DE2240012B2

DE2240012B2 - Steuereinrichtung für hydrostatische Lenkungen u.dgl

Info

Publication number: DE2240012B2
Application number: DE19722240012
Authority: DE
Inventors: Paul Erik Soenderborg Termansen (Daenemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1972-08-14
Filing date: 1972-08-14
Publication date: 1978-06-29
Also published as: DK138362C; JPS5321581B2; DD106314A5; DE2240012C3; DK138362B; CH568184A5; SE399394B; DE2240012A1; GB1441166A; NL7311200A; BE801957A; IT991804B; FR2196621A5; JPS4957535A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für hydrostatische Hilfskraftlenkungen u. dgl., bei der ein Lenkorgan und ein Meßmotor, der mit einem Arbeitsmotor in Reihe schaltbar ist, über eine Nachlaufvorrichtung verbunden sind, die bei einer Relativverstellung aus der Neutralstellung zunächst ^r> ein Umsteuerventil verstellt und nach einem vorgegebenen Verstellweg eine kraftschlüssige Kupplung zwischen Lenkorgan und Meßmotor bewirkt, wobei das zwischen einem Pumpenanschluß und einem Rücklaufanschluß geschaltete Umsteuerventil Neutralstellungslöcher, über die in der Neutralstellung ein Kurzschlußpfad führt, sowie davon getrennte Umsteueröffnungen aufweist, über die bei einer Relatiwerstellung unter Verschließen der Neutralstellungslöcher ein Arbeitspfad zur Ienkrichtungsabhängigen Verstellung des Arbeits- und des Meßmotors errichtet wird, wobei ein Rückschlagventil in einem Kanal angeordnet ist, der von dem den Pumpenanschluiß mit den Neutralstellungslöchern verbindenden Kurzschlußpfad abzweigt und zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führt, und wobei ein Notsteuerventil, das bei einem Handbetrieb des Meßmotors als Notpumpe öffnet, in einer Leitung angeordnet ist, die den Rücklaufanschluß mit dem Pumpenanschluß verbindet.
Eine Steuereinrichtung dieser Art ist aus GB-PS

i^r> 1200131 bekannt. Das Rückschlagventil ermöglicht es, in einer Schaltstellung des Umsteuerventils, in der die Umsteueröffnungen bereits zum Teil freigegeben, die Neutralstellungsöffnungen aber noch nicht vollständig abgedeckt sind, im Umsteuerventil auftre-

JO tende Klemmerscheinungen durch Aufbringen eines hydraulischen Drucks zu beseitigen. Das Rückschlagventil liegt dabei in einem durch eine Bohrung gebildeten Kanal, der sich zwischen einem dem Pumpenanschluß und den Neutralstellungsöffnungen

J5 zugeordneten Verteilerraum und einem den Umsteueröffnungen zugeordneten weiteren Verteilerraum erstreckt. Das Notsteuerventil liegt in einer anderen durch eine Bohrung gebildeten Leitung, die sich zwischen einem dem Rücklaufanschluß zugeordneten Verteilerraum und dem dem Pumpenanschluß zugeordneten Verteilerraum erstreckt.

Im bekannten Fall wird das Umsteuerventil durch einen Drehschieber gebildet, der über ein Lenkrad unter Zwischenschaltung eines ein Innenzahnrad und ein auf einem Exzenter drehbares Außenzahnrad aufweisenden Getriebes und einer Gelenkwelle um einen kleinen Winkel in einer festen Hülse gedreht werden kann und mittels des vom Meßmotor angetriebenen Exzenters in Gegenrichtung antreibbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art den konstruktiven Aufwand hinsichtlich der erforderlichen Gehäusebohrungen zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung pumpenseitig durch das Rückschlagventil abgeschlossen ist und zwischen beiden Ventilen ein zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führender Kanalabschnitt abgeht.

Bei dieser Konstruktion wird für das Rückschlagventil und das Notsteuerventil nur eine Leitung benötigt, so daß man sie in einer gestuften Bohrung unterbringen kann. Die Verwendung einer statt zweier Bohrungen erleichtert nicht nur die Herstellung und verringert den Platzbedarf, sondern vereinfacht auch die Kanalführung, was für eine solche Steuereinrichtung, bei der zahlreiche Verbindungskanäle, teilweise auch mit Ventilen, vorhanden sind, von erheblicher Bedeutung ist. Die Leitung ist an beiden Seiten durch

je ein Ventil abgeschlossen, das immer dann, wenn das andere öffnet, geschlossen sein kann, so daß ein direkter Kurzschluß zwischen Pumpenanschluß und Rücklaufanschluß verhindert ist. Im Notsteuerbetrieb steht der zu den Umsteueröffnungen führende Kanalabschnitt über das Notsteuerventil unmittelbar mit dem Rücklaufanschluß in Verbindung; die Rückstellkraft des Rückschlagventils braucht dabei nicht überwunden zu werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in die Leitung ein Einsatz eingefügt, der das Rückschlagventil führt, eine Rückschlagventilfeder abstützt und den Sitz für das Notsteuerventil bildet. Dies ergibt einen sehr einfachen Aufbau der Ventileinrichtung.

Des weiteren kann das Nolsteuerventil mit einem Überdruckventil kombiniert werden. Bisher war für ein Überdruckventil immer ein gesonderter Pfad außerhalb der Steuereinrichtung vorgesehen. Hierdurch ergeben sich weitere Einsparungen.

Besonders günstig ist es, wenn das Verschlußstück des Notsteuerventils ein Hohlkolben ist, der einen Schaft des Verschlußstücks de» Rückschlagventils unter Bildung einer Drosselstslle umgibt und mit einer inmitten seiner Stirnfläche liegenden Linie an seinem Sitz anliegt, und wenn der Imnenraum des Hohlkolbens über das Überdruckventil mit dem Rücklaufanschluß verbunden ist. Da der Hohlkolben auf seiner dem Sitz abgewandten Seite eine größere, dem Pumpendruck ausgesetzte Fläche hat als auf der dem Sitz zugewandten Seite, ist das Notsteuerventil normalerweise sicher geschlossen. Es öffnet: nur, wenn der Meßmotor als Notpumpe betrieben und an Stelle anstehenden Pumpendrucks ein Unterdruck erzeugt wird, oder wenn bei Überdruck das Überdruckventil öffnet und an der Drosselstelle ein Druckabfall auftritt, der das Notsteuerventil ebenfalls öffnet. Da in diesem Falle das Überdruckventil und das Notsteuerventil geöffnet sind, ergibt sich ein großer Querschnitt zum Abbau de? Überdrucks.

Sodann kann der Schaft des Rückschlagventils als Schieber ausgebildet sein, der den Eingang des Überdruckventils bei geschlossenem. Rückschlagventil mit dem Innenraum des Hohlkolbens verbindet. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Überdruckventil nur anspricht, wenn das Rückschlagventil geöffnet ist, also im Normalbetrieb der Steuereinrichtung.

Die Erfindung wird nachstellend an Hand in der Zeichnung veranschaulichter Ausfiihrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schaltung für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform.

In Fig. 1 fördert eine Pumpe 1 öl aus einem Tank 2 über eine Steuereinrichtung 3 zu einem Arbeitsmotor 4, über dessen Kolbenstange S ein Lenkgestänge betätigt wird. Das Rücklauföl fließt über eine Leitung 6 in den Tank zurück. Die Steuereinrichtung hat einen Pumpenanschluß 7, einen Rücklaufanschluß 8 und zwei Arbeitsmotoranscrulüsse 9 und 10. Sie wird mit Hilfe eines Lenkrades 11 verstellt.

Die Steuereinrichtung weist eine Nachlaufvorrichtung 12 auf. Diese wird einerseits von dem Lenkrad 11 und andererseits von einem Meßmotor 13 verstellt. Dieser ist so in die Schaltung einbezogen, daß er bei einer Betätigung des Arbeitsmotors 4 immer mit diesem auf der Zulaufseitc in Reihe liegt. Durch Ansprechen der Nachlaufvorrichtung 12 wird ein Umsteuerventil 14 betätigt, das aus zwei Drehschiebern 15, 16 gebildet ist.

Das Umsieuerventil 14 weist Neutralstellungslöchei 17 mit drei unterschiedlichen Lochdurchmessern auf, die in der Neutralstellung die veranschaulichte Mittellage einnehmen. Sie bilden zusammen eine verstellbare Drossel 18, über die in der Neutralstellung

ic des Umsteuerventils ein Kurzschlußpfad 19 führt. Ferner enthält das Umsteuerventil 14 Umsteueröffnungen 20, die schematisch in dem Kasten 21 veranschaulicht sind und bei einer Relativverstellung einen Arbeitspfad 22 errichten, der über den Meßmotor 13 und den Arbeitsmotor 4 führt. Eine der möglichen Verbindungen ist gestrichelt in Kasten 21 dargestellt. Wie aus der Darstellung in Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Neutralstellungslöcher 17 noch nicht vollständig geschlossen, wenn die Umsteueröffnungen 20 bereits freigegeben sind.

Ein Rückschlagventil 23 ist im Arbeitspfad 22 angeordnet, und zwar in einem einsinnig durchflossenen Abschnitt dieses Arbeitspfades nach dessen Abzweigung vom Kurzschlußpfad 19. Dies ergibt folgende Funktion:

Es sei angenommen, daß das Lenkrad 11 so weit verdreht ist, daß die in Kasten 21 veranschaulichte Arbeitspfadverbindung hergestellt ist, dann wird die Kolbenstange 5 des Arbeitsmotors 4 in der Zeichnung

jo nach rechts verschoben. Wirkt nun eine Kraft P entgegen dieser Verstellung auf die Kolbenstange S, so versucht der Kolben Druckflüssigkeit aus dem linken Kolbenraum entgegen der bisherigen Förderrichtung herauszudrücken. Wäre das Rückschlagventil 23 nicht

J5 vorhanden und die Drossel 18 noch etwas geöffnet, so könnte diese Druckflüssigkeit über den Kurzschlußpfad 19 und die Drossel 18 ungehindert in den Rücklauf strömen. Der Meßmotor 13 würde entgegen der bisherigen Drehrichtung gedreht und nähme nach einem kurzen Drehwinkel das Lenkrad 11 mit. Dieser Rückfluß und damit der Schlag auf das Lenkrad 11 wird durch das Rückschlagventil 23 unterbunden. Bei alledem stört das Rückschlagventil 23 den normalen Betrieb nicht. Denn der zugehörige Leitungsweg des Arbeitspfades wird im Normalbetrieb niemals im Gegensinn durchströmt.

Beider Ausführungsform nach der Fig. 2 geht vom Pumpenanschluß 7 eine Bohrung 24 und vom Rücklaufanschluß 8 eine Bohrung 25 aus. Beide Bohrurigen sind über eine gestufte Querbohrung 26 miteinander verbunden, das Rückschlagventil 23 weist ein Verschlußstück 27, einen Schaft 28, einen Sitz 29 und eine Rückschlagventilfeder 3iD auf. In die Querbohrung 26 ist ein mehrteiliger Einsatz eingefügt, der aus einem Ring 31, einer Hülse 32 und einem die Querbohrung 26 verschließenden Stopfen 33 besteht. Innerhalb dieses Einsatzes ist ein Notsteuerventil 34 und ein Überdruckventil 35 ausgebildet, die beide zur Rücklaufseite hin öffnen können. Infolgedessen ergibt sich eine Leitung 36, von deren Umfang ein Kanalabschnitt 37 zu den Umsteueröffnungen 20 führt und die zur Pumpenseite hin durch das Rückschlagventil 23 und zur Rücklaufseite hin durch das Notsteuerventil 34 und das Überdruckventil 35 abgeschlossen

Das Notsteuerventil weist als Verschlußstück einen Hohlkolben 38 auf, der inmitten seiner Stirnfläche 39 an einem Sitz 40 des Ringes 31 anlieot Fin Tnnenranm

41 des Hohlkolbens steht über eine Drosselstelle 42 mit der Querbohrung 26 in Verbindung und nimmt eine Feder 43 auf. Eine rückseitige Stirnfläche 44 des Hohlkolbens ist größer als der dem gleichen Drucx ausgesetj'.te Teil der vorderen Stirnfläche 39. Wenn sich das Notsteuerventil 34 öffnet, steht die Leitung 36 über Bohrungen 45 und einen Ringraum 46 mrt der Rücklaufseite in Verbindung.

Das Überdruckventil 35 weist ein Verschlußstück 47 auf, das unter der Belastung einer Feder 48 steht und eine Bohrung 49 abschließt, die in einer in den Stopfen 213 eingefügten Scheibe 50' ausgebildet ist. De r Bohrung 49 ist ein Raum 51 vorgeschaltet, der über eine weitere Bohrung 52 mit der Bohrung 25 in Veibindungsteht. Das Ende des Schaftes 28 ist als Schieber 53 ausgebildet, der beim Öffnen des Rückschlagventils 2;\ die weitere Bohrung 52 absperrt und dafür über Bohrungen 54, 55 eine Verbindung zwischen dem Innenraum 41 des Hohlkolbens 38 und dein Raum 51 vor dem Überdruckventil 35 herstellt.

Bei dieser Steuereinrichtung können die folgenden Betriebsiiustände unterschieden werden:

1. Veranschaulicht ist der Ruhestand der Ventile.

2. Wenn das Umsteuervenül von der Nachlaufvorrichtung verstellt wird und die Neutralstellungilöcher 17 sich zu schließen beginnen, entsteht vor der Drossel 18 ein Druck, der zum öffnen des Rückschlagventils 23 ausreicht. Das NoI-steuerventil 34 bleibt hierbei geschlossen, weil die unter dem Pumpendruck stehende rückseitige Stirnfläche 44 größer als der entsprechende Teil der vorderen Stirnfläche 39 ist.

3. Wenn auf den Arbeitsmotor eine Kraft entgegen der Längsverstellung auftritt, ergibt sich in der Leitung 36 ein höherer Druck als der Pumpendruck in der Bohrung 24. Infolgedessen schließt das Rückschlagventil 23. Auch bei diesem Zustand bleibt das Notsteuerventil 34 geschlossen, weil es von der Rückseite her stärker belastet wird als von der Vorderseite. Auch das Überdruckventil 35 bleibt geschlossen, weil bei geschlossenem Rückschlagventil 23 die Bohrungen 54,55 des Schiebers 53 nicht miteinander fluchten.

4. Wenn beim normalen L«nkbetrieb, also geöffnetem Rückschlagventil 23, der Pumpendruck zu hoch werden würde, so pflanzt sich dieser Druck über den Innenraum 41 des Hohlkolbens 26, die Bohrungen 54 und 55 und den Raum 51 bis zum ¹⁽¹ Überdruckventil 35 fort. Dieses öffnet, wodurch

der Überdruck im Innenraum 41 abgebaut wird. Nunmehr steht die rückseitige Stirnfläche 44 des Hohlkolbens 38 unter einem geringeren Druck als die vordere Stirnfläche, und das Notsteuerventil 34 öffnet ebenfalls. Es steht dann ein großer Querschnitt zum Abbau des Pumpenüberdrucks zur Verfugung.

5. Wenn die Pumpe versagt und der Meßmotor vom Lenkrad 11 her als Handpumpe betätigt wird, 2» entsteht in der Leitung 36 ein unter dem Druck in der Bohrung 25 liegender Druck. Infolgedessen öffnet das Notsteuerventil 34. Es wird eine unmittelbare Verbindung zwischen der Rücklaufseite und der Leitung 36 hergestellt, über die Druckflüssigkeit umgewälzt werden kann.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet. Bei dieser Ausführt!ngsform ist in der Querbohrung 26 lediglich ein Rückschlagventil und ein Notsteuerventil vorgesehen, wobei ein einziger Einsatz 56 in der Querbohrunj» 2<» angeordnet ist. Er führt das Verschlußstück 27 des Rückschlagventils 23, das zu diesem Zweck als HohlzyMnder 57 ausgebildet und mit Querlöchern 58 versehen ist. Die Rückschlagventilfeder 30 stützt sich auf einer durchbrochener Scheibe 59 ab, so daß ein Innenraum 60 des Hohlkolbens 57 und ein Raum 61 im Einsatz 56 der Leitung entsprechen. Das Notsteuerventil 34 weist eine Kugel 62 auf, die mit dem Sitz 63 im Einsatz 34 zusammenwirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für hydrostatische Hilfskraftlenkungen u. dgl., bei der ein Lenkorgan und ein Meßmotor, der mit einem Arbeitsmotor in Reihe schaltbar ist, über eine Nachlaufvorrichtung verbunden sind, die bei einer Relativverstellung aus der Neutralstellung zunächst ein Umsteuerventil verstellt und nach einem vorgegebenen Verstellweg eine kraftschlüssige Kupplung zwischen Lenkorgan und Meßmotor bewirkt, wobei das zwischen einem Pumpenanschluß und einem Rücklaufanschluß geschaltete Umsteuerventil Neutralstellungslöcher, über die in der Neutralstellung ein Kurzschlußpfad führt, sowie davon getrennte Umsteueröffnungen aufweist, über die bei einer Relativverstellung unter Verschließen der Neutralstellungslöcher ein Arbeitspfad zur Ienkrichtungsabhängigen Verstellung des Arbeitsund des Meßmotors errichtet wird, wobei ein Rückschlagventil in einem Kanal angeordnet ist, der von dem den Pumpenanschluß mit den Neutralstellungslöchern verbindenden Kurzschlußpfad abzweigt und zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führt, und wobei ein Notsteuerventil, das bei einem Handbetrieb des Meßmotors als Notpumpe öffnet, in einer Leitung angeordnet ist, die den Rücklaufanschluß mit dem Pumpenanschluß verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (36; 60, 61) pumpenseitig durch das Rückschlagventil (23) und rücklaufseitig durch das Notsteuerventil (34) abgeschlossen ist und zwischen beiden Ventilen ein zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führender Kanalabschnitt (37) abgeht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung ein Einsatz (31, 32, 33; 56) eingefügt ist, der das Rückschlagventil (23) führt, eine Rückschlagventilfeder (30) abstützt und den Sitz (40; 63) für das Notsteuerventil (34) bildet.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Notsteuerventil (34) mit einem Überdruckventil (35) kombiniert ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück des Notsteuerventils (34) ein Hohlkolben (38) ist, der einen Schaft (28) des Verschlußstücks (27) des Rückschlagventils (23) unter Bildung einer Drosselstelle (42) umgibt und mit einer inmitten seiner Stirnfläche (39) liegenden Linie an seinem Sitz (40) anliegt, und daß der Innenraum (41) des Hohlkolbens über das Überdruckventil (35) mit dem Rücklaufanschluß (8) verbunden ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (28) des Rückschlagventils (23) als Schieber (53) ausgebildet ist, der den Eingang des Überdruckventils (35) bei geschlossenem Rückschlagventil mit dem Rücklaufanschluß (8) und bei geöffnetem Rückschlagventil mit dem Innenraum (41) des Hohlkolbens (38) verbindet.