DE3604129C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehschieber-Ventil­ anordnung für das Steuergerät einer hydrostatischen Lenk­ einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Drehschieber-Ventilanordnungen sind aus DE-OS 27 55 939 (Fig. 4a) bekannt. In der Neutralstellung sind alle vier Anschlüsse abgesperrt. Die axialen Steuernuten haben sämtlich die gleiche Breite. Die Steueröffnungen bestehen aus Bohrungen größeren und Bohrungen kleineren Durchmessers. Auch bei äußerst sorgfältiger Bearbeitung gelingt es nicht immer, daß beide Drosseln gleichzeitig öffnen. Dies kann zu einem "Wegdriften" führen, so daß die Geradeausfahrtstellung des Lenkhandrades nach einer gewissen Betriebszeit nicht mehr mit der Geradeausstellung der zu lenkenden Räder übereinstimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehschie­ ber-Ventilanordnung der eingangs beschriebenen Art anzu­ geben, die es auf einfache Weise ermöglicht, das beschrie­ bene Wegdriften zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die unterschiedliche Breite der Steuernuten ist genau vorgegeben, welche der Drosselstellen jeder der beiden Drosseln zuerst öffnet. Wenn beide Drosseln nicht gleichzeitig öffnen sollten, liegt der Fehler an einer ganz bestimmten Drosselstelle, nämlich derjenigen, die bei der später öffnenden Drossel eine breitere Steuernut aufweist. Durch eine einfache Nachbearbeitung einer der zusammenwirkenden Kanten, zweckmäßigerweise der Kante der Steuernut, läßt es sich erreichen, daß die beiden Drosseln gleichzeitig öffnen. Da die Nachbearbeitung an einer ganz bestimmten Stelle erfolgen muß, läßt sie sich rasch durchführen. Sie ist daher für die Serien­ fertigung geeignet.

Der geringe Breitenunterschied zwischen den Steuernuten gemäß Anspruch 2 reicht aus, damit die eine Drosselstelle früher öffnet; er ist aber ausreichend klein, um die Funktion der Drossel im übrigen weitgehend unverändert zu lassen.

Mit der Ausführung nach Anspruch 3 lassen sich spezielle Kennlinien der ersten und zweiten Drossel erzielen.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 4 wird die vom Druck in der breiteren Nut rührende Radialkraft auf die Hülsen verringert, was die Gefahr einer erhöhten Reibung und Klemmung vermindert.

Anspruch 5 kennzeichnet ein Verfahren zur Herstellung einer hydrostatischen Lenkeinrichtung. Die hierbei zu vollziehende Druckprobe, die beispielsweise mit Luft durchgeführt werden kann, ist eine einfache Maßnahme, um die Reihenfolge des Öffnens der Drosseln bei einer Relativdrehung festzustellen. Sie läßt sofort erkennen, an welcher Drosselstelle eine Nachbearbeitung vorgenommen werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydrostati­ schen Lenkeinrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Steuergerät für diese Lenkeinrichtung,

Fig. 3 eine Abwicklung des Innenumfangs der Außenhülse,

Fig. 4 eine Abwicklung des Außenumfangs der Innenhülse,

Fig. 5 eine Abwandlung einer breiteren Steuernut und

Fig. 6 in einem Diagramm die Öffnungsweite der Drosseln über dem relativen Drehwinkel zwischen den Hülsen.

Fig. 1 zeigt ein Steuergerät 1 zur Betätigung eines Lenk­ motors 2, der mit zwei Lenkmotoranschlüssen R, L verbunden ist. Ein Pumpenanschluß P ist mit einer Pumpe 3 verbun­ den, ein Tankanschluß T mit einem Behälter 4. Eine im Steuergerät 1 enthaltene Drehschieber-Ventilanordnung wird einerseits durch ein Lenkhandrad 5 und andererseits durch einen Meßmotor 6 beeinflußt. Es gibt insgesamt fünf Drosseln, nämlich die Drosseln A 1 bis A 4 im Vorlauf zum Lenkmotor 2 und die Drossel A 5 im Rücklauf. Die Viel­ zahl der Drosseln ist erforderlich, weil sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf gedrosselt werden soll, weil die Motoranschlüsse R und L in Abhängigkeit von der Dreh­ richtung des Lenkhandrades 5 mit dem Pumpenanschluß P und dem Tankschluß T verbunden werden und weil auch die Durchflußrichtung der zum Lenkmotor 2 strömenden Flüssig­ keit durch den Meßmotor 6 drehrichtungsabhängig erfolgen muß. Alle Drosseln A 1 bis A 5 sind in der Neutralstellung geschlossen. Es handelt sich also um eine Lenkeinheit mit geschlossener Mittenstellung. Die Drosseln A 2 bis A 4 öffnen vor den Drosseln A 1 und A 5. Erst nach dem Öffnen der letztgenannten Drosseln setzt sich der Lenkmotor 2 in Bewegung.

Im System gibt es eine Leckströmung, die zwar durch den Meßmotor 6 geht, aber - ohne den Lenkmotor 2 zu durchströ­ men - im Bereich der Drosseln A 3 und A 4 zur Tankseite übertritt. Die Größe der Leckströmung hängt vom jeweiligen Druck zwischen Meßmotor und Lenkmotor ab. Dieser Druck wird zumindest bei kleinen Lenkhandraddrehungen weitgehend von den Druckabfällen an den Drosseln A 1 und A 5 bzw. dem Verhältnis dieser Druckabfälle bestimmt, da der Druck­ abfall am Lenkmotor im Vergleich zum Pumpendruck klein ist (beispielsweise 10 bar Druckabfall bei 125 bar Pumpen­ druck) und die Drosseln A 2, A 3 und A 4 vergleichsweise weit geöffnet sind. Öffnen die Drosseln A 1 und A 5 nicht gleichzeitig, so hat die eine Drossel in dem Augenblick, in dem die andere Drossel öffnet und der Lenkmotor zu arbeiten beginnt, bereits eine vom Voreilwinkel abhängige Öffnungsstellung. Da diese Öffnungsstellung in beiden Drehrichtungen des Lenkhandrades unterschiedlich sein kann, unterscheiden sich auch die Leckströmungen zumindest bei kleinen Lenkhandraddrehungen. Dies führt bei wieder­ holter Lenkradbetätigung zu einer unerwünschten Verschie­ bung (Wegdriften) zwischen der Mittelstellung des Lenkra­ des und der Mittelstellung des Lenkmotors. Es wird daher angestrebt, die Drosseln A 1 und A 5 gleichzeitig zu öffnen.

Das in Fig. 2 veranschaulichte Steuergerät 1 weist ein Gehäuse 7 mit angesetztem Meßmotor 6 und einer Stirnplatte 9 auf. Es sind ein Pumpenanschluß P und ein Tankanschluß T vorgesehen. Der Meßmotor 6 besteht aus einem feststehenden Zahnring 10 mit Innenverzahnung und einem drehenden und kreisenden Zahnrad 11 mit Außenverzahnung, zwischen denen Verdrängerkammern 12 gebildet sind.

In einer Gehäusebohrung 13 befindet sich eine Drehschie­ ber-Ventilanordnung 14. In dieser Bohrung sind nebenein­ ander vorgesehen: eine Ringnut 15, die mit dem Tankan­ schluß T verbunden ist, eine Ringnut 16, die mit einem Motoranschluß L verbunden ist, eine Ringnut 17, die mit dem anderen Motoranschluß R verbunden ist, eine Reihe von Steueröffnungen 18, die je über einen Axialkanal 19 mit einer Verdrängerkammer 12 verbunden sind, und eine Ringnut 20, die mit dem Pumpenanschluß P verbunden ist.

Die Ventilanordnung 14 besitzt eine Außenhülse 21 und eine Innenhülse 22. Die Außenhülse ist drehfest mit dem Zahnrad 11 des Meßmotors 6 verbunden, und zwar über eine Gelenkwelle 23 und einen Stift 24. Die Innenhülse 22 ist mit einer Kupplung 25 zur Verbindung mit dem Lenkhand­ rad versehen und daher drehfest mit diesem verbunden. Die beiden Hülsen können gegen die Kraft von radialen Blattfedern 26 aus einer Neutralstellung nach beiden Richtungen um einen vorbestimmten Drehwinkel relativ zueinander verdreht werden. Die Außenhülse weist von rechts nach links in Fig. 2 Steueröffnungen 27, Steuer­ öffnungen 28, Steueröffnungen 29, Steueröffnungen 30, Löcher 31 für den Durchtritt des Stiftes 24 und Verbin­ dungsöffnungen 32 auf. Im Innenschieber sind axiale Steu­ ernuten 33, eine Umfangsnut 34, axiale Steuernuten 35, axiale Steuernuten 36, eine Umfangsnut 37, axiale Steuer­ nuten 38, axiale Steuernuten 39 und Durchbrüche 40 für den Stift 24 vorgesehen. Zur Bildung eines Zwischenraums 41 zwischen den beiden Hülsen 21 und 22 sind die aufeinan­ derliegenden Oberflächen in Bereichen 42 und 43 radi­ al zurückgesetzt. Schließlich weisen die beiden Hülsen noch Einschnitte 44 und 45 für den Durchtritt der Federn 26 auf.

Wie man bei gemeinsamer Betrachtung der Fig. 3 und 4 erkennen kann, bilden die Steueröffnungen 27 und die Steuernuten 33 die Drossel A 1, die Steuernuten 35 in Verbindung mit jeder zweiten Steueröffnung 28 die Drossel A 2, die Steuernuten 36 in Verbindung mit den jeweils anderen Steueröffnungen 28 die Drossel A 3, die Steuernu­ ten 38 drehrichtungsabhängig mit den Steueröffnungen 29 oder 30 die Drossel A 4 und die Steuernuten 39 in Verbindung mit den jeweils anderen Steueröffnungen 30 bzw. 29 die Drossel A 5. Denn die Steueröffnungen 27 stehen über die Ringnut 20 mit dem Pumpenanschluß P in Verbindung. Die Steueröffnungen 28, die in der doppelten Anzahl der Zähne des Zahnrads 11 vorhanden sind, bilden mit den Steuer­ öffnungen 18, die in der Zahl der Zähne des Zahnringes 10 vorhanden sind, ein Verteilerventil für den Meßmotor 6. Die Steueröffnungen 29 und 30 stehen jeweils mit einem Lenkmotoranschluß R und L in Verbindung. Die Steuernu­ ten 39 sind über den Zwischenraum 41 und die Verbindungsöffnun­ gen 32 mit dem Tankanschluß T verbunden.

Die Drossel A 1 besteht aus drei parallelgeschalteten Drosselstellen. Zur Drosselstelle A 1 gehören die axialen Steuernuten 33, 33 a und 33 b. Die dazwischenliegenden Steuernuten sind unwirksam. Die Steuernut 33 b hat eine größere Breite b 1 als die Breite b 2 der beiden anderen Steuernuten 33 und 33 a. Bei einer Relativdrehung der beiden Hülsen 21 und 22 kommt daher diese Steuernut 33 b zuerst mit einer der beiden zugehörigen Steueröffnungen 27 in Überlappung.

Bei den übrigen Drosseln A 2 bis A 5 sind jeweils sechs parallele Drosselstellen vorgesehen. So gibt es bei der Drossel A 5 die axialen Steuernuten 39, 39 a, 39 b, 39 c, 39 d und 39 e. Die Steuernut 39 d hat eine größere Breite d 1 als die Breite d 2 der Steuernuten 39 und 39 b und diese wiederum ist größer als die Breite d 3 der Steuernuten 39 a, 39 c und 39 e. Auch hier ist dafür gesorgt, daß die breiteste Steuernut 39 d mit den zugehörigen Steueröffnun­ gen 29 bzw. 30 früher als die anderen Steuernuten zur Überlappung kommt.

Die Hülsen 21 und 22 sind so ausgelegt, daß für jede Drehrichtung die Drosselstelle, die durch die Steuernut 33 b und die zugehörige Steueröffnung 27 gebildet wird, und die Drosselstelle, die durch die Steuernut 39 d und die zugehörige Steueröffnung 29 bzw. 30 gebildet wird, gleichzeitig öffnen. Um dies zu erreichen, werden die beiden Hülsen 21 und 22 ineinander gesteckt, wobei Druck­ luft einerseits über die Steueröffnungen 27 und anderer­ seits über die Steueröffnungen 29 bzw. 30 zugeführt wird. Sobald Druckluft aus den Steueröffnungen 28 oder über den Zwischenraum 41 entweicht, weiß man, daß die jeweils andere Drossel verspätet öffnet. Es braucht daher lediglich die Kante der breitesten Steuernut dieser verspätet öff­ nenden Drossel mit einem Schleifwerkzeug geringfügig nachbearbeitet zu werden, bis exakt beide Drosseln gleich­ zeitig öffnen. Dieses Verfahren wird für beide Drehrich­ tungen durchgeführt.

In Fig. 5 ist eine abgewandelte, breitere Steuernut 139 d veranschaulicht. Deren Breite d 1 wird durch die Kanten zweier Verbreiterungen 150 und 151 definiert, die sich an eine Nut 152 geringerer Breite im Bereich der Steuer­ öffnung 29 und 30 anschließen. Die Erweiterung 150 er­ streckt sich in Richtung auf die benachbarte Steueröffnung 30 und die Erweiterung 151 in Richtung auf die benachbarte Steueröffnung 29. Weil die Nutfläche geringer ist, sind auch die Radialkräfte, die auf die Hülsen 21 und 22 ausge­ übt werden, geringer, so daß die Gefahr unter gleicher Druckbelastung einer erhöhten Reibung und einer Klemmung vermieden wird.

Im Diagramm sind über dem relativen Drehwinkel α zwischen den beiden Hülsen 21 und 22 die Öffnungsquerschnitte A der Drosseln A 1 bis A 5 veranschaulicht. Man erkennt, daß bei einer relativen Drehung zunächst die dem Meßmotor 6 zugeordneten Drosseln A 2 und A 3, welche die gleiche Charakteristik haben, öffnen. Alsdann folgt die Drossel A 4. Die Drosseln A 1 und A 5 öffnen beim gleichen Drehwinkel und haben im Bereich der kleinen Drehwinkel eine praktisch identische Kennlinie. Im Ausführungsbeispiel geht dieser gemeinsame Verlauf bis zu einer Öffnungsweite von 2 mm². Zu diesem Zeitpunkt sind die anderen Drosseln erheblich stärker geöffnet. Daher ist der für die Leckströmung maßgebende Druck im Bereich der Drosseln A 3 und A 4 weitge­ hend durch den Druckabfall an den Drosseln A 1 und A 5 bestimmt. Weil anfänglich nur jeweils eine Drosselstelle bei den Drosseln A 1 und A 5 geöffnet ist, hat die Kennlinie einen flacheren Verlauf als bisher. Dies erlaubt eine sehr viel genauere Positionierung und ergibt eine höhere Stabilität.

Insgesamt erhält man damit ein Steuergerät, mit dessen Hilfe eine sehr genaue Zuordnung der Lenkradstellung zur Lenkmotorstellung erzielt wird.

Die Breite der Steuernuten braucht nur geringfügig vonein­ ander abzuweichen. Es genügen Unterschiede von 0,5 mm. Die Druckprobe kann auch mit Flüssigkeit durchgeführt werden.

Die in Fig. 5 veranschaulichte Ausgestaltung der Steuer­ nut 139 d kann auch bei der breiteren Steuernut 33 b der Fig. 4 angewendet werden, obgleich dies dort wegen der Kürze der Steuernut einen begrenzteren Effekt hat.

Claims (5)

1. Drehschieber-Ventilanordnung für das Steuergerät einer hydrostatischen Lenkeinrichtung, mit zwei ineinander angeordneten Ventilhülsen, von denen die eine mit einem Lenkhandrad und die andere mit einem Meßmotor drehfest verbunden ist, und die miteinander zumindest eine erste verstellbare Drossel im Zulauf zum Lenkmotor und eine zweite verstellbare Drossel im Rücklauf vom Lenkmotor bilden, welche Drosseln in der Ventilneutral­ stellung geschlossen sind und jeweils aus mehreren parallel geschalteten, sich durch das Zusammenwirken zweier Sätze von Steuerquerschnitten, nämlich axialen Steuernuten an der einen Hülse und Steueröffnungen an der anderen Hülse, ergebenden Drosselstellen be­ stehen, wobei die Steuerquerschnitte des einen Satzes in Umfangsrichtung unterschiedliche Breite haben, dadurch gekennzeichnet, daß bei beiden Drosseln (A 1, A 5) jeweils eine (33 b, 39 d) der Steuernuten eine etwas größere Breite (b 1, d 1) als die übrigen Steuernuten (33, 33 a; 39, 39 a, 39 b, 39 c, 39 e) der betreffenden Drossel hat und daß eine der zusammenwirkenden Kanten von Steuernut (33 b, 39 d) und Steueröffnung (27; 29, 30) eine solche auf eine Breitenvergrößerung dieser Nut bzw. Öffnung zielende Nachbearbeitung aufweist, daß die durch die breiteren Steuernuten gebildeten Drosselstellen beider Drosseln beim gleichen relativen Drehwinkel der Drehschieberhülsen (21, 22) öffnen.

2. Drehschieber-Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die breitere Steuernut (33 b; 39 d) um etwa 0,5 mm breiter ist als die Steuernuten der nächstgeringeren Breite derselben Drossel.

3. Drehschieber-Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (39, 39 a, 39 b, 39 c, 39 d, 39 e) einerDrossel drei ver­ schiedene Breiten haben.

4. Drehschieber-Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die breitere Steuernut (139 d) aus einer Nut geringerer Breite be­ steht, die lediglich in den Bereichen der mit ihr zusammenwirkenden Steueröffnungen jeweils auf der der Steueröffnung zugewandten Seite eine Verbreiterung aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung einer hydrostatischen Lenk­ einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen zusammengebaut werden und für beide Drehrichtungen mittels einer Druckprobe ermittelt wird, ob die erste oder zweite Drossel zuerst öffnet, worauf dann für beide Lenkrichtungen eine Nachbearbeitung an der die breitere Steuernut aufweisenden Drosselstelle der verspätet öffnenden Drossel vorgenommen wird.