DE2917298C2

DE2917298C2 - Drehschiebereinrichtung zur Steuerung eines hydrostatischen Servoantriebs

Info

Publication number: DE2917298C2
Application number: DE2917298A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 7070 Schwäbisch Gmünd Liebert; Werner 7071 Böbingen Tischer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DK150375C; SU1090269A3; DK173580A; YU71980A; DD150781A5; FR2455195B1; DK150375B; ES8101205A1; ES490249A0; GB2048188B; JPS55156201A; BG41660A3; YU40945B; PL223847A1; AR224522A1; JPH0140235B2; IN153929B; GB2048188A; DE2917298A1; BR8002558A

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschiebereinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Anordnung von zwei Umfangsreihen von Verteilerlängsnuten an Drehschiebern von Rotationskolbenmaschinen ermöglicht eine exakte und mit nur geringen Leckverlusten behaftete Verteilersteuerung des Druckmittels zwischen den Verdrängerzellen der Rotationskolbenmaschine und den Druckräumen eines Servomotors. Derartige Anordnungen sind bekannt (z. B. DE-OS 25 11 308, DE-PS 14 80 720). Bei den bekannten Steuereinrichtungen dienen an den beiden Enden des Dreh-Schiebers angeordnete Bunde der Führung des Drehschiebers in dem Gehäuse. Für eine genaue Führung müssen diese Bunde eine bestimmte Länge aufweisen, die den Drehschieber in unvorteilhafter Weise verlängert Wegen in den, den Führungsbunden benachbarten

;3 Räumen herrschenden, unterschiedlich hohen Drücken kann es zu hydraulischen Klemmerscheinungen des Drehschiebers in dem Gehäuse kommen. Der Hauptnachteil der an den Führungsbunden anstehenden Differenzdrücke sind hohe Leckverluste. Diese Leckverluste sind besondes gravierend bei gegenüber früheren Lenkanlagen um etwa 70% erhöhten Arbeitsdrücken. Verstärkt werden die Leckspalte und damit die Leckverluste zwischen Drehschieber und Gehäuse dadurch, daß im Innenraum des Drehschiebers Rücklaufdruck herrscht, während der Drehschieber auf seinem äußeren Umfang über einen großen Teil seiner axialen Länge vom Arbeitsdruck der Lenkung beaufschlagt wird. Das hat zur Folge, daß sich der Durchmesser des Drehschiebers unter Druck verkleinert, die Weite der Dichtspalte vergrößert sich. Die Größe des Leckölstromes nimmt bei größer werdenden Dichtspalten mit der dritten Potenz zu.

Eine weitere Folge des im Innenraum des Schiebers herrschenden Rücklaufdruckes ist eine über den stirnseitigen Dichtspalten des Handpumpenrotors anstehende Druckdifferenz zwischen Arbeitsdruck und Rücklaufdruck. Auch hier können große Leckölströme auftreten. Außerdem kann eine derartige Druckdifferenz ein einseitiges Anlegen und hydraulisches Verklemmen des Handpumpenrotors an einer der Stirnflächen des Abschluß- oder des Zwischendeckels hervorrufen.

Andere, bekannte Anordnungen (DE-OS 15 50 557) vermeiden diesen Nachteil. Dabei wird der Steuereinrichtung das von einer Servopumpe geförderte Drucköl durch eine zentrale Axialbohrung zugeführt. Dadurch wird wohl der Handpumpenrotor von einer über seinen Dichtspalten anstehenden Druckdifferenz und der Drehschieber von einer zwischen seinem Innenraum und der äußeren l'mfangsfläche wirkenden Druckdifferenz befreit. Infolge der über den an den beiden Enden des Drehschiebers liegenden Führungsbunden anstehenden Druckdifferenz ist aber auch hier ein hydraulisches Verklemmen des Drehschiebers in der Ventilbüchse zu erwarten. Wegen der allgemein gültigen Forderung nach kurzbauenden Lenkungsteilen ist auch bei dieser Anordnung die Führung an den beiden Endbunden des Drehschiebers relativ kurz. Diese knappe Führungslänge wird durch die beim Betrieb der Steuereinrichtung auftretende Axialverschiebung des Drehschiebers weiter verkürzt und reicht nicht mehr aus.

Weiterhin hat diese bekannte Anordnung den Nachteil größeren Aufwandes, da für die Verteilersteuerung ein äußerer Drehschieber und für die Druckregelung und Umsteuerung ein innerer Axialschieber, also zwei Steuerschieber erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehschiebereinrichtung der genannten Art mit einem einteiligen Steuerschieber derart auszubilden, daß auch bei

einer kurzen Gesamtlänge eine ausreichend lange, druckausgeglichene und dadurch Leckagen verhindernde Führung des Drehschiebers im Gehäuse erreicht wird. Die Einrichtung soll auch bei hohen Betriebsdrükken ohne hydraulisches Verklemmen arbeiten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Anordnung je einer Umfangsreihe von Verteilerlängsnuten an den beiden Enden des Drehschiebers wird der axiale Bereich des Drehschiebers, in dem die Verteilerlängsnuten liegen, in vorteilhafter Weise zur Führung des Schiebers im Gehäuse verwendet. In den Verteilerlängsnuten herrscht entweder der von der Servopumpe gelieferte Druck oder aber der Druck des von der Handpumpe dosierten Arbeitsstromes, der im normalen Betrieb etwa gleich dem Förderdruck der Servopumpe ist. Da an den Stirnseiten des Drehschiebers ebenfalls der Förderdruck der Servopumpe herrscht, steht über den nur durch die Verteileriängsnuten unterbrochenen Füftrungsbundcn keine Druckdifferenz. Hydraulisches Verklemmer ist nicht möglich. Die Länge des Drehschiebers wird ausschließlich von für die Steuerfunktionen notwendigen Maßen bestimmt. Trotz einer gegenüber bekannten Einrichtungen verkürzten Baulänge wird dabei die Leckölmenge auf ein Minimum reduziert

Darüber hinaus ergibt sich als weiterer Vorteil, daß wegen der Verbindung des Innenraumes des Drehschiebers mit dem Zulaufkanal ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum und dem äußeren Umfang des Drehschiebers herbeigeführt ist. Eine Verformung des Drehschiebers durch unterschiedliche Druckbelastungen ist dadurch vermieden.

Im folgenden werden die Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Drehschiebereinrichtung mil schematischer Darstellung für die Anwendung in einer hydrostatischen Lenkeinrichtung,

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie 11—11 der Fig. 1,

Fig.3 den Querschnitt nach der Linie Hl-Hl der Fig. 1.

Ein innenverzahnter Zahnring 1 ist zwischen einem Deckel 2 und einem Umlenk-Zwischenring eines Gehäusemittelieiles 3, (im folgenden kurz »Gehäuse« genannt), angeordnet und mit diesem und einem weiteren Abschlußdeckel 4 durch Schrauben 5 fest verbunden. Ein einen Zahn wenige; als der Zahnring 1 aufweisendes, außenverzahntes Zahnrad 6 bildet mit dem Zahnring i zwischen den Zähnen der beiden Teile und den am Zahnrad 6 angrenzenden Stirnflächen des Dekkels 2 und des Gehäuses 3 Verdrängerzellen 7.

In einer Innenbohrung 3/4 des Gehäuses 3 ist ein hohl ausgebildeter Steuerdrehschieber 8 (im folgenden kurz »Drehschieber« genannt) koaxial zu einer Antriebswelle 9 drehbar gelagert. Der Drehschieber 8 ist über eine als Gelenkwelle 10 ausgebildete Gelenkkupplung drehfest mit dem Zahnrad 6 verbunden. Zwei Mitnehmerzapfen 11 und 12 dienen zur allseitig gelenkigen Verbindung zwischen Zahnrad 6, Gelenkwelle 10 und Drehschieber 8.

Der Drehschieber 8 ist über Steilgewindeprofile 13 gegenüber der Antriebswelle 9 axial verschiebbar und bis zu Anschlägen 14 begrenzt verdrehbar. Eine zwischen der Antriebswelle 9 und der Gelenkwelle 10 angeordnete Drehstabfeder 15 dient zur Mittenaenirierung des Drehschiebers 8.

Zur Druckanregelung und zur Druckmitteiverteilung ist das Gehäuse 3 und der Drehschieber 8 wie folgt ausgebildet: Eine zentrale Zulaufnut 16 ist an eine Servopumpe 17 angeschlossen und mit dem Innenraum 8Λ des Drehschiebers 8 und mit zwei den Stirnseiten des Drehschiebers 8 benachbarten Räumen 85, 5C durch einen Zulaufkanal 18 verbunden. Zwei der Zulaufnut 16

ίο benachbarte Rücklaufnuten 19 und 20 stehen mit einem Druckmittelbehälter 21 in Verbindung. Je eine neben den Rücklaufnuten 19 und 20 liegende Zylindernut 22 bzw. 23 ist mit einem der beiden Zylinderräume 24 bzw. 25 eines Servomotors 26 verbunden. Auf der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers 8 sind in bekannter Weise Ringnuten angeordnet, die in Neutralstcllung des Drehschiebers 8 einen nahezu drucklosen Umlauf des Druckmittels von der Servopumpe 17 zu dem Druckmittelbehälter 21 gestatten und in axial verschobener Stellung des Drehschiebers 8 den freien Durchfluß absperren und eine der beiden Zylindc-nuten 22 bzw. 23 mit einer der beiden Rücklaufnuten ':9 bzw. 20 in Verbindung bringen.

An den Enden des Drehschiebers 8 sind zwei Umfangsreihen 27 und 28 von gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Verteilerlängsnuten 29 bzw. 30 angeordnet. Die Verteilerlängsnuten 29 und 30 sind in beiden Richtungen axial begrenzt und bilden mit ihren Abschlußkanten Steuerkanten, die mit den ihnen benachbarten Gehäusenuten zusammenwirken. Dk: Verteilerlängsnuten 29 und 30 der beiden Umfangsreihen 27 und 28 sind zueinander um eine halbe Zahnteilung des Zahnrades 6 verdreht angeordnet.

Der Drehschieber 8 weist auf seiner inneren Mantelfläche außer zwei für die Aufnahme des Mitnehmerzapfens 11 notwendigen, durchgehenden Längsnuten 31 und 32 noch ein durchgehendes Innenprofil mit Nuten 33 für die Druckmitteldurchführung von dem Zulaufkanal 18 zu der einen Umfangsreihe 28 der Verteilerlängsnuten 30 auf.

Die Verteilerlängsnuten 29 und 30 sind in NeutralstelluPj' des Drehschiebers 8 abgesperrt. In den Lenkstellungen des Drehschiebers 8 sind die Verteilerlängsnuten 29 der einen Umfangsreihe 27 je nach der Lenkrichtung mit dem Zulaufkanal 18 bzw. mit der Zylindei nut 22 und die Verteilerlängsnuten 30 der andere»· Umfangsreihe 28 mit der Zylindernut 23 bzw. mit dem Zulaufkanal 18 verbunden.

Die Verbindung von den Verdrängerzellen 7 zu den Verteilerlängsnuten 29 und 30 erfolgt über Umlenkkanäle 34, Axialkanäle 35 und zwei Systeme von Steueröffnungen 36 und 37. Die Ausbildung der Umlenkkanäle 34 und der Axialkanäle 35 ist allgemein bekannt, z. B. ajs der DE-OS 27 18 148 und wird als nicht erfindungswesenthch nicht näher beschrieben. Die Anzahl der Axialkanäle 35 entspricht der Anzahl der Zahnlücker, des Zahnringes 1.

Die Steueröffnungen 36 und 37 sind als Bohrungen ausgebildet, die von den Axialkanälen 35 ausgehen und

bo in die Innenbohr .,ng 3/4 des Gehäuses 3 einmünden. Dabei geh?n jeweils von einer Axialbohrung 35 zwei Steueröffnungen 36 und 37 aus, beispielsweise von dem Axialkanal 35Λ die Bohrungen 36/4 und 37/4. Die eine Bohrung 36.4 führt zu der einen Umfangsreihe 27 von

b5 Verteilerlängsnuten 29, die andere Bohrung 374 führt zu der anderen Urr.ffngsreihe 28 von Verteilerlängsnuten 30. Die Achsen der Bohrungen 36 und 37 verlaufen unter einem spitzen Winkel zur Achse der lnnenboh·

rung 3/4. Dadurch lassen sich die Steueröffnungen 3<i und 37 leicht durch Bohren von den Stirnseiten des Gehäuses 3 herstellen.

Die Verteilerlängsnuten 29 und 30 jeder Umfangsrei·· he 27 und 28 bilden mi· ihren, ihre axiale Länge begren· zcnden Kanten Steuerkanten 38,39,40 und 41. Die bei den Stirnflächen 42 und 43 des Gehäuses 3 bilden mil: dessen Innenbohrung 3/4 Steuerkanten 44 und 45. Die äußeren Steuerkanten 39 und 40 der Vertcilerlängsnuten 29 und 30 arbeiten mit den Steuerkanten 44 und 43 des Gehäuses 3 derart zusammen, daß bei einer Axialverschiebung des Drehschiebers 8 in der einen Richtung (in Fi g. I nach oben) die Verteilerlängsnuten 29 an den stirnseitigen Raum 80und die Verteilerlängsnuten 30 an die Zylindernut 23 angeschlossen und jeweils von dei ZylindernuJ 22 bzw. dem stirnseitigen Raum SC getrennt sind, flei einer Verschiebung des Drehschiebers 8 in der entgegengesetzten Richtung (in Fig. 1 nach unten) -werden die Verbindungen und Trennungen entsprechend urngekehrt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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JO

J5

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Claims

Patentansprüche:

1. Drehschiebereinrichtung zur Steuerung eines hydrostatischen Servoantriebs, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem gehäusefesten, innenverzahnten Zahnring und einem in diesem gelagerten, außen verzahnten, einen Zahn weniger als dieser aufweisenden Zahnrad, das über eine, ein begrenztes Verdrehspiel aufweisende Gelenkkupplung mit einer An- oder Abtriebswelle der Maschine und über eine drehfeste Mitnahmeverbindung mit einem in einer Innenbohrung des Gehäuses axial verschiebbar gelagerten Drehschieber verbunden ist, wobei zwischen den Zahnprofilen von Zahnring und Zahnrad gebildete Verdrängerzellen über im Gehäuse angeordnete, in ihrer Anzahl der Anzahl der Zahnlücken des Zahnringes entsprechende und in diese einmündende Axialkanäle und über in die Innenbohrung des Gehäuses einmündende Steueröffnungen mit dem Drehschieber verbunden sind, der auf seinem äußeren Umfang zwei -mit einer Druckölzulaufnut und mit zwei an einen Servomotor anschließbaren Zylindernuten zusammenwirkende und an die jeweiligen Saug- bzw. Druckkammern der Maschine bzw. an den Servomotor anschließbaie und in einem axialen Abstand voneinander liegende Umfangsreihen von axial begrenzten Verteilerlängsnuten besitzt, wobei je eine Umfangsreihe von Verteilerlängsnuten benachbart zu einer der beiden Zylindernuten angeordnet ist und wobei die Anzahl der Verteilerlängsnuten jeder Umfangsreihe d~- Anzahl der Zähne des Zahnrades entsprich', dadurch gekennzeichnet, daß je eine Umf ngsreihe (27,28) von Verteilerlängsnuten (29, 30) an einem Ende des Drehschiebers (8) angeordnet ist, und daß der Innenraum (SA) des Drehschiebers (8) und zwei stirnseitig an den Drehschieber (8) angrenzende Räume (85, SC) mit einem von einer Servopumpe (17) mit Druckmittel versorgten Zulaufkanal (18, ISA) verbunden sind.

2. Drehschiebereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerlängsnuten (29, 30) jedes Systems (27, 28) mit ihren, ihre axiale Länge begrenzenden Kanten Steuerkanten (38, 39; 40,41) bilden, die bei axialer Verschiebung des Drehschiebers (8) die Verteilerlängsnuten (29, 30) an die stirnseitigen Räume (8ß, SC) und an die Zylindernuten (22,23) anschließen bzw. von diesen trennen.

3. Drehschiebereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (42, 43) des Gehäusemittelteiles (3) mit dessen Innenbohrung (3A) Steuerkanten bilden, die mit den Steuerkanten (39 und 40) der Verteilerlängsnuten (29, 30) zusammenarbeiten.

4. Drehschiebereinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnungen (36, 37) von radial von der Innenbohrung (3A) des Gehäuses (3) zu dessen Längsachse in einem spitzen Winkel zu den Axialkanälen (35) verlaufenden Bohrungen gebildet sind.