DE4204336C2 - 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 29 84 215 bekannt und werden seither in großen Stückzahlen und vielen Variationen hergestellt und vertrieben.

Gattungsgemäße Drehschiebersteuerventile (DE-OS 23 53 068 und DD 2 47 421 A1) bestehen 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 Kurz­ schlußschlitzen im Steuerkolben gebildet werden.

Diese für andere Funktionen günstige Gestaltungsform besitzt aber den Nachteil einer großen Geräuschabstrahlung insbesondere im Schließbereich.

Mit der DD 2 76 460 A1 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 Kurzschlußbohrungen 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 Zulauf­ bohrungen angeordnet. Den beiden Arten von Kurzschluß­ bohrungen in der Steuerhülse sind jeweils axiale Nuten im Steuerkolben zugeordnet.

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

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

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Nuten des Steuerkolbens aus je einer, im Wirkungsbereich der Kurz­ schlußbohrungen der Steuerhülse angeordneten und kammerartig ausgebildeten Kurzschlußnut und einer nachgeschalteten Konstantdrossel bestehen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Kurzschlußnut und der Konstantdrossel ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Kurz­ schlußstrom nach seiner veränderlichen Drosselstelle in die Kurzschlußnuten mündet, umgelenkt wird und durch die sich anschließenden Konstantdrosseln eine Strömungsberu­ higung erfährt, bevor der Kurzschlußölstrom in eine Um­ fangsnut eintritt und über radiale Schlitze in den In­ nenraum des Steuerkolbens gelangt.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert.

Fig. 1 Schnittdarstellung der hydrostatischen Lenkeinrichtung

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 Gehäu­ se 1, das einen Steuerkolben 2 und eine Steuerhülse 3 aufnimmt. Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 werden durch ein Federelement 4 gegeneinander zentriert. Die axiale Abstützung von Steuerkolben 2 und Steuerhülse 3 erfolgt durch ein Lager 5. Eine Nabenverzahnung 6 des Steuerkol­ bens 2 dient zur Einleitung das Lenkmomentes.

Ein Stift 7 begrenzt das Radialspiel 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.

Des 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 des 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 (4)

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung, die im wesentli­ chen ein Drehschiebersteuerventil und ein Orbit-Verdrän­ ger besitzt, wobei das Drehschiebersteuerventil aus ei­ nem Steuerkolben und einer Steuerhülse besteht, die kon­ zentrisch zueinander angeordnet sind, in einem begrenz­ ten Umfang relativ verdrehbar sind und miteinander kor­ respondierende und in Ebenen angeordnete radiale Reihen von gleichmäßig am Umfang verteilten Bohrungen und axia­ len Kanälen besitzen, wobei mehrere, gleichmäßig am Um­ fang verteilte Kurzschlußbohrungen in der Steuerhülse und den Kurzschlußbohrungen zugeordnete Nuten im Steuer­ kolben mehrere parallele Drosselstellen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nu­ ten (34) des Steuerkolbens (2) aus je einer, im Wir­ kungsbereich der Kurzschlußbohrungen (19) angeordneten und kammerartig ausgebildeten Kurzschlußnut (42) und ei­ ner nachgeschalteten Konstantdrossel (43) bestehen.

2. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kurzschlußnut (42) einen rechteckigen Querschnitt und einen in Achsrichtung radiusförmig verlaufenden Nutgrund besitzt,
• - die Konstantdrossel (43) aus einer rechteckigen Nut gebildet wird und
• - die Kurzschlußnut (42) von einer Steuernut (44) mit geringer Tiefe überdeckt ist, wobei die Steuernut (44) und die Konstantdrossel (43) die gleiche Breite aufweisen und die Breite der Kurz­ schlußnut (42) überragen.

3. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der maximale Querschnitt der Konstantdrossel (43) 2,5 mm² ist und andererseits, daß die Länge der Konstantdrossel (43) mindestens 1 mm beträgt.

4. Hydrostatische Lenkeinrichtung nach den 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.