DE2749352B2 - Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen
von Kraftfahrzeugen, mit zwei aus einer neutralen Mittelstellung in zwei zu beiden Seiten befindliche
Arbeitsstellungen relativ verschiebbaren, zueinander konzentrischen Schieberelementen, die beide eine
Vielzahl von radialen Bohrungen aufweisen, die in der neutralen Mittelstellung der beiden Schieberelemente
eine Kurzschlußverbindung zwischen dem Druckmittelzulauf und dem Druckmittelablauf bilden und deren
inneres Schieberelement drehfest mit dem Betätigungseingangsglied und deren äußeres Schieberelement
drehfest mit einem Nachlaufmotor gekuppelt ist, der einem Servomotor das Druckmittel zuführt.
Derartige Druckmittelsteuereinrichtungen für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, sind
allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE-AS 15 50 557.
Bei solchen Druckmittelsteuereinrichtungen wird eine als Nachlaufmotor und Dosiereinrichtung wirkende
Zahnringpump von einem Betätigungseingangsglied, beispielsweise einem Lenkhandrad, aus betätigt Über
die Zahnringpumpe wird der ölfluß von einer
Hochdruckpumpe einem Servomotor, durch den die Räder gelenkt werden, entsprechend zugeteilt
In der DE-AS 21 56 842 ist eine Druckmittelsteuereinrichtung beschrieben, die zur Regelung des Arbeitsdrukkes
in zwei gegeneinander relativ verstellbaren Schieberelementen radiale Bohrungen vorsieht, die
mindestens drei verschiedene Durchmesser aufweisen. Durch ein paarweises Zusammenwirken der Bohrungen
des einen Schieberelementes mit den Bohrungen des anderen Schieberelementes bewirken sie eine Regelung
des Arbeitsdruckes in Abhängigkeit vom Verstellweg der beiden Schieberelemente relativ zueinander derart,
daß für die Regelkennlinie des Arbeitsdruckes über dem Verstellweg ein in Hinblick auf die Vermeidung von
Druckregelschwingungen günstiger Verlauf erreicht wird. Man hat nämlich festgestellt, daß sich diese
Druckschwingungen vermeiden lassen, wenn der Druckanstieg des Arbeitsdruckes in Form einer
Seilkurve bzw. eines Korbbcgens über dem Verstellweg erfolgt. Dies bedeutet, daß zu Beginn der Verstellung
des Schieberelementes die offenen Querschnittsflächen der vorher miteinander fluchtenden Bohrungen schnell
und später langsam verringert werden müssen.
Um dieses Ziel einigermaßen zu erreichen, weist die bekannte Druckmittelsteuereinrichtung in den beiden
Schieberelementen relativ viele Radialbohrungen auf, wobei die Radialbohrungen eines der beiden Schieberelemente
mindestens drei voneinander abweichende Durchmesser aufweisen müssen.
Durch die hierbei erforderliche Anzahl von Radialbohrungen mit mindestens drei verschieden großen
Durchmessern ist die Anordnung der radialen Bohrungen auf dem durch konstruktive Gegebenheiten
begrenzten Umfang der beiden Schieberelemente schwierig und die Herstellung der Radialbohrungen
mehrerer Durchmessergroßen in der Großserienfertigung ohnehin teuer. Dies gilt insbesonders dann, wenn
die beiden Schieberelemente nur in radialer oder nur in Umfangsrichtung zueinander verstellbar sind. In diesem
Falle steht nämlich für das Unterbringen der Bohrungen nur eine relativ kurze Strecke, bedingt durch den
Verstellweg, zur Verfügung.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Druckmittelsteuereinrichtung der eingangs beschriebenen
Art zu schaffen, bei der mit konstruktiv einfachen Mitteln und damit kostengünstiger eine
möglichst optimale Druckregelkennlinie beim Durchströmen der das Druckregelsystem bildenden Radialbohrungen
mit verschieden großen Förderströmen erreicht wird, d. h. bei der die Druckregelkennlinie über
dem Verstellweg die zu Regelschwingungen führende Grenze der Steilheit nicht überschreitet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in den Schieberelementen angebrachten
radialen Bohrungen nur zwei verschieden große Querschnittsflächen aufweisen, in der Weise, daß in
einem der beiden Schieberelemente die kleineren Bohrungen angebracht sind, während das andere
Schieberelement Bohrungen mit der kleineren Querschnittsfläche und eine kleinere Zahl von Bohrungen mit
der größeren Querschnittsfläche aufweist, wobei jede
Bohrung mit der größeren Querschnittsfläche mit einem Paar der radialen Bohrungen mit dem kleineren
Querschnitt im anderen Schieberelemont zusammenwirkt derart, daß unmittelbar nach vollständigem
Absperren der einen Bohrung dieses Paares der Absperrvorgang für die andere Bohrung desselben
Paares beginnt
Durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Bohrungen läßt sich die Druckregelkennlinie des Arbeitsdrukkes
sehr gut steuern, wobei hierzu nur Bohrungen mit zwei unterschiedlich großen Durchmesssrn erforderlich
sind. In der ersten Phase des Verstellweges schließen die miteinander fluchtenden kleineren Bohrungen sehr
schnell, dann wird jeweils die eine der beiden Bohrungen, die einer größeren Bohrung zugeordnet ist,
und erst dann die andere verschlossen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Bohrungen ergibt
sich ein glatter Obergang in der Druck;egelkennlinie. I/n Übergangsbereich liegen nämlich beide kleineren
Bohrungen tangential an der Wand der größeren Bohrung an und zwar eine von innen und die andere von
außen her.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich die Herstellungskosten für die Ventilelemente
verringern. In Neutralstellung muß stets ein bestimmter Gesamtdurchflußquerschnitt vorhanden sein, damit der
ölstrom ohne große Druckverluste hindurchströmen kann. Dies bedeutet, daß ein bestimmter Durchflußquerschnitt
als Summe aller Bohrungen vorhanden sein muß. Während nun nach dem Stand der Technik jeweils eine
Reihe von Bohrungen eines bestimmten Querschnittes vorhanden ist, sind die Bohrungen des Anmeldungsgegenstandes
bei gleicher Gesamtgröße ihres Durchlaßquerschnittes und bei gleicher Gesamtzahl lediglich
anders angeordnet
Die Erfindung läßt sich bei einer Druckmittelsteuereinrichtung mit diagonalem Verstellweg, wie beispielsweise
in der DE-OS 27 12 920 vorgeschlagen, besonders vorteilhaft anwenden, ist aber auch für Verstellwege in
nur axialer oder in nur Umfangsrichtung geeignet, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 15 50 557 bzw. aus der
DE-AS 12 93 029 bekannt sind.
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So lassen sich der Verlauf der
Druckregelkennlinie und deren Genauigkeit besonders gut beeinflussen, wenn die Verbindungslinie der
Mittelpunkte der radialen Bohrungen zur Richtung des Verstellweges des Schieberelementes unter einem
spitzen Winkel verläuft Durch die Wahl des Winkels wird jeweils die zeitliche Aufeinanderfolge des Absperrens
der beiden kleineren Bohrungen, die mit der größeren Bohrung zusammenarbeiten, bestimmt. Als
vorteilhaft hat sich dabei ein Winkel von 45° herausgestellt Damit wird der mögliche Verstellweg
und damit auch die Schließzeit am längsten. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß bei die Schieberelemente von außen nach innen durchsetzender Kurzschlußströmung die radialen Bohrungen
mit der größeren Querschnittsfläche im inneren Schieberelement angeordnet sind. Diese Maßnahme hat
den Vorteil, daß damit die abzudichtenden Querschnittsflächen auf der Hochdruckseite kleiner sind, wodurch
Leckverluste entsprechend geringer werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnki durch die erfindungsgemäße
Druckmittelsteuereinrichtung,
F i g. 2 einen Querschnitt Ϊ1-ΙΙ durch die erfindungsgemäße
Druckmittelsteuereinrichtung gemäß F i g. 1,
F i g. 3 eine Abwicklung der beiden Schieberelemente in neutraler Mittelstellung, im Bereich der Radialbohrungen,
bei Aufsicht in Pfeilrichtung III von F i g. 2,
F i g. 4 die Aufsicht in Pfeilrichtung nach F i g. 2 auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach
deren Verstellung um den Verstellweg a gemäß F i g. 7,
F i g. 5 die Aufsicht auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach deren Verstellung um den
Verstellweg a + 6 gemäß Fi g. 7,
F i g. 6 die Aufsicht auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach deren Verstellung um den
Verstellweg a + b + cgemäß F i g. 7,
F i g. 7 ein Diagramm mit schematischer Darstellung der Querschnittsverminderung über dem Verstellweg,
und die Druckregelkennlinien über dem Verstellweg für drei verschieden große Förderströme.
Die Druckmittelsteuereinrichtung weist ein äußeres, mit dem außenverzahnten Innenzahnrad einer Zabnringpumpe
(nicht dargestellt) drehfest verbundenes und mit diesem rotierendes, in axialer Richtung festgelegtes
Schieberelement 1 auf, in dessen innerer Mantelfläche ein Schieberelement 2 relativ verdrehbar und mit der
Relativ-Verdrehung auch axial verschiebbar gelagert ist, so daß der für die Radialbohrungen wirksame
Verstellweg aus der resultierenden Diagonalbewegung aus der axialen Komponente und der Umfangskomponente
gebildet wird.
Das Schieberelement 1 ist mit zwei nebeneinander angeordneter. Reihen von Bohrungen 3a und 3b mit dem
kleineren Durchmesser versehen. Das Schieberelement 2 weist ebenfalls zwei Reihen von Bohrungen 4a und 4b
mit dem kleineren Durchmesser auf. Diese Reihe ist jedoch in bestimmten Abständen durch jeweils eine
Bohrung 5 mit dem größeren Durchmesser unterbrochen. Diese Bohrung 5 fluchtet in der Neutralstellung,
ebenso wie die Bohrungen 3a, 3b und 4a, 4b, jeweils mit zwei der kleineren Bohrungen 3a und 3b des
Schieberelementes 1.
Der Druckmittelströmungsweg ist nachfolgend beschrieben.
Von einem Behälter 6 aus gelangt das Druckmittel über eine Pumpe 7 in die Neutralleitung 8 und in die
Arbeitsdruckleitung 9. Solange die Bohrungen 3a, 3b und 4a, 4b und 5 miteinander fluchten, d. h. solange die
Schieberelemente 1 und 2 nicht gegeneinander verschoben sind, fließt das Druckmittel über einen Rücklaufkanal
10 wieder in den Behälter 6 zurück. Bei einer Verstellung des Schieberelementes 2 relativ zu dem
Schieberelement 1 werden die Bohrungen 3a, 3b, sowie 4a, 4b und 5 nacheinander verschlossen, während
gleichzeitig — je nach der Verstellrichtung — über die Ringnuten 11 und 12 und die Verbindungskanäle 13 und
14, die Zahnradpumpe 15 und die Zuleitungen 16 und 17 ein Servomotor 18 zur Betätigung beispielsweise der
Fahrzeugräder mit Druckmittel versorgt wird.
In F i g. 7 ist ein Diagramm gezeigt, in dem der Querschnittflächenverlauf A der in der Neutralstellung
miteinander fluchtenden Bohrungen 3a, 3b und 4a, 4b und 5 über dem Verstellweg 5 des Schieberelementes 2
und der Druckanstieg ρ des Arbeitsdruckes in den Druckmittelströmen angegeben ist.
In der ersten Ventilschließphase mit dem Verstellweganteil
a sinkt der Anteil der offenen Bohrungsquerschnitte stark ab, in der zweiten und dritten Ventilschließphase
mit den Verstellweganteilen b und c hingegen weniger schnell. Dadurch wird ein korbbogen-
artig ansteigender Verlauf des Arbeitsdruckes P erreicht, wobei in dem Diagramm vergleichsweise drei
unterschiedliche Förderstromverläufe (ausgezogen, gestrichelt und strichpunktiert) dargestellt sind. Der
Übergang von der zweiten in die dritte Schließphase erfolgt durch die erfindungsgemäße Zuordnung der
Bohrungen knickfrei.
Aus den Fig.4—6, in denen die verschiedenen
Stellungen der Bohrungen während der Verstellung über dem Verstellweg 5 des Schieberelementes 2
gezeigt ist, wird dies ersichtlich.
Während der ersten Schließphase mit dem Verstellweganteil a werden die kleineren Bohrungen 3a und 3b
gegenüber 4a und 4b verschlossen (Fig.4). Statt einer
Doppelreihe kann man ggf. auch nur jeweils eine einfache Reihe von Bohrungen 3a und 4a vorsehen.
In der zweiten Schließphase mit dem Verstellwegan teil b geraten jeweils die kleineren Bohrungen 3b aui
dem Überdeckungsbereich der dazugehörigen größerer Bohrung 5 (F ig. 5).
Unmittelbar nach dem Verschließen dieser Bohrun gen 3b beginnt in der dritten Schließphase mit den
Verstellweganteil cdie Abdeckung der Bohrungen 3a in ίο Bereich der größeren Bohrungen 5 (F i g. 6).
Die Verbindungslinie durch die Mittelpunkte dei radialen Bohrungen in den Schieberelementen zu dei
Richtung der Verstellweges S der Schieberelemente 1 und 2 verläuft in einem Winkel von 45°.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen,
mit zwei aus einer neutralen Mittelstellung in jeweils eine zu beiden Seiten der neutralen
Mittelstellung befindliche Arbeitsstellung relativ verschiebbaren, zueinander konzentrischen Schieberelementen,
die beide eine Vielzahl von radialen Bohrungen aufweisen, die in der neutralen Mittel-Stellung
der beiden Schieberelemente eine Kurzschlußverbindung zwischen dem Druckmittelzulauf
und dem Druckmittelablauf bilden und deren inneres Schieberelement drehfest mit dem Betätigungseingangsglied
und deren äußeres Schieberelement drehfest mit einem Nachlaufmotor gekuppelt ist, der
einem Servomotor das Druckmittel zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die in den
Schieberelementen (1, 2) angebrachten radialen Bohrungen 3a, 3b, Aa, Ab, S) nur zwei verschieden
große Querschnittsflächen aufweisen, in der Weise, daß in einem der beiden Schieberelemente (1) die
kleineren Bohrungen (3a, 3b) angebracht sind, während das andere Schieberelement (2) Bohrungen
(4a, Ab) mit der kleineren Querschnittsfläche und eine kleinere Zahl von Bohrungen (5) mit der
größeren Querschnittsfläche aufweist, wobei jede Bohrung (5) mit der größeren Querschnittsfläche mit
einem Paar der radialen Bohrungen (3a, 3b) mW dem
kleineren Querschnitt im anderen Schieberelement (1) zusammenwirkt derart, daß unmittelbar nach
vollständigem Absperren der einen Bohrung (3a) dieses Paares der Absperrvorgang für die andere
Bohrung desselben Paares (3tybeginnt.
2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie
durch die Bohrungsmittelpunkte jedes Paares der radialen Bohrungen (3a, 3f>
bzw. Aa, Ab) zu der Richtung des Verstellweges des inneren Schieberelementes
(2) unter einem spitzen Winkel verläuft.
3. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel 45°
beträgt.
4. Druckmittelsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit die Schieberelemente von
außen nach innen durchsetzender Kurzschlußströmung, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen
Bohrungen (5) mit der größeren Querschnittsfläche im inneren Schieberelement (2) angeordnet sind.
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