DE2749352C3

DE2749352C3 - Druckmittelsteuereinrichtung, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2749352C3
Application number: DE2749352A
Authority: DE
Inventors: Josef 7070 Schwaebisch Gmuend Deppenbrock; Kurt 7074 Moegglingen Leberfinger; Karl-Heinz 7070 Schwaebisch Gmuend Liebert; Werner 7071 Boebingen Tischer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1981-01-15
Also published as: BR7807234A; DE2749352A1; FR2408054B3; DD139820A5; IT1106641B; FR2408054A1; IT7851740A0; DE2749352B2; DK482378A; US4237773A

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 Schieberejemerite eine Kürzschlußverbindung zwischen dem Drückmitteizülauf und dem Druckmittelablauf bilden und deren Inneres Schieberelement drehfest mit dem BetätigungS' eingängsglied 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. Ober 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 Arbcitsdrukkes 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 Regelkenniinie 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 Korbbogens 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 insbesondere dann, wenn die beiden Schieberelemente nur in radialer oder nur in Umfangsrichtung zueinander verstellbar sind. In diesem Falle steht nämlich fi'T das Unterbringen der Bohrungen nur eine relativ kurze Strecke, bedingt durch den Verstellweg, zur Verfügung.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eii.e 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 angebrächten radialen Bohrungen nur zwei verschieden große Querschnittsflächen aufweisen, in der Weise, daß iri einen! der beiden Schieberelemente die kleineren Bohrungen angebracht sind, während das andere Schiebefelement Bohrungen mit der kleineren Qüerschrlittsfiäche Und eine kieinefe Zahl Von Bohrungen mit

der größeren Quersehnittsfläche aufweist, wobei jede Bohrung mit der größeren Querschnittsfläche mit einem Paar der radialen Bohrungen mit dem kleineren Querschnitt im anderen Schieberelement zusammenwirkt derart, daß unmittelbar nach vollständigem Absperren der einen Bohrung dieses Paares der Absperrvorgang für die andere Bohrung desselben Paares beginnt.

Durch die erlmdungsgemäße Zuordnung der Bohrungen läßt sich die Druckregelkennlinie des Arbeitsdrukkes sehr gut steuern, wobei hierzu nur Bohrungen mit zv/ei unterschiedlich großen Durchmessern 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 Übergang in der Druckregelkennlinie. Im 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 Druckverlusle hindurchströmen kann. Dies bedeutet, daß ein bestimmter Durchfiußquerschnitt 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 biw. 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 dej 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 S'ch 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 hut den Vorteil, daß damit die abzudichtenden Querschnitts^^Iff flächen auf der Hochdruckseite kleiner sind, wodurch Leckverluste entsprechend geringer werden.

Ein Ausführungstaispiel der Erfindung wird nachfol- ü5 gend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemä-Be Druckmittelsteuereinrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt H-Il durch die erfindungsgemäße Druckmittelsteuereinrichtung gemäß Fi 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,

Fig.4 die Aufsicht in Pfeilrichtung nach Fig.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 + b gemäß F i g. 7,

Fig.6 die Aufsicht auf die Abwicklung der beiden Schieberelemente nach deren Verstellung um den Verstellweg a + b + cgemäß Fig. 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 Druikmittelsteuereinrichtung weist ein äußeres, mit dem außenverzahnten Innenza! >rad einer Zahnnngpumpe (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 angeordneten Reihen von Bohrungen 3a und 3b mit dem kleineren Durchmesser versehen. Das Schieberelement 2 weist ebenfalls zwei Reihen von Bohrungen 4a und Ab 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, Ab, jewe.ls mit zwei der kleineren Bohrungen 3a und 3d des Schieberelementes 1.

Ler 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 Aa, Ab 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, 3Zj, sowie Aa, Ab und 3 nacheinander verschlossen, während gleichzeitig — je nach der Verstellrichtung — über die Ringnuten 11 und 12 und die Verbindungskanäle 13 und 14, die Zahnradpurr pe 13 und die Zuleitungen 16 und 17 ein Servomotor 18 zur Betätigung beispielsweise der Fahrzeugradar mit Druckmittel versorgt wird.

In F i g. 7 ist ein Diagramm gezeigt, in dem der Querschnittflächeiiverlauf A der in der Neutralstellung miteinandei fluchtenden Bohrungen 3g, 36 und 4a, Ab und 3 über dem Ventellweg Sdei Schiebcrelemsntes 2 und der Druckanstieg ρ des Arbeitsdruckes in den Druckmittelströmcn angegeben ist.

In der ersten Vcntilschließphase mit dem Verstellweganteil a sinkt der Anteil der offenen BohrUngsquerschnitte stark ab, in der zweiten und dritten Ventilschließphäse mit den Verstellwegäriteilen 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 stfieripünkliurl) dargestellt sind. Der Übergang von der zweiten in die dritte Schließphase erfolgt durch die erfinduhgsgemäßc Zuordnung der Bohrungen knickfrei.

Aus den Fig.4—6, in denen die verschiedenen Stellungen der Bohrungen während der Verstellung über dem Vefstcllweg S des SchiebereTementes 2 gezeigt ist, wird dies ersichtlich.

Während der ersten Schließphase' riiit dem Verstellweganteil α werden die kleineren Bohrungen 3ä Und 36 gegenüber 4;i und 46 verschlossen (Figi4); Statt einer Doppelreihe kann i'iian ggf. auch nur jeweils eine einfache Reihe von Bohrungen 3a und 4a vorsehen.

In der zweiten Schließphase mit dem Vcrstcllweganteii 6 geraten jeweils die kleineren Bohrungen 3b aus dem Überdeckurigsbereich der dazugehörigen größeren Bohriiiig5(Fig.5j.

Unmittelbar nach dem Verschließen dieser Bohrungen 36 beginnt in der dritten Schließphase mit dem Verstellweganleil cdie Abdeckung der Bohrungen 3a im Bereich der größeren Bohrungen 5 (F i g. 6).

Die Verbindungslinie durch die Mittelpunkte der radialen Bohrungen in den Schieberelementcn zu der Richtung der Verstellweges S der Schiebereiemente 1 Und 2 verläuft in einem Winkel von 45">

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Mittelstellung der beiden Schieberelemente eine Kurzschlußverbindung zwischen dem Druckmittelzulauf und dem Dnickmittelablauf bilden und deren inneres Schieberelement drehfest mit dem Betätigungseingangsglied und deren äußeres Schieberelement '⁵ drehfest mit einem Nachlaufmotor gekuppelt ist, der einem Servomotor das Druckmittel zuführt, d a durch gekennzeichnet, daß die in den Schieberele^ienten (1, 2) angebrachten radialen Bohrungen Za, 3b, 4a, 4b, 5) 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, 4b) mit der kleineren Querschnittsfläche und 2ϊ 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) mit dem kleineren Querschnitt im anderen Schieberelement so (1) zusammenwirkt derart, daß unmittelbar nach vollständigem Abspen 2η dei einen Bohrung (3a) dieses Paares der Absperrvorgang für die andere Bohrung (3b) desselben Paares ' oginnt.

2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie durch die Bohrungsmittelpunkte jedes Paares der radialen Bohrungen (3a, 3b bzw. 4a. 4b) 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.

50