DE2917298A1

DE2917298A1 - Steuerdrehschiebereinrichtung

Info

Publication number: DE2917298A1
Application number: DE19792917298
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Liebert; Werner Tischer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1980-10-30
Also published as: IN153929B; US4355505A; JPH0140235B2; FR2455195B1; ES8101205A1; DE2917298C2; AR224522A1; BG41660A3; BR8002558A; PL223847A1; YU71980A; GB2048188B; DK150375C; JPS55156201A; SU1090269A3; YU40945B; FR2455195A1; ES490249A0; DK173580A; DK150375B

Description

Die Erfindiong betrifft eine Steuerdrehschiebereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Anordnung von zwei Systemen von Verteilerlängsnuten an Drehschiebern von Rotationskolbenmaschinen ermöglicht eine exakte und mit nur geringen Leckverlusten behaftete Verteilersteuerung des Druckmittels zwischen den Verdrängerzellen der Rotationskolbenmaschine und den Druckräumen eines Servomotors. Derartige Anordnungen sind bekannt (z. B. DE-OS 25 11 308, DE-PS 14 80 720). Bei den bekannten Steuereinrichtungen dienen an den beiden Enden des Drehschiebers angeordnete Bunde der Führung des Drehschiebers in dem Gehäuse. Für eine genaue Führung müssen diese Bunde eine bestimmte Länge aufweisen, die den Drehschieber in unvorteilhafter Weise verlängert. Wegen in den, den Führungsbunden benachbarten Räumen herrschenden, unterschiedlich hohen Drücken kann es zu hydraulischen Klemmerscheinungen des Drehschiebers in dem Gehäuse kommen. Der Hauptnachteil der an den Führungsbunden anstehenden Differenzdrücke sind hohe Leckverluste. Diese Leckverluste sind besonders gravierend bei gegenüber früheren Lenkanlagen um etwa 70 % erhöhten Arbeitsdrücken. Verstärkt werden die Leckspalte und damit die Leckverluste zwischen Drehschieber und Gehäuse dadurch, daß im Innenraum des Drehschiebers Rücklaufdruck herrscht, während der Drehschieber auf seinem äußeren Umfang über einen großen Teil seiner axialen Länge vom Arbeitsdruck der Lenkung beaufschlagt wird. Das hat zur Folge, daß sich der Durchmesser des Drehschiebers unter Druck verkleinert, die Weite der Dicht-

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spalte vergrößert sich. Die Größe des Leckölstromes nimmt bei größer werdenden Dichtspalten mit der dritten Potenz zu.

Eine weitere Folge des im Innenraum des Schiebers herrschenden Rücklaufdruckes ist eine über den stirnseitigen Dichtspalten des Handpumpenrotors anstehende Druckdifferenz zwischen Arbeitsdruck und Rücklaufdruck. Auch hier können große Leckölströme auftreten. Außerdem kann eine derartige Druckdifferenz ein einseitiges Anlegen und hydraulisches Verklemmen des Handpumpenrotors an einer der Stirnflächen des Abschluß- oder des Zwischendeckels hervorrufen.

Andere, bekannte Anordnungen (DE-OS 15 50 557) vermeiden diesen Nachteil. Dabei wird der Steuereinrichtung das von einer Servopumpe geförderte Drucköl durch eine zentrale Axialbohrung zugeführt. Dadurch wird wohl der Handpumpenrotor von einer über seinen Dichtspalten anstehenden Druckdifferenz und der Drehschieber von einer zwischen seinem Innenraum und der äußeren ümfangsflache wirkenden Druckdifferenz befreit. Infolge der über den an den beiden Enden des Drehschiebers liegenden Führungsbunden anstehenden Druckdifferenz ist aber auch hier ein hydraulisches Verklemmen des Drehschiebers in der Ventilbüchse zu erwarten. Wegen der allgemein gültigen Forderung nach kurzbauenden Lenkungsteilen ist auch bei dieser Anordnung die Führung an den beiden Endbunden des Drehschiebers relativ kurz. Diese knappe Führungslänge wird durch die beim Betrieb der Steuereinrichtung auftretende Axialverschiebung des Drehschiebers weiter verkürzt und reicht nicht mehr aus.

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Weiterhin hat diese bekannte Anordnung den Nachteil grösseren Aufwandes, da für die Verteilersteuerung ein äußerer Drehschieber und für die Druckregelung und Umsteuerung ein innerer Axialschieber, also zwei Steuerschieber erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerdrehschiebereinrichtung der genannten Art mit einem einteiligen Steuerschieber derart auszubilden, daß die Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden werden.

Dabei soll insbesondere trotz kurzer Gesamtlänge eine ausreichend lange, druckausgeglichene und dadurch Leckagen verhindernde Führung des Drehschiebers im Gehäuse erreicht werden. Die Einrichtung soll auch bei hohen Betriebsdrücken ohne hydraulisches Verklemmen arbeiten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Anordnung je eines Systems von Verteilerlängsnuten an den beiden Enden des Drehschiebers wird der axiale Bereich des Drehschiebers, in dem die Verteilerlängsnuten liegen, in vorteilhafter Weise zur Führung des Schiebers im Gehäuse verwendet. In den Verteilerlängsnuten herrscht entweder der von der Servopumpe gelieferte Druck oder aber der Druck des von der Handpumpe dosierten Arbeitsstromes, der im normalen Betrieb etwa gleich dem Förderdruck der Servopumpe ist. Da an den Stirnseiten

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des Drehschiebers ebenfalls der Förderdruck der Servopumpe herrscht, steht über den nur durch die Verteilerlängsnuten unterbrochenen Führungsbunden keine Druckdifferenz. Hydraulisches Verklemmen ist nicht möglich. Die Länge des Drehschiebers wird ausschließlich von für die Steuerfunktionen notwendigen Maßen bestimmt. Trotz einer gegenüber bekannten Einrichtungen verkürzten Baulänge wird dabei die Leckölmenge auf ein Minimum reduziert.

Darüber hinaus ergibt sich als weiterer Vorteil, daß wegen der Verbindung des Innenraumes des Drehschiebers mit dem Zulaufkanal.ein Druckausgleich .zwischen -dem Innen--. raum und dem äußeren Umfang des Drehschiebers herbeigeführt ist. Eine Verformung des Drehschiebers durch unterschiedliche Druckbelastungen ist dadurch vermieden.

Im folgenden werden die Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Steuerdrehschiebereinrichtung mit schematischer Darstellung für die Anwendung in einer hydrostatischen Lenkeinrichtung,

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie III-III der Fig. Akte 5592

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Ein innenverzahnter Zahnring 1 ist zwischen einem Deckel 2 und einem ümlenk-Zwischenring eines Gehäuses 3 angeordnet und mit diesem und einem weiteren Abschlußdeckel 4 durch Schrauben 5 fest verbunden. Ein einen Zahn weniger als der Zahnring aufweisendes, außerverzahntes Zahnrad 6 bildet mit dem Zahnring zwischen den Zähnen der beiden Teile und den am Zahnrad 6 angrenzenden Stirnflächen des Deckels 2 und des Gehäuses 3 Verdrängerzellen 7.

In einer Innenbohrung 3A des Gehäuses 3 ist ein hohl ausgebildeter Steuerdrehschieber 8 (im folgenden kurz "Drehschieber", genannt) koaxial zu einer Antriebswelle 9 drehbar gelagert. Der Drehschieber 8 ist über eine als Gelenkwelle 10 ausgebildete Gelenkkupplung drehfest mit dem Zahnrad 6 verbunden. Zwei Mitnehmerzapfen 11 und 12 dienen zur allseitig gelenkigen Verbindung zwischen Zahnrad 6, Gelenkwelle 10 und Drehschieber 8.

Der Drehschieber 8 ist über Steilgewindeprofile 13 gegenüber der Antriebswelle 8 axial verschiebbar und bis zu Anschlägen 14 begrenzt verdrehbar. Eine zwischen der Antriebswelle 9 und der Gelenkwelle 10 angeordnete Drehstabfeder 15 dient zur Mittenzentrierung des Drehschiebers 8.

Zur Druckanregelung und zur Druckmittelverteilung ist das Gehäuse 3 und der Drehschieber 8 wie folgt ausgebildet: Eine zentrale Zulaufnut 16 ist an eine Servopumpe 17 angeschlossen und mit dem Innenraum 8A des Drehschiebers 8 und

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mit zwei den Stirnseiten des Drehschiebers 8 benachbarten Räumen 8B, 8C durch einen Zulaufkanal 18 verbunden. Zwei der Zulaufnut 16 benachbarte Rücklaufnuten 19 und 20 stehen mit einem Druckmittelbehälter 21 in Verbindung. Je eine neben den Rücklaufnuten 19 und 20 liegende Zylindernut 22 bzw. 23 ist mit einem der beiden Zylinderräume 24 bzw. 25 eines Servomotors verbunden. Auf der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 8 sind in bekannter Weise Ringnuten angeordnet, die in Neutralstellung des Drehschiebers 8 einen nahezu drucklosen Umlauf des Druckmittels von der Servopumpe 17 zu dem Druckmittelbehälter 21 gestatten und in axial verschobener Stellung des Drehschiebers 8 den freien Durchfluß absperren und eine der beiden Zylindernuten 22 bzw. 23 mit einer der beiden Rücklaufnuten 19 bzw. 20 in Verbindung bringen.

An den Enden des Drehschiebers 8 sind zwei Systeme 27 und 28 von gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Verteilerlängsnuten 29 bzw. 30 angeordnet. Die Verteilerlängsnuten 29 und sind in beiden Richtungen axial begrenzt und bilden mit ihren Abschlußkanten Steuerkanten, die mit den ihnen benachbarten Gehäusenuten zusammenwirken. Die Verteilerlängsnuten 29 und der beiden Systeme 27 und 28 sind zueinander um eine halbe Zahnteilung des Zahnrades 6 verdreht angeordnet.

Der Drehschieber 8 weist auf seiner inneren Mantelfläche außer zwei für die Aufnahme des Mitnehmerzapfens 11 notwendigen, durchgehenden Längsnuten 31 und 32 noch ein durchgehendes Innenprofil mit Nuten 33 für die Druckmitteldurchführung von dem Zulaufkanal 18 zu dem einen System 28 der Verteilerlängsnuten 30 auf.

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Die Verteilerlängsnuten 29 und 30 sind in Neutralstellung des Drehschiebers 8 abgesperrt. In den Lenkstellungen des Drehschiebers 8 sind die Verteilerlängsnuten 29 des einen Systems 27 je nach der Lenkrichtung mit dem Zulaufkanal 18 bzw. mit der Zylindernut 22 und die Verteilerlängsnuten 30 des anderen Systems 28 mit der Zylindernut 23 Jdzw. mit dem Zulaufkanal 18 verbunden.

Die Verbindung von den Verdrängerzellen 7 zu den Verteilerlängsnuten 29 und 30 erfolgt über Umlenkkanäle 34, Axialkanäle 35 und zwei Systeme von Steueröffnungen 36 und 37. Die Ausbildung der Umlenkkanäle 34 und der Axialkanäle 35 ist aus der DE-OS 27 18 148 bekannt und wird nicht näher beschrieben. Die Anzahl der Axialkanäle 35 entspricht der Anzahl der Zahnlücken des Zahnringes 1.

Die Steueröffnungen 36 und 37 sind als Bohrungen ausgebildet, die von den Axialkanälen 35 ausgehen und in die Innenbohrung 3A des Gehäuses 3 einmünden. Dabei gehen jeweils von einer Axialbohrung 35 zwei Steueröffnungen 36 und 37 aus, beispielsweise von dem Axialkanal 35A die Bohrungen 36A und 37A. Die eine Bohrung 36A führt zu dem einen System 27 von Verteilerlängsnuten 29, die andere Bohrung 37A führt zu dem anderen System 28 von Verteilerlängsnuten 30. Die Achsen der Bohrungen

36 und 37 verlaufen unter einem späten Winkel zur Achse der Innenbohrung 3A. Dadurch lassen sich die Steueröffnungen 36 und

37 leicht durch Bohren von den Stirnseiten des Gehäuses 3 herstellen.

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Die Verteilerlängsnuten 29 und 30 jedes Systems 27 und 28 bilden mit ihren, ihre axiale Länge begrenzenden Kanten Steuerkanten 38, 39, 40 und 41. Die beiden Stirnflächen 42 und 43 des Gehäuses 3 bilden mit dessen Innenbohrung 3A Steuerkanten 44 und 45. Die äußeren Steuerkanten 39 und 40 der Verteilerlängsnuten 29 und 30 arbeiten mit den Steuerkanten 44 und 45 des Gehäuses 3 derart zusammen, daß bei einer Axialverschiebung des Drehschiebers 8 in der einen Richtung (in Fig. 1 nach oben) die Verteilerlängsnuten 29 an den stirnseitigen Raum 8B und die Verteilerlängsnuten 30 an die Zylindernut 23 angeschlossen und jeweils von der Zylindernut 22 bzw. dem stirnseitigen Raum 8C getrennt sind. Bei einer Verschiebung des Drehschiebers 8 in der entgegengesetzten Richtung (in Fig. 1 nach unten) werden die Verbindungen und Trennungen entsprechend umgekehrt.

25.04.1979

T-PA fa-we

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Claims

ZÄHNRADFA3RIK FRIEDRICHSHATSN Aktiengesellschaft Friedrichshafen Steuerdrehschiebereinrichtung Patentansprüche

1. Steuerdrehschiebereinrichtung in einer Rotationskolbenmaschine, Pumpe oder Flüssigkeitsmotor, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem gehäusefesten, innenverzahnten Zahnring und einem in diesem gelagerten, außenverzahnten, einen Zahn weniger als dieser aufweisenden Zahnrad, das über eine, ein begrenztes Verdrehspiel aufweisende Gelenkkupplung mit einer Anoder Abtriebswelle der Maschine und über eine drehfeste Mitnahmeverbindung mit einem in einer Innenbohrung des Gehäuses axial verschiebbar gelagerten Drehschieber verbunden ist, wobei zwischen den Zahnprofilen von Zahnring und Zahnrad gebildete Verdrängerzellen über im Gehäuse angeordnete, in ihrer Anzahl der Anzahl der Zahnlücken des Zahnringes entsprechende und in diese einmündende Axialkanäle und über in die Innenbohrung des Gehäuses einmündende Steueröffnungen mit dem Drehschieber verbunden sind, der auf seinem äußeren umfang zwei mit einer Druckölzulaufnut und mit zwei an einen

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Servomotor anschließbaren Zylindernuten zusammenwirkende und an die jeweiligen Saug- bzw. Druckkammern der Maschine bzw. an den Servomotor anschließbare und in einem axialen Abstand voneinander liegende Systeme von axial begrenzten Verteilerlängsnuten besitzt, wobei die Anzahl der Verteilerlängsnuten jedes System der Anzahl der Zähne des Zahnrades entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß je ein System (27, 28) von Verteilerlängsnuten (29/ 30) an einem Ende des Drehschiebers (8) benachbart zu einer der beiden Zylindernuten (22, 23) angeordnet ist und daß der Innenraum (8A) des Drehschiebers (8) und zwei stirnseitig dem Drehschieber (8) benachbarte Räume (8B, 8C) mit einem Zulaufkanal (18) verbunden sind.

2. Steuerdrehschiebereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerlängsnuten (29, 30) jedes Systems (27, 28) mit ihren, ihre axiale Länge begrenzenden Kanten Steuerkanten (38, 39; 40, 41) bilden, die bei axialer Verschiebung des Drehschiebers (8) die Vertexlerlängsnuten (29, 30) an die stirnseitigen Räume (8B, 8C) und an die Zylindernuten (22, 23) anschließen bzw. von diesen trennen.

3. Steuerdrehschiebereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen {42, 43) des Gehäuses (3) mit dessen Innenbohrung (3A) Steuerkanten bilden, die mit den Steuerkanten (39 und 40) der Verteilerlängsnuten (29, 3O) zusammenarbeiten*

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4. Steuerdrehschiebereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (36, 37) von radial von der Innenbohrung (3A) des Gehäuses (3) zu dessen Längsachse in einem spitzen Winkel
zu den Axialkanälen (35) verlaufenden Bohrungen gebildet sind.