DE2253532C3 - Hydraulische Steuereinrichtung für Lenkungen, insbesondere für Fahrzeuglenkungen - Google Patents

Description

bis auf die genannten Durchbrüche und gegebenenfalls die Neutralsteliungslöcher geschlossen ist und daß die AxiaJkanäle im Inneren des Ringquerschnitts der inneren Drehschieberhüise verlaufen und über Radialkanäle mit einzelnen, in Axialrichtung kurzen Umschaltöffnungen am Hülsenumfang verbunden sind

Die Arbeitsweise der gattungsger■ Aßen Steuereinrichtung beruht darauf, daß bei einer Drehung der inneren Drehschieberhülse durch das Lenkhandrad das Umschaltventii in der einen oder anderen Rieht .ng geöffnet wi.vi und Druckflüssigkeit über den Meßmotor zum Arbeitsmotor strömen kann. Dieser Vorgang ist beendet, wenn der Meßmotor die mit ihni verbundene äußere Drehschieberhülse soweit nachgestellt hat, daß das Umschaltventil wieder schließt. Für die Genauigkeit ι ■> der Arbeit kommt es darauf an, daß die Menge der Druckflüssigkeit, die den Arbeitsmotor durchströmt, gleich derjenigen Menge ist, die den Meßmotor durchströmt hat. Störend sind daher in erster Linie Leckpfade zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite des Arbeitsmotors, da hier Druckunterschiede in der Größenordnung von 100 bar, zum Beispiel 70 bis 140 bar, herrschen können, die einen entsprechend großen Leckflüssigkeitsstrom von den den hohen Druck führenden Schaltstellen des Umschaltventil zu den 2> Stellen geringeren Drucks zur Folge haben. Weniger störend sind Leckpfade zwischen der Zulaufseite und der Ablaufseite des Meßmotors, da der Druckabfall am Meßmotor verhältnismäßig klein ist. Störend aus Gründen der Leistungsminderung, nicht aber aus 3» Gründen der Arbeitsgenauigkeit ist diejenige Leckflüssigkeit, die unter Umgehung sowohl des Meßmotors als auch des Arbeitsmotors von der Druck- zur Niederdruckseite gelangt.

Bei den bekannten Steuereinrichtungen der hier betrachteten Art war der Innenraum der Drehschieberhülse mit <J„in ablaufseitigen Anschluß verbunden. Dieser Raum bildete daher eine Drucksenke, die als Sammelraum für jegliche Leckflüssigkeit diente. Diese Leckflüssigkeitsmengen waren verhältnismäßig groß, ·*ο weil der Einzugsbereich dieses Innenraums sich über den gesamten Drehschieber erstreckt und weil sich gegenüber den meisten Schaltstellen des Drehschiebers, die auf einem hohen Druckniveau liegen, ein großer Druckunterschied ergibt. Demgegenüber ist beim Erfindungsgegenstand der Innenraum des inneren Drehschiebers auf dem Zutrittsdruck gehalten. Der Druckunterschied zu den meisten Schaltstellen des Drehschiebers is>i dementsprechend klein, wis zu einer verminderten Leckflüssigkeitsmenge führt. Der Einzugsbereich der Ablaufseite ist wesentlich kleiner als bisher, so daß sich auch aus diesem Grund die Leckflüssigkeitsmenge verringert.

Außerdem gibt es die Möglichkeit, daß Leckflüssigkeit von einer Schaltstelle des Drehschiehers zur anderen fließt. Dies gilt insbesondere für die bekannten, der Umschaltung dienenden Axialnuten, weil sie stark unterschiedlichen Druck führen und einander dicht benachbart sind. Hier konnte nämlich Leckflüssigkeit vom gesamten Umfang der Axialnuten, die sich längs *>o der äußeren Umfangsfläche der inneren Drehschieberhülse erstrecken, austreten. Beim Erfindungsgegenstand befinden sich an dieser Umfangsfläche lediglich axial kurze und daher vergleichsweise kleine Umschaltöffnungen, weil die Axialkanäle in das Innere des Ringquerschnitts des inneren Drehschiebers verlegt worden sind. Auch hierdurch wird die Leckflüssigkeitsmenge verringert und die Arbeitsgenauigkeit erhöht.

Bei einer ersten Ausführungsform besteht die innere Drehschieberhülse aus zwei sich konzentrisch umschließenden Rohren und die Axsalkanäle sind als Nuten längs der Zwischenfläche beider Rohre ausgebildet Durch die Zweiteiiung der Drehschieberitülse läßt sich die gewünschte Unterteilung in Umschaltöffnungen und Axialkanäle bequem vornehmen.

Bei einer anderen Ausführungsform sind die Axialkanäle durch Axialbohrungen und die Raaialkanäle durch Radialbohrungen im Inneren des Ringquerschnitts der inneren Drehschieberhülse gebildet, wobei die Stirnfläche von der die Axialbohrangen ausgehen, durch einen Verschlußkörper abgedeckt sind.

Wenigstens ein Teil der Durchbrüche kann der Aufnahme von Rückstellfeder. Begrenzungsanschiägen und'oder eines Kupplungsstiftes dienen. Auf diese Weise können ohnehin vorhandene Durchbrüche als Strömungspfade benutzt werden.

Vorteilhaft ;t es, wenn die innere Drehschieberhülse auf der dem K eßmotor zugewandten Seite offen und auf der ihm abgewandten Seite geschlossen ist, wobei sich die Durchbrüche nahe der offenen und die Neutralstellungsiocher nahe der geschlossenen Seite befinden

Auf diese Weise können die gehäuseseuigen Verbin düngen zwischen der Gehäusebohrung und dem pumpenseitigen sow^;e dem abflußseitigen Anschlußstutzen kurzgehalten und trotzdem ein größtmöglicher Abstand zwischen diesen Stutzen gewählt werden. Außerdem sorgt der auf die freien Stirnflächen der Hülsen wirkende Druck dafür, daß diese eine durch Anschläge genau definierte Axiallage haben Toleranzen in der Hülsenlänge spielen daher keine Rolle.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschlußrohr gegenüber dem Ventilrohr verkürzt und die Ausgleichskupplung weist eine Gelenkwelle auf, deren Kopf einen größeren Durchmesser als den Innendurchmesser des Verschlußrohres hat. Bei gegebener Größe der Gelenkwelle braucht daher der Durchmesser der Drehschieberhülsen und der Gehäusebohrung nicht vergrößert zu werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät längs der Linie H-Hm F i g. 2.

F i g. 2 eine Seitenansicht von links in F i g. 1.

F ι g. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1.

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie fl-ßin Fig. 1.

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie C-Cin Fig. 1,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie D-Dm Fig. 1,

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie E-Em F i g. 1,

F i g. 8 einen Schnitt längs der Linie F-Fm F ι g. 1,

F i g. 9 einen Schnitt längs der Linie G-C in F i g. 2 und

Fig. 10 einen Längsschnitt durch die innere Drehschieberhülse einer abgewandelten Ausführungsform.

Das Steuergerät in Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1, das einen Anschluß 2 für eine Pumpe 3, einen Anschluß 4 für den Ablauf in einen Tank 5 sowie Anschlüsse 6 und 7 zum Anschluß an einen Arbeitsmotor 8 aufweist. An der einen Seite des Gehäuses 1 ist unter Zwischenfügung einer Seitenscheibe 9 ein innen verzahnter Zahnring 10 mit einer Stirnscheibe 11 angeschraubt. An der gegenüberliegenden Stirnseite ist ein Deckel 12 befestigt. Der Zusammenhalt geschieht mittels Schrauben 13.

Eine Lenkwelle 14 ist einstückig mit einem Ventilrohr 15 ausgebildet, das zusammen mit einem Verschlußrohr

16 eine innere Drehschieberhülse 17 bildet. Diese ist von einer äußeren Drehschieberhülse 18 umgeben, die ihrerseits in einer Gehäusebohrung 19 untergebracht ist.

Die äußere Drehschieberhülse 18 ist mittels einer Ausgleichskupplung 20 mit einem Kreiskolben 21 in der Form eines außen verzahnten Zahnrades verbunden. Zwischen diesem und dem Zahnring 10 werden Verdrängerkanimern gebildet. Der Kreis-Kolben 21 weist einen Hohlraum 22 auf, der zusammen mit dem Kreis-Kolben 21 eine kreisende und rotierende Bewegung vollführen kann. Die Ausgleichskupplung 20 weist eine Gelenkwelle 23 auf, deren Kopf 24 mittels eines Stifts 25 in nutartige Erweiterungen des Hohlraums 22 greift und deren anderer Kopf 26 einen mit der äußeren Drehschieberhülse 18 verbundenen Stift 27 umgreift.

Vom pumpenseiiigen Anschluß 2 führt ein Kanal 28 zu einem Druckraum 29. der die Drehschieberhülsen 17 und 18 im Bereich ihrer Stirnseiten umgibt. Dieser Druckraum 29 ist über Durchbrüche 30 und später noch zu beschreibende weitere Durchbrüche in den Drehschieberhülsen 17 und 18 mit dem Innenraum 31 der inneren Drehschieberhülse 17 verbunden. Außerdem werden die Drehschieberhülsen durch den hydraulischen Druck gegen zugehörige Anschläge 3?, 33 am gegenüberliegenden F.nde gedrückt. Der Innenraum 31 kann nur über Neutralstellungslöcher 34, die bei einer Drehung der Lenkwelle 14 allmählich geschlossen werden, in den Drehschieberhülsen 17 und 18 und eine an dem dem Meßmotor abgewandten Ende der Gehäusebohrung 19 angebrachte Ringnut 35 mit dem abflußseitigen Anschluß 4 in Verbindung gebracht werden.

Der Stift 27 ist mit der äußeren Drehschieberhülse 18 fest verbunden, durchsetzt aber einen in der Zeichnung nicht sichtbaren Durchbruch in der inneren Drehschieberhülse 17 mit einem solchen Spiel, daß su-h die beiden Hülsen um einen begrenzten Drehwinkel gegeneinander verdrehen lassen. In einer Ringnut 36 liegt eine ringförmige Rücksteilfeder 37. deren F.nden 38 nach innen abgebogen sind und in stirnseitig angebrachte Durchbrüche 39 der beiden Drehschieberhülsen 17 und 18 greifen. Diese Feder stellt die beiden Drehschieber hülsen 17 und 18 jeweils am Ende der I.enkbewegung in ihre Neutralstellung zurück. Auch über die zulet/t beschriebenen Durchbrüche 39 kann Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 29 in den Innenraum 31 übertreten.

Im Gehäuse ist ferner ein Korr.binalionsventil 43 vorgesehen, von dem hier nur die Tatsache interessiert, daß sein Verschlußstück 44 als Ruckschlagventil arbeitet und öffnet, wenn die Neutralsiellungslöcher 34 drosseln. Dann wird ein Kanal zu einer Ringnut 45 im Gehäuse geöffnet, die über Radialbohrungen 46 in der äußeren Drehschieberhulse 18 (Fig.4) und Axialnuten 47 in der inneren Drehschieberhulse 17 mit jeder zweiten Steueröffnung 49a in der äußeren Drehschieberhulse 18 verbunden ist. die zusammen mn den dazwischenliegenden Steueröffnungen 496 und den Steueröffnungen 50 in der Gehäusebohrung 19 cm Verteilerventil bilden, das über Kanäle 51 die Ver drängerkammern in der fur den Betneb des Meßmotors richtigen Weise an den Meßmotorzulauf und ablauf legt. Die Steueröffnungen 496 sind über Bohrungen 52a im Ventilrohr 15. Axialkanale 53a im Verschlußrohr 16 (Fig. 3). Bohrungen 54a im Ventilrohr 15 und Bohrungen 55 in der äußeren Drehschieberhulse 18 mit einer Ringnut 56 in der dehausebohrung 19 verbunden (F ig 5) Bohrungen 526 und Aualkanale 536 dienen dem Betrieb bei der jeweils anderen Betätigungsrichtung des Steuergerätes, bei der statt der Ringnut 56 die daneben befindliche Ringnut 57 in der Gehäusebohrung 19 mit der Ablaufseite des Meßmotors verbunden wird.

■j Die Ringnuten 56 und 57 sind je mit einer Seite des Arbeitsmotors 8 verbunden. Zwischen ihnen erstreckt sich noch ein beidseitig wirkendes Überdruckventil, das ebenfalls im Gehäuse 1 untergebracht ist.

Von der jetzt als Rücklaufnut dienenden Ringnut 57

ίο führen Bohrungen 59 (F i g. 6) in der äußeren Drehschieberhulse 18, Bohrungen 60a im Ventilrohr 15, Axialkanale 61 im Verschlußrohr 16 (F i g. 6), Bohrungen 62 im Ventilrohr 15 und Bohrungen 63 in der äußeren Drehschieberhulse 18 (F i g. 7) zur abflußseitigen Ring

Γι nul 35 in der Gehäusebohrung 19. Die F i g. 5 und b haben ähnlichen Aufbau mit Bohrungen 546 und 606. Du.- entspinnenden Kanüle veitauschen bei ürenric'ntungswechsel ihre Funktion.

In der inneren Drehschieberhulse 17 gibt es daher

in eine Anzahl von am äußeren Umfang angebrachten öffnungen, die jeweils durch einen Axialkanal 53a. 536 oder 61 verbunden sind. Der Axialkanal 53 7 verbindet eine Öffnung 64 am Ende der Bohrung 52a und eine Öffnung 65 am Ende der Bohrung 54a. Der Axialkanal

2^r> 536 verbindet eine Öffnung 66 am F.nde der Bohrung 52/? mit einer Öffnung 67 am Ende der Bohrung 546. Der Axialkanal 61 verbindet eine Öffnung 68 am Ende der Bohrung 606. eine Öffnung 69 am Ende der Bohrung 60;) und eine Öffnung 70 am Ende der Bohrung 62. Die

!» Öffnungen 65 und 68 sowie 67 und 69 bilden llmschaliöffnungen des aus den Drehschieberhülsen 17 und 18 bestehenden Umschallventils.

Wie die I ι g. 3 bis 8 erkennen lassen, ist in der veranschaulichten Stellung die innere Drehschieberhül-

>'· se !7 gegenüber der äußeren Drehschieberhulse 18 soweit verdreht, daß sich der Meßmotor in der einen Drehrichtung, welche der Drehung der Lenkwelle 14 entspricht, bewegt und dabei die äußere Drehschieberhulse 18 der inneren Drehschieberhulse 17 nachfolgen

■"> läßt Sobald die Neutralstellung erreicht ist. fluchten einerseits die Neuiralstellungslöcher 34 wieder miteinander, während andererseits die Axialnuten 47 (F i g. 3) in der inneren Drehschieberhulse 18 getrennt werden. Damit ist der Zufluß zum Meßmotor und zum

■* > Arbcitsmotor 8 unterbrochen. Bei einer Relativdrehung der beiden Drehschieberhülsen 17 und 18 in entgegen gesetzter Richtung tritt die Axialnut 47, die den Pumpendruck führt, mit der Steueröffnung 496 in Verbindung, so daß sich der Meßmotor in der

"in entgegengesetzten Richtung dreht. Bei einer solchen Drehung durch die Neutralstellung wechseln auch die Bohrungen 55 und 59 (Fig. 5 und 6) in der äußeren Drehschieberhulse 18 von den Umschaltöffnungen 65 bzw. 68 sowie 67 bzw. 69 in der inneren Drehschicber-

π hülse 17 zu den benachbarten IJmschaltöffnungen über. so daß auch der Arbeitsmotor 8 eine Bewegungsnchtungsumkehr erfährt.

Bei der Ausführung nach F ι g. 10 ist für gleiche Teile ein um 100 erhöhtes Bezugszeichen verwendet worden.

*·" Eine innere Drehschieberhulse 117 ist mit einer als Verschlußkorper 114 dienenden an ihrer Stirnseite 171 zusammengelötet. Wesentlich ist hierbei, daß Axialkanale I53a bzw. 161 in Form von Axialbohrungen über Radialkanäle 152a und 154a bzw. 1606.160a und 162 mit

"· den Öffnungen am Umfang der inneren Drehschieberhulse 117 verbunden sind. Die Axiaibohrungen sind durch die Stirnseite der Lenkwelle abgeschlossen.

Hiemi 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Steuereinrichtung für Lenkungen, insbesondere für Fahrzeuglenkungen, die ein Gehäuse mit einem pumpenseitigen und einem ablaufseitigen Anschluß aufweist, bei der das einen doppelt wirkenden Servomotor beaufschlagende Druckmittel auf der Zulaufseite über einen Kreiskolben-Meßmotor geleitet ist, dessen rotierender und kreisender Kolben mit seinem Außenumfang Verdrängerkammern begrenzt und über eine Ausgleichskupplung mit einer äußeren Drehschieberhülse verbunden ist, die zusammen mit einer Gehäusebohrung ein Verteilerventil für den Meßmotor bildet, und bei der ferner eine Lenkwelle mit einer inneren Drehschieberhülse verbunden ist, die relativ zur äußeren Drehschieberhülse gegen die Kraft einer Rückstellfeder um einen durch Anschläge begrenzten Winkel verdrehbar ist, zusammen mit dieser Hülse ein die Beaufschlagungsrichtung des Servomotors bestimmendes Umschaltventil, gegebenenfalls mit Neutralstellungslöchern, bildet und Axialkanäle aufweist, mit deren Hilfe axial versetzte Öffnungen in der äußeren Drehschieberhülse verbindbar sind und die, in Umfangsrichtung abwechselnd, stark unterschiedlichen Druck führen, d a durch gekennzeichnet, daß der Innenraum (31) der inneren Drehschieberhülse (17) mit dem pumpenseitigen Anschluß (2) im Gehäuse über Durchbrüche (30, 39) in beiden Drehschieberhülsen (17, 18) verbunden ist, daß die Innenwand der inneren Drehschieberhülse (17) bis auf die genannten Durchbrüche (30) und gegebenenfalls die Neutralstellungslöcher (34) geschlossen ist und daß Axialkanäle (53a, 53b, 61) im Inneren des Ringquerschnitts der inneren Drehschieberhülse (17) verlaufen und über Radialkanäle mit einzelnen, in Axialnchtung kurzen Umschaltöffnungen (65,68; 67, 69) am Hülsenumfang verbunden sind.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Drehschieberhülse (17) aus zwei sich konzentrisch umschließenden Rohren (15, 16) besteht und die Axialkanäle (53a, 53£>, 61) als Nuten längs der Zwischenfläche beider Rohre ausgebildet sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkanäle (153a, 161) durch Axialbohrungen und die Radialkanäle (152a, 154a, 160a, 160b, 162) durch Radialbohrungen im Inneren des Ringquerschnittes der inneren Drehschieberhülse (117) gebildet sind, wobei die Stirnfläche, von der die Axialbohrungen ausgehen, durch einen Verschlußkörper (114) abgedeckt sind.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Durchbrüche (30, 39) in den Drehschieberhülsen (17, 18) der Aufnahme von Rückstellfeder (37), Begrenzungsanschlägen und/oder eines Kupplungsstiftes dienen.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Neutralstellungslöchern, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Drehschieberhülse (17) auf der dem Meßmotor zugewandten Seite offen und auf der ihm abgewandten Seite geschlossen ist, wobei sich die Durchbrüche (30, 39) nahe der offenen und die Neutralstellungslöcher (34) nahe der geschlossenen Seite befinden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung für Lenkungen, insbesondere für Fahrzeuglenkungen, die ein Gehäuse mit einem pumpenseitigen und einem ablaufseitigen Anschluß aufweist bei der das einen doppelt wirkenden Servomotor beaufschlagende Druckmittel auf -der Zulaufseite über einen Kreiskolben-Meßmotor geleitet ist, dessen rotierender und kreisender Kolben mit seinem Außenumfang Verdrängerkammern begrenzt und über eine Ausgleichskupplung mit einer äußeren Drehschieberhülse verbunden ist, die zusammen mit einer Gehäusebohrung ein Verteilerventil für den Meßmotor bildet, und bei der ferner eine Lenkwelle mit einer inneren Drehschieberhülse verbunden ist, die relativ zur äußeren Drehschieberhülse gegen die Kraft einer Rückstellfeder um einen durch Anschläge begrenzten Winkel verdrehbar ist, zusammen mit dieser Hülse ein die Beaufschlagungsrichtung des Servomotors bestimmendes Umschaltventil, gegebenenfalls mit Neutralstellungslöchern, bildet und Axialkanäle aufweist, mit deren Hilfe axial versetzte öffnungen in der äußeren Drehschieberhülse verbindbar sind und die, in Umfangsrichtung abwechselnd, stark unterschiedlichen Druck fünren.

Bei einem bekannten Steuergerät dieser Art (GB-PS 8 97 768) ist der als außenverzahntes Zahnrad ausgebildete Kreiskolben über eine Gelenkwelle and einen die innere D^rehschieberhülse mit Spiel durchsetzenden Zapfen mit der äußeren Drehschieberhülse verbunden.

JO Die Rückstellfeder besteht aus zwei sich etwa in Durchmesserrichtung erstreckenden, gebogenen Bändern, die entsprechende Aussparungen in beiden Drehschieberhülsen durchsetzen. Der pumpenseitige Anschluß ist mit einer Außennut der äußeren Drehschieberhülse verbunden, von der einerseits die Neutralstellungslöcher und andererseits weitere druckseitige Verteileröffnungen abgehen. Der Hohlraum des Kreiskolbens und der Innenraum der inneren Drehschieberhülse sind über beide Hülsen durchsetzende öffnungen und Ringnuten mit dem abflußseitigen Stutzen verbunden. Die den zuflußseitigen Druck führenden Axialkanäle werden durch an der äußeren Umfangsfläche der inneren Drehschieberhülse vorgesehene Axialnuten gebildet, die unmittelbar mit den öffnungen in der äußeren Drehschieberhülse verbindbar sind. Die dazwischen befindlichen Axialkanäle sind durch gleichartige Axialnuten gebildet, die durch zum Innenraum der inneren Drehschieberhülse geführte Bohrungen mit dem abflußseitigen Anschluß verbunden sind.

Bei einer anderen bekannten Hydrauliksteuerung (DEOS 21 14 453) gibt es einen inneren Drehschieber und eine äußere, im Gehäuse feststehende Drehschieberhülse, die ihrerseits aus zwei im Preßsitz ineinander gesteckten Rohren besteht. Hiermit soll die Herstellung eines Kanalsystems vereinfacht werden, bei dem nach innen und nach außen gerichtete öffnungen über Radialkanäle mit im Inneren des Ringquerschnitts der äußeren Drehschieberhülse verlaufenden Axialkanälen verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Arbeitsgenauigkeit einer eingangs beschriebenen Steuereinrichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenraum der inneren Drehschieberhülse mit dem pumpenseitigen Anschluß im Gehäuse über Durchbrüche in beiden Drehschieberhülsen verbunden ist, daß die Innenwand der inneren Drehschieberhülse