DE4204336A1 - Hydrostatische lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät nach dem Drehschieberprinzip für eine hydrostatische Lenkeinrichtung. Derartige Lenkeinrichtungen werden in vollhydraulischen Lenkeinrichtungen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden Fahrzeugen.

Hydrostatische Lenkeinrichtungen mit Drehschieberventil und Orbit-Verdränger wurden aus der US-PS 29 84 215 bekannt und werden seither in großen Stückzahlen und vielen Variationen hergestellt und vertrieben.

Das Drehschiebersteuerventil besteht aus einer äußeren, im Gehäuse eingepaßten Steuerhülse und einem inneren in der Steuerhülse eingepaßten Steuerkolben.

Der Steuerkolben ist einerseits über ein Zahnnabenprofil mit dem Orbit-Verdränger und andererseits über eine Stiftverbindung mit der Steuerhülse verbunden. Die mit einer Antriebswelle starr verbundene Steuerhülse ist mittels eines Federelementes gegenüber dem Steuerkolben lagezentriert. Gegen die Kraft des Federelementes sind Steuerkolben und Steuerhülse relativ zueinander ein begrenztes Stück verdrehbar. Zwischen dem Drehschiebersteuerventil und dem Orbit-Verdränger besteht über sogenannte Kommutatorbohrungen im Gehäuse der Lenkeinrichtung eine hydraulische Verbindung. Die hydrostatische Lenkeinrichtung besitzt Anschlüsse für eine Zulaufleitung, eine Rücklaufleitung und zwei zum Stellzylinder führende Zylinderleitungen.

Die Drehschiebersteuerventile weisen verschiedene parallele Drosseln auf, die in Neutralstellung offen und in Arbeitsrichtung geschlossen werden und in bekannter Weise aus Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse und Kurzschluß­ schlitzen im Steuerkolben gebildet werden (DD 2 47 421). Diese für andere Funktionen günstige Gestaltungsform besitzt aber den Nachteil einer großen Geräuschabstrahlung insbe­ sondere im Schließbereich.

Mit dem DD 2 76 460 ist eine weitere Lösung bekannt. Dabei wird der nicht dosierte, gedrosselte Kurzschlußölstrom getrennt und spätestens im Innenraum des Steuersystems wieder zusammengeführt.

Dazu sind in der Steuerhülse mehrere Reihen von Kurzschluß­ bohrungen in gleicher Teilung und in gleicher axialen Ebene zu den Zulaufbohrungen und ein oder mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen in gleicher Teilung aber winkelversetzt zu den Zulaufbohrungen angeordnet. Den beiden Arten von Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse sind jeweils axiale Nuten im Steuerkolben zugeordnet.

Diese Lösung hat aufgrund der konstruktiven Gestaltung den Nachteil, daß in bestimmten Frequenzbereichen eine große Geräuschabstrahlung eintritt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Strömungsge­ schwindigkeit des gedrosselten Kurzschlußölstromes so zu beeinflussen, daß keine störenden Geräusche auftreten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß den in bekannter Weise gestalteten mehreren Reihen von Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse erfindungsgemäß gestaltete Nuten im Steuerkolben zugeordnet sind.

Diese Nuten bestehen aus vorzugsweise halbrundförmigen Kurzschlußnuten die keine unmittelbare Verbindung zum Innenraum des Steuerkolbens aufweisen und sich anschließen­ den flachen Nuten, die in Verbindung mit der Steuerhülse Konstantdrosseln bilden und über eine Umfangsnut und radiale Schlitze Verbindung mit dem Innenraum haben.

Den Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse ist eine über den Arbeitsweg unabhängige Konstantdrossel nachgeschaltet, deren Querschnitt auf der einen Seite durch die Mantelfläche der Innenbohrung der Steuerhülse und auf der anderen Seite im Steuerkolben vorzugsweise durch eine rechteckige Nut gleicher Breite wie die aufgesetzte Steuernut begrenzt ist. Dabei besitzen alle Nuten im Steuerkolben die gleiche geometrische Form.

Der maximale Querschnitt der Konstantdrossel beträgt 2,5 mm² und die Länge der Konstantdrossel mindestens 1 mm.

Der erfindungsgemäß gestaltete Querschnitt der Kurzschlußnut im Steuerkolben ist dabei an seiner größten Stelle größer als der Querschnitt der nachgeschalteten Konstantdrossel und beträgt maximal den 2-fachen Wert des maximalen Querschnit­ tes der Konstantdrossel.

Die erforderliche Öffnungs- und Schließcharakteristik zwischen Steuerhülse und Steuerkolben wird durch auf die Kurzschlußnuten aufgesetzten Steuernuten erreicht.

Die erfinderische Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kurzschlußölstrom nach seiner veränderliche Drosselstelle in die Kurzschlußnuten mündet, umgelenkt wird und durch die sich anschließenden Konstantdrosseln eine Strömungsberuhi­ gung erfährt, bevor der Kurzschlußölstrom in eine Umfangsnut eintritt und über radiale Schlitze in den Innenraum des Steuerkolbens gelangt.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenkein­ richtung,

Fig. 2 Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung,

Fig. 3 Steuerkolben der hydrostatischen Lenkeinrichtung,

Fig. 4 Teillängsschnitt durch Steuerkolben und Steuerhülse,

Fig. 5 Teilquerschnitt durch Steuerkolben und Steuerhülse.

Die Lenkeinrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1, das einen Steuerkolben 2 und eine Steuerhülse 3 aufnimmt. Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden durch ein Feder­ element 4 gegeneinander zentriert. Die axiale Abstützung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 erfolgt durch ein Lager 5. Eine Nabenverzahnung 6 des Steuerkolbens 2 dient zur Ein­ leitung des Lenkmonentes. Ein Stift 7 begrenzt das Radial­ spiel von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3. Eine Antriebs­ welle 8 verbindet den Steuerkolben 2 mit dem Orbit-Verdrän­ ger 9, der im wesentlichen aus einem innenverzahnten Außen­ ring 10 und einem außenverzahnten Läuferzahnrad 11 besteht. Der Orbit-Verdränger 9 wird axial von einer Anlaufscheibe 12 und einem Deckel 13 begrenzt. Die Befestigung am Gehäuse 1 übernehmen Zylinderschrauben 14.

Die Lenkeinrichtung besitzt vier Fluidanschlüsse, den Zulaufanschluß 15, den Ablaufanschluß 16, den Zylinderan­ schluß 17 bei Rechtsdrehung und den Zylinderanschluß 18 bei Linksdrehung.

Die Steuerhülse 3 der hydrostatischen Lenkeinrichtung nach Fig. 2 besitzt verdrängerseitig eine oder mehrere Reihen von Kurzschlußbohrungen 19 und Zulaufbohrungen 20.

Diese sind über einen Ringkanal 21 mit dem Zulaufanschluß 15 des Gehäuses 1 verbunden.

Eine Reihe von Kommutatorbohrungen 22 in der Steuerhülse 3 und Bohrungen 23, 24 und 25 stellen die hydraulische Verbindung zum Orbit-Verdränger 9 her. Eine Reihe von Zylin­ derbohrungen 26 ist über einen Ringkanal 27 mit dem Zylin­ deranschluß 17 bei Rechtsdrehung, und eine Reihe von Zylin­ derbohrungen 28 ist über einen Ringkanal 29 mit dem Zylin­ deranschluß 18 bei Linksdrehung verbunden.

Weiterhin besitzt die Steuerhülse 3 eine Durchgangsbohrung 30 zur Aufnahme des Stiftes 7 und eine Reihe Ablaufbohrungen 31, die über einen Ringkanal 32 mit dem Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1 verbunden ist. An der dem Orbit-Verdränger 9 abgewandten Stirnseite der Steuerhülse 3 befindet sich ein radialer Durchbruch 33 der das Federelement 4 aufnimmt und dieses abstützt.

Im Steuerkolben 2 nach Fig. 3 befinden sich analog zur Steuerhülse 3 erfindungsgemäß Nuten 34, die mit den Kurz­ schlußbohrungen 19 der Steuerhülse 3 Drosselstellen bilden. Die Nuten 34 stehen über die Umfangsnut 35 und radiale Schlitze 36 mit dem Innenraum des Steuerkolbens 2 und damit mit den Ablaufbohrungen 31 der Steuerhülse 3 in Verbindung. Eine Reihe von axialen Kanälen 37, die in einen Einstich 38 münden, stellen die Verbindung zwischen den Zulaufbohrungen 20 und den Kommutatorbohrungen 22 der Steuerhülse 3 her. Weitere axiale Steuernuten 39 bewirken die Verbindung der Kommutatorbohrungen 22 mit den Zylinderbohrungen 26, 28 der Steuerhülse 3.

Die axialen Steuernuten 40 stellen die Verbindung der Zylinderbohrungen 26, 28 mit den Ablaufbohrungen 31 der Steuerhülse 3 her. Eine keglige Bohrung 41 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Stift 7 die maximale Drehbewegung des Steuerkolbens 2 gegenüber der Steuerhülse 3.

Die Nut 34 nach Fig. 4 und 5 setzt sich erfindungsgemäß aus einer halbrundförmigen Kurzschlußnut 42, die mit den Kurz­ schlußbohrungen 19 der Steuerhülse 3 eine veränderliche Drossel bilden und einer Konstantdrossel 43, die aus einer flachen Nut im Steuerkolben 2 und der Mantelfläche der Innenbohrung der Steuerhülse 3 gebildet wird, zusammen. Auf der halbrundförmigen Kurzschlußnut 42 ist über den gesamten Bereich der veränderlichen Drosselstelle symmetrisch eine Steuernut 44 mit geringer Tiefe aufgesetzt.

Alle Nuten 34 haben über die bekannte Umfangsnut 35 und den radialen Schlitzen 36 Verbindung mit dem Innenraum des Steuerkolbens 2.

Bei nicht betätigter Lenkung ist der Steuerkolben 2 gegen­ über der Steuerhülse 3 durch das Federelement 4 in Mittel­ stellung zentriert. Das Fluid fließt vom Zulaufanschluß 15 und dem Ringkanal 21 über die Kurzschlußbohrungen 19 der Steuerhülse 3, den Nuten 34, der Umfangsnut 35 und den radialen Schlitzen 36 des Steuerkolbens 2 und damit in dessen Innenraum. Von dort gelangt das Fluid über die Ablauf­ bohrungen 31 der Steuerhülse 3 und den Ringkanal 32 zum Ablaufanschluß 16.

Durch die Drehung des Steuerkolbens 2 über die Nabenver­ zahnung 6 z. B. nach rechts und bei Vorhandensein eines Lenkwiderstandes erfolgt in Abhängigkeit vom Zulaufstrom eine relative Verstellung von Steuerkolben 2 und Steuer­ hülse 3 gegen die Kraft des Federelementes 4. Dabei wird der Kurzschlußquerschnitt soweit verringert, bis der erforder­ liche Lenkdruck am Zulaufanschluß 15 anliegt.

Das Fluid teilt sich dabei in einen ersten Teilstrom, der durch die Zulaufbohrungen 20 in der Steuerhülse 3, den Einstich 38 und den axialen Kanälen 37 des Steuerkolbens 2 zu den Kommutatorbohrungen 22 der Steuerhülse 3 geführt wird und über die Bohrungen 23, 24 und 25 zum Orbit-Verdränger 9 fließt.

Durch die Wirkung des bekannten Kommutatorsystems gelangt das entsprechend der Drehzahl dosierte Fluid vom Orbit- Verdränger 9 über die bereits beschriebenen Bohrungen im Gehäuse 1 und den Kommutatorbohrungen 22 der Steuerhülse 3 zu den axialen Steuernuten 39 im Steuerkolben 2.

Von dort gelangt es bei der genannten Rechtsdrehung über die Zylinderbohrungen 26 der Steuerhülse 3, den Ringkanal 27 und den Zylinderanschluß 17 zu einem Stellzylinder, dessen Kolben entsprechend bewegt wird und über bekannte zwischen­ geschaltete Elemente die Betätigung der Fahrzeugräder be­ wirkt.

Das drucklose Rücklauffluid vom Stellzylinder kommt zum Zylinderanschluß 18 und fließt über den Ringkanal 29, eine Reihe Zylinderbohrungen 28 der Steuerhülse 3 und axialen Steuernuten 40 des Steuerkolbens 2 zu den Ablaufbohrungen 31 der Steuerhülse 3.

Von dort gelangt es über den Ringkanal 32 zum Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1.

Der zweite Teilstrom wird durch das nichtdosierte Fluid ge­ bildet. Es fließt über die Drosselstellen, die durch die Kurzschlußbohrungen 19 der Steuerhülse 3 und den Nuten 34 des Steuerkolbens 2 gebildet werden, der Umfangsnut 35 und den radialen Schlitzen 36 des Steuerkolbens 2 in dessen Innenraum und von dort - wie schon beschrieben - in den Ablaufanschluß 16 des Gehäuses 1.

Bei der durch den Stift 7 begrenzten maximalen Verdrehung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden die Drossel­ stellen geschlossen und der gesamte Zulaufstrom gelangt als dosiertes Fluid über die Lenkeinrichtung zum Stellzylinder. Nach Ende des Lenkvorganges bzw. Drehung des Steuerkolbens 2 läuft infolge der Krafteinwirkung des Federelementes 4 die Steuerhülse 3 soweit nach, bis beide wieder in Mittelstel­ lung zentriert sind.

Claims (3)

1. Hydrostatische Lenkeinrichtungen, die im wesentlichen ein Drehschiebersteuerventil und ein Orbit-Verdränger besitzt, wobei das Drehschiebersteuerventil aus einem Steuerkolben und einer Steuerhülse besteht, die konzen­ trisch zueinander angeordnet sind, in einem begrenzten Umfang relativ verdrehbar sind und miteinander korres­ pondierende und in Ebenen angeordnete radiale Reihe von gleichmäßig am Umfang verteilten Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse und den Kurzschlußbohrungen zugeordnete Nuten im Steuerkolben mehrere parallele Drosselstellen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß den in bekannter Weise gestalteten mehreren Reihen von Kurzschlußbohrungen (19) in der Steuerhülse (3) Nuten (34) im Steuerkolben (2) zugeordnet sind, die im Bereich der veränderlichen Drosselstelle als halbrunde Kurz­ schlußnuten (42) ausgebildet sind, die keine unmittelbare Verbindung zum Innenraum des Steuerkolbens (2) aufweisen und das diesen Kurzschlußnuten (42) jeweils eine über den Arbeitsweg unabhängige Konstantdrossel (43) nachgeschaltet ist, deren Querschnitt auf der einen Seite durch die Man­ telfläche der Innenbohrung der Steuerhülse (3) und auf der anderen Seite im Steuerkolben (2) durch eine recht­ eckige Nut gleicher Breite wie die aufgesetzte Steuernut (44) begrenzt wird.

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer­ seits der maximale Querschnitt der Konstantdrossel (43) 2,5 mm² ist und andererseits, daß die Länge der Konstant­ drossel (43) mindestens 1 mm beträgt.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Kurzschlußnut (42) an seiner größten Stelle größer als der Querschnitt der Konstantdrossel (43) ist, jedoch maximal den 2-fachen Wert des maximalen Querschnittes der Konstantdrossel (43) entspricht.