drehschieber in einem festen Gehäuse verstellt werden muß.

Besonders günstig ist es, wenn der Drehschieber eine Hülse und von der Motorachse zentrisch durchsetzt ist. Dies erlaubt es, Steuerventil und Meßmotor gleichachsig anzuordnen. Man kann sogar Lenkorgan, Planetenradgetriebe, Steuerventil und Meßmotor sämtlich gleichachsig anordnen, so daß sich eine gedrungene Bauform ergibt.

Des weiteren kann das Lenkorgan am Zahnring, der Rotor am Sonnenrad und der Drehschieber an der Planetenradhalterung angreifen. Dies ergibt ein verhältnismäßig großes Untersetzungsverhältnis für den Motor. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß der Drehschieber selbst die Planetenradhalterung bildet.

Ein noch größeres Untersetzungsverhältnis erhält man, wenn das Lenkorgan an der Planetenradhalterung, der Rotor am Sonnenbad und der Drehschieber am Zahnring angreifen.

Da wegen des Planetenradgetriebes bereits ein gewisser Durchmesser der Vorrichtung vorgegeben ist, empfiehlt es sich, den Außendurehmesser des Drehschiebers annähernd gleich oder größer dem Innendurchmesser des Zahnringes zu wählen. Dies ergibt bereits für sehr kleine Drehwinkel des Drehschiebers große Wege am DreSisehieberumfang, so daß sich die Forderung nach feinfühliger Betätigung und großer Dichtheit in der Neu-

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- 6 tralstellung ganz besonders gut erfüllen läßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer hydrostatischen Lenkeinrichtung nach dem Oberbegriff,

Fig. 2 eine vereinfachte räumliche Darstellung von Lenkorgan, Planetenradgetriebe, Steuerventil und Meßmotor,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die geringfügig ergänzte Fig. 2 und

Fig. 4 eine vergleichende Darstellung für Drehschieber mit unterschiedlichem Durchmesser.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Steuerventil 1 hat drei Stellungen, nämlich eine Neutralstellung a und sich durch Verstellungen des Ventilschiebers 2 ergebende Arbeitsstellungen b und c. In der Neutrallstellung fördert eine Pumpe 3 Druckflüssigkeit aus einem Tank 4 wieder zurück in den Tank. Hierbei sind die Arbeitsleitungen zu einem Lenkmotor 5, der beispielsweise die Räder eines Fahrzeugs verstellt, abgesperrt. In den beiden Arbeitsstellungen fördert die Pumpe 3 Druckflüssigkeit über einen Meßmotor 6 zu der einen Seite des Lenkmotors 5 und von der anderen Seite zum Tank zurück. Ein Lenkorgan 7, z. B. ein Lenkhandrad, wirkt auf ein Verstellgetriebe 8, mit dem der Ventilschieber 2 verstellt werden kann. Sobald Druckflüssigkeit durch den Meßmotor 6 strömt, wirkt dieser ebenfalls, aber im entgegengesetzten Sinn, auf das Verstellgetriebe 8 ein, so daß der Ventilschieber 2 zurückgeführt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 2 ist das Verstellgetriebe durch ein Planetenradgetriebe 8 mit einem Zahnring 9, mindestens einem Planetenrad 10 und einem Sonnenrad 11 verwirklicht. Der Zahnring 9 ist über ein Kurbelgestänge

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mit dem Lenkorgan verbunden. Das Sonnenrad 11 sitzt fest auf einer vom Rotor 13 des Meßmotors 6 angetriebenen und gehäusefest gelagerten Motorwelle 14. Der Ventilschieber 2 ist als Drehschieber 15 ausgebildet. Er trägt gleichzeitig die Achsen 16 für das mindestens eine Planetenrad 10 und bildet daher auch einen Planetenradträger 17. Sowohl d*s Steuerventil 1 als auch der Meßmotor 6 besitzen je ein Gehäuse 18 bzw. 19, das in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und in Fig. 3 schematisch im Schnitt gezeigt ist. Gehäuse und Drehschieber des Steuerventils können längs ihrer gemeinsamen Umfangsfläche Nuten oder Bohrungen aufweisen, die die gewünschte 6/3-Wege-Ventilfunktion ergeben. Der Meßmotor kann beispielsweise ein üblicher Zahnradmotor sein.

Die Umfangsfläche des Drehschiebers 15 hat einen Durchmesser,

der dem..Innendurchmesser des Zahnringes 9 entspricht. Dies gegenüber ^ö *

ergibt/eii^Steuerventil, bei dem das Gehäuse 18· und der Drehschieber 15' einen kleineren Durchmesser haben, den folgenden Vorteil: Geht man davon aus, daß für eine feinfühlige Steuerung die Steueröffnungen 20 im Gehäuse und 21 im Drehschieber bzw. 20' und 21' in der Neutralstellung maximal in einem Winkel cO voneinander stehen dürfen, damit noch eine feinfühlige Lenkung möglich ist, dann ist der für die Dichtung verantwortliche Abstand A zwischen den Steueröffnungen bei dem Drehschieber größeren Durchmessers erheblich größer als der Abstand B bei dem Drehschieber kleineren Durchmessers. Auf diese Weise können die Leckverluste ganz erheblich herabgesetzt bzw. umgekehrt durch Verkleinerung des Winkels iP die Lenkeigenschaften verbessert werden.

Im Betrieb wird durch Verdrehung des Lenkorgans 7 der Zahnring 9 um den gleichen Winkelbetrag verdreht. Da das Sonnenrad 11 vom Rotor des stillstehenden Meßmotors festgehalten wird, rollt das Planetenrad 10 auf seiner Umlaufbahn und nimmt den Drehschieber 15 mit. Hierdurch öffnet das Steuerventil 1. Der Meßmotor wird von Druckflüssigkeit durchflossen und das

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Sonnenrad 11 dreht sich entgegengesetzt zur Drehrichtung des Zahnringes 9. Hierdurch wird das Planetenrad 10 wieder zurückgedreht, wodurch sich das Steuerventil schließt. Wird das Lenkorgan 7 kontinuierlich gedreht, vollführt das Sonnenrad eine Rückführbewegung, die dafür sorgt, daß die Öffnungsstellung des Steuerventils eine der Lenkorgan-Drehgeschwindigkeit entsprechende Stellung hat. Diese Punktionsweise gilt für beide Drehrichtungen.

Das Planetenradgetriebe 8 bewirkt auch eine Untersetzung der Drehzahl des Meßmotors 6. Geht man davon aus, daß der Durchmesser des Planetenrades 10 doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Sonnenrades 11, so ergibt sich eine Untersetzung von 1:5.

Ordnet man das Lenkorgan 7, den Drehschieber 15 und den Rotor 13 anderen zentrischen Drehteilen des Planetenradgetriebes 8 zu, so ergeben sich auch andere Untersetzungsverhältnisse. Beispielsweise erhält man dann, wenn das Lenkorgan 7 an der Planetenradhalterung, der Rotor 13 am Sonnenrad 11 und der Drehschieber 15 am Zahnring 9 angreift, unter denselben Durchmesserverhältnissen eine Untersetzung von 1:6.

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Claims (7)

Patentansprüche

1. !Hydrostatische Lenkeinrichtung mit einem Steuerventil, das von einer Pumpe geförderte Druckflüssigkeit richtungsabhängig einem Lenkmotor zuführt und in einem festen Gehäuse einen ■Ventilschieber aufweist ₉ der mittels eines Lenkorgans verstellbar und mittels eines über ein Getriebe angreifenden Rotors eines von der zum Lenkmotor strömenden Druckflüssigkeit durchflossenen Meßmotors rückstellbar ist, gekennzeichnet durch ein Planetenradgetriebe (8), dessen drei zentrische Drehteile, nämlich Sonnenrad (11), Zahnring (9) und Planetenradhalterung (17), je mit dem Lenkorgan (7), dem als Drehschieber (15) ausgebildeten Ventilschieber und dem Rotor (13) des Meßmotors (6) verbunden sind.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (15) eine Hülse und von der Motorachse (13) zentrisch durchsetzt ist.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Lenkorgan (7), Planetenradgetriebe (8), Steuerventil (1) und Meßmotor (6) gleichachsig angeordnet sind.

4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkorgan (7) am Zahnring (9), der Rotor (13) am Sonnenrad (11) und der Drehschieber (15) an der Planetenradhalterung (17) angreift.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (15) die Planetenradhalterung (17) bildet.

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6. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenkorgan (7) an der Planetenradhalterung, der Rotor (13) am Sonnenrad und der Drehschieber (15) am Zahnrad angreift.

7. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Drehschiebers (15) annähernd gleich oder größer dem Innendurchmesser des Zahnringes (9) ist.

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