DE2809192C2 - Hydrostatische Lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Lenkeinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Bei einer bekannten Lenkeinrichtung dieser Art (US-PS 29 84 215) ist die Lenkspinde* It einer Stirnwand des Ventilgehäuses gelagert und fest beispielsweise durch Schweißen, mit einer inneren Hülse des Lenkventils verbunden. Am äußeren Ende der Lenkspindel ist mit geringem Abstand von der Lagerstelle das Lenkhandrad befestigt. Durch eine Verdrehung der Lenkspindel wird das Lenkventil geöffnet. Die dann zum Lenkmotor strömende Druckflüssigkeit wird über die Meßvorrichtung geleitet, die das Lenkventil wieder schließt, wenn dem Lenkmotor eine solche Druckflüssigkeitsmenge zugeführt worden ist daß der Lenkausschlag der Lenkspindeldrehung entspricht Zwischen der inneren Hülse und einer äußeren Hülse des Lenkventils ist eine Kupplung vorgesehen, die ein so großes Spiel aufweist daß im Normalbetrieb die von der Meßvorrichtung angetriebene äußere Hülse der von der Lenkspindel angetriebenen inneren Hülse folgen kann, daß aber bei Ausfall der motorgetriebenen Pumpe eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Ventilhülsen auftritt, so daß die Meßvorrichtung als handbetätigte Pumpe betrieben werden kann. Über die Lenkspindel können Gerlusche in die Fahrerkabine übertragen werden, was besonders störend ist, wenn die Kabinen im übrigen schallisoliert sind. Beispielsweise -erzeugen die fahrenden Räder ein Geräusch in der Größenordnung von 50 Hz. Von der Druckflüssigkeitspumpe kann ein Geräusch in der Größenordnung von 500 Hz ausgehen. Der Druckabfall an den Neutralstellungsöffnungen des Lenkventils erzeugt ein sehr

störendes Geräusch μ dsr Größenordnung von 5000Hz. Auch das mechanische Spiel zwischen Lenkventil und Lenkspindel kann Geräusche hervorrufen.

Es ist ferner eine Kupplungsvorrichtung für Lenkspindeln, die zu einem mechanischen Lenkgetriebe führen, bekannt (DE-PS 9 23 640), die zwei Abschnitte aufweist, zwischen denen zwei parallel geschaltete Kupplungen angeordnet sind. Es handelt sich um ein gummielastisches Kupplungselement und eine Totgangkupplung. Die Kupplungsvorrichtung übergreift einen Spindcv-^^K der im Gehäuse des Lenkgetriebes gelagert ist. Eine andere Lagerung ist nicht veranschaulicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der unter Beibehaltung aller von der Lenkspindel zu erfüllenden Funktionen die über die Lenkspindel übertragenen Geräusche herabgesetzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Verwendung einer ersten Kupplung mit mindestens einem gummielastischen Kupplungselement erfolgt eine erhebliche Dämpfung der über die Ventilspindel übertragenen Geräusche. Diese Kupplungselemente können aber nur verhältnismäßig kleine Drehmomente übertragen, z. B. in der Größenordnung von 03 mkp. Ein solches Moment ist völlig unzureichend für den Notsteuerbetrieb, wenn die motorgetriebene Pumpe ausgefallen ist In diesem Fall treten sehr viel höhere Drehmomente auf. Für diese Betriebsart ist als zweite Kupplung die Totgangkupplung vorgesehen, die einen unmittelbaren mechanischen Kraftschluß zwischen den beiden Spindelabschnitten erlaubt, wenn das für den Normalbetrieb erforderliche Drehmoment überschritten wird. Wenn die Totgangkupplung so ausgelegt ist, daß sie bei einem Drehmoment wirksam wird, das doppelt so groß ist wie das im Normalbetrieb auftretende Drehmoment, dann ist sichergestellt, daß die gummielastischen Kupplungselemente auch bei höheren Drehmomenten nicht zerstört werden. Daß im Notsteuerbetrieb die Geräuschdämpfung entfällt, kann ohne weiteres in Kauf genommen werden.

Durch die Zwischenschaltung der genannten Kupplungen wird jedoch zwangsläufig der Abstand zwischen Lenkventil und Betätigungsorgan größer. Dies hat zur Folge, daß allein schon aufgrund des Gewichts der Lenkspindel unzulässige radiale Kräfte auf die Innenhulse des Lenkventils übertragen werden. Diese Hülsen müssen nämlich aus Dichtheitsgründen mit sehr geringem Spiel angeordnet ein und trotzdem möglichst reibungsarm laufen. Diesem Übelstand wird dadurch abgeholfen, daß die Lenkspindel nahe dem Betätigungsorgan in einem Gehäuse gelagert wird. Diese zusätzliche Lagerung führt jedoch zu dem weiteren Problem, daß nunmehr Schwinffungen vom Gehäuse des Lenkventils über das Gehäuse für die Lenkspindel auf das Betätigungsorgan übertragen werden kön-ien. Diese Geräusche werden dadurch gedämpft, daß ein zweiteiliges Gehäuse mit Zwischengeschäften Pufferelementen verwendet wird.

Merkmale von vorteilhaften Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Hierbei eignen sich Lenkeinrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 zur Übertragung großer Drehmomente.

Die Merkmale des Anspruchs 9 erlauben es, den Durchmesser nicht zu groß w den zu lassen-

Die Lösung nach Anspruch M ergibt einerseits eine g-Mc Befestigung der Gehäuseabschnitte aneinander und andererseits eine gute Dämpfung.

[n allen rsUen können die gummielastischen Kapplungselemente und Pufferelemente nicht nur Schwingungen in radialer Richtung, sondern auch Schwingungen in axialer Richtung dämpfen. Außerdem werden nicht nur Geräusche, sondern auch Schwingungen mechanischer Art gedämpft

Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Lenkeinrichtung, bei der die Erfindung anwendbar ist

F i g. 2,4 und 6 Längsschnitte durch drei verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß ausgestalteten Lenkspindel mit Gehäuse und

F i g. 3,5 und 7 Querschnitte längs der Linien A-A der Ausführungsformen nach den F i g. 2, <. jnd 6, wobei lediglich in F ι g. 5 der Befestigungflansch de^ Gehäuses veranschaulicht ist.

Bei der Lenkeinrichtung nach F i g. 1 fördert eine motorbetriebene Druckflüssigkeitspumpe 1 aus einem Tank 2 Dn-.kflüssigkeit über ein Lenkventil 3 zu einem Lenkmotor 4, dessen Kolben 5 über ein Gestänge 6 zu lenkende Räder 7 verstellt. Das Lenkventil 3 ist mittels einer Lenkspindel 8, an der ein Lenkhandrad 9 befestigt ist verstellbar. Dem Lenkventil 3 ist ferner eine Meßvorrichtung 10 zugeordnet die von der über das Lenkventil zum Lenkmotor strömenden Druckflüssigkeit durchströmt wird und ebenfalls das Lenkventil 3 beeinflußt In Abhängigkeit von der Drehrichtung der Lenkspindelbewegung wird die eine oder die andere Seite des Arbeitsmotors 4 mit der Druckflüssigkeitspumpe 1 in Verbindung gebracht. Sobald die Räder 7 um den der Lenkspindeldrehung entsprechenden Winkel verschwenkt worden sind, wird das Lenkventil durch tie Meßvorrichtung 10 wieder geschlossen.

Mit der Lenkspindel 8 ist ein erster Ventilteil 11. mit der Messvorrichtung 10 ein zweiter Ventilteil 12 drehfest verbunden. Ein im Ventilteil U befestigter Kupplungsstift 13 durchsetzt Löcher 14 größerer Weite im Ventilteil 12. Dies ergibt eine Totgangkupplung, die die normale Ventilsteuerung erlaubt, aber beim Ausfall der •notorbetriebenen Druckflüssigkeitspumpe 1 die Lenkspindel 8 auf die Meßvorrichtung 10 wirken läßt, die dann als handbetätigte Hilfspumpe arbeitet

Die Lenkspindel 8 ist in zwei Abschnitte 15 und 16 unterteilt welche üter zwei parallel geschaltete Kupplungen, nämlich eine elastische Kupplung 17 und eine Totgangkupplung 18 miteinander verbunden sind.

Bei de Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 besteht der erste Lenkspindelabschnit 15 aus einem Wellenstück 19, das t;nen verzahnten Kopf 20 zum Verbinden mit dem Ventilteil U und eine bohrung 21 aufweist. Der zweite Lenkspindelabschnitt 16 weist ein Rohr 22 auf. das r.iit einem Zap^fen 23 und einem Endstück 24 zum Aufsetzen des Lenkhandrades 9 verbunden ist. Am Endstück 24 greift ein Lager 25 an.

Die elastische Kupplung 17 weist zwei Ringe 26 aus gummielastischem Material auf, die zwischen die innenwand der Bohrung 21 des ersten Lenkspindelabschnitts 15 wr-A den Umfang des Zapfens 23 des zweiter, LenkspindelaDschnitts 16 eingespannt sind. Die Totgangkupplung 18 besitzt einen durchgehenden Stift 27,

Her im Rohr 22 des zweiten Lenkspindelabschnitts 16 befestigt ist und der durch Löcher 28 größerer Weite im Wellenstück 19 des ersten Lenkspindelabschnitts 15 greift.

Ein Gehäuse 29 besitzt einen ersten Abschnitt 30 mit ϊ einem Flansch 31 zur Befestigung am Lenkventil 3 und einen zweiten Abschnitt 32, der das Lager 25 umfaßt. Beide Abschnitte 30 und 32 überlappen einander mit einem erheblichen Teil ihrer Länge. Im Überlappungsbereich ist ein zylindrischer Pufferkörper 33 aus ι ο gummielastischem Material angeordnet.

Bei kleinem Drehmoment wird die Lenkkraft vom Lenkhandrad 9 über die gummielastischen Kupplungselemente 26 auf das Lenkventil übertragen. Bei größeren Drehmomenten, wie sie bei der Notsteuerung erforderlich sind, legt sich der Stift 27 an die Wandung der Bohrungen 28 kraftschlüssig an. Die gummielastischen Kupplungselcmente 26 verhindern, daß Schall- «■hwingnngen und mechanische Schwingungen von den beweglichen Teilen des Lenkventils 3 auf das Lenkhand- 2» rad 9 übertragen werden, der gummielastische Pufferkörper 33 verhindert, daß derartige Schwingungen von dem feststehenden Teil des Lenkventils 3 auf das Lenkhandrad 9 übertragen werden.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fi g. 4 und 5 bzw. 6 und 7 werden für gleiche oder entsprechende Teile um 100 bzw. 200 erhöhte Bezugszeichen gegenüber dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 und 3 verwendet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig.4 und 5 ist das gummielastische Kupplungselement 126 der elasti- jo sehen Kupplung 117 ein Hohlzylinder, der innen durch einen metallischen Stützzylinder 123 ausgesteift ist. Es wird außen von dem rohrartigen Teil 134 des ersten Lenkspindelabschnitts 115 und von einem Rohr 135 mit gleichem Durchmesser, das zum zweiten Lenkspindelabschnitt 116 gehört, umgriffen. Beide Teile greifen mit je zwei gabelartigen Enden 136 und 137 unter Freilassung eines Spielraums 138 ineinander, wodurch die Totgangkupplung 118 gebildet wird. An diesen gabelartigen Enden sind Innenrippen 139 vorgesehen, die in das gummielastische Kupplungselement 126 eingreifen und bei einer Verdrehung der Lenkspindelabschnitte gegeneinander das dazwischen befindliche gummielastische Material in Umfangsrichtung verformen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 ist der erste Lenkspindelbschnitt 215 mit einem Flansch 234 mit Stiften 235 und der zweite Lenkspindelabschnitt 216 mit einem Flansch 236 mit Stiften 237 versehen. Diese Stifte greifen von entgegengesetzten Seiten her in eine ringförmige Scheibe 238 aus gummielastischem Material, die als Kupplungselement dient. Durchbrüche 339 in den Flanschen erlauben die Montage dieser elastischen Kupplung 217. Die Totgangkupplung 218 wird dadurch gebildet, daß der erste Lenkspindelabschnitt 215 einen Zapfenabschnitt 239 mit Außenrippen 240 und der zweite Lenkspindelabschnitt 216 einen Rohrabschnitt 241 mit Innenrippen 142 aufweist, die nach einem gewissen Drehspiel kiraftschlüssig aneinander zur Anlage kommen. Wie Fig. 7 erkennen läßt, genüge.^r drei Innenrippen und drei Außenrippen, die je um 120° versetzt sind.

Als gummielastisches Material eignet sich beispielsweise ein Kunststoff-Elastomer, z. B. ein Fluorelastomer.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Hydrostatische Lenkeinrichtung mit einer motorgetriebenen Pumpe, einem Lenkventil und einem Lenkmotor, bei dem das Lenkventil einerseits von einer mit einem Betätigungsorgan, wie Handrad, versehenen Lenkspindel und andererseits von einer Meßvorrichtung, die von der zum Lenkmotor strömenden Druckflüssigkeit durchflossen wird, gesteuert ist und bei dem bei Ausfall der ι ο motorgetriebenen Pumpe die Meßvorrichtung als handbetätigte Pumpe von der Lenkspindel antreibbar Lst, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindel (8) aus zwei Abschnitten (15; 115; 215 und 16; 116; 216) besteht, zwischen denen zwei parallel geschaltete Kupplungen angeordnet sind, nämlich eine mindestens ein gummielastisches Kupplungselement (26; 126; 238) aufweisende elastische Kupplung (17; 117; 217) und eine Totgangkunolung (18; 118; 218) daß der erste Lenkspindelabschnitt (15; 115; 215) dem Lenkventil (3) zugewandt ist und der zweite Lenkspindelabschnitt (16; 116; 216) das Betätigungsorgan (9) sowie ein Lager (25; 125; 225) trägt und daß ein die Lenkspindel (8) umgebendes und am Lenkventil (3) zu befestigendes Gehäuse (29; 129; 229) aus zwei Abschnitten (30; 130; 230 und 32; 132; 232) besteht, die über mindestens ein gummielastisch Pufferelement (33; 133; 233) miteinander verbunden sind und von denen der erste Abschnitt (30; 130; 230) der Befestigung und der zweite Abschnitt (32; 132; 232) der Aufnahmt des Lagers (25; 125; 225) dient

2. Lenkeinrichtung nach '.nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des gummielastische Kupplungselement (238) eine Ringsd äbe ist, in die von ^⁵ der einen Seite mit einem Flansch (234) des ersten Lenkspindelabschnitts (215) verbundene Stifte (235) und von der anderen Seite mit einem Flansch (236) des zweiten Lenkspindelabschnitts (216) verbundene Stifte (237) eingreifen. «0

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindelabschnitte (15 und 16) im Kupplungsbereich zueinander konzentrisch angeordnet sind und zwischen beiden mindestens ein gummielastisches Kupplungselement ^4S (26) eingespannt ist.

4. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindelabschnitte (115 und 116) im Kupplungsbereich einander entsprechende Rohrabschnitte (134 und 135) aufweisen, die ^x von zwei Seiten auf ein zylindrisches gummielastisches Kupplungselement (126) aufgesteckt sind.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindelabschnitte mit Innenrippen (139) in das gummielastische Kupp- ^ss lungselemem (126) greifen und dieses durch einen Hohlzylinder mit eingesetztem, metallischem Stützzylinder (123) gebildet ist.

6. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindel- ^w abschnitte (15 und 16) im Kupplungsbereieh zueinander konzentrisch angeordnet sind und zur Bildung der Totgangkupplung (18) ein an dem einen Lenkspindelabschnitt angebrachter Stift (27) in einen Durchbruch (28) größerer Weite des anderen Lenkspindelabschnitts greift.

7. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkspindelabschnitte (215 und 216) im Kupplungsbereich zueinande konzentrisch angeordnet sind und daß zur Bildung der Totgangkupplung (218) der eine nach außen ragende Rippen (240) und der andere nach innen ragende Rippen (242) trägt

8. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander zugewandten Enden der Lenkspindelabschnitte (115 und 116) rohrförmig ausgebildet sind rnd zur Bildung der Totgangkupplung (118) gabelartig ineinandergreifen.

9. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1,3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Kupplung (17; 217) und Totgangkupplung (18; 218) axial hintereinander angeordnet sind.

10. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 4, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Kupplung (117) und Totgangkupplung (118) konzentrisch zueinander angeordnet sind.

11. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 5, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenrippen (139) an den gabelartigen Enden (136, 137) der Lenkspindelabschnitte (115 und 116) angebracht sind

12. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß beide Gehäuseabschnitte (30; 120; 230 und 32; 132, 232) aus Blech bestehen, einander über mindestens 25% ihrer Länge überlappen und die gummielastischen Pufferelemente (33; 133; 233) zumindest nahe den Enden des Überlappungsbereiches angeordnet sind