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Titel der Erfindung
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Hydrostatische Lenkeinrichtung Anwendunggebietder Erfindung Die Erfindung
bezieht sich auf hydrostatische tenkeinrichtungen. Derartige Geräte werden in vollhydraulischen
Lenksystemen eingesetzt und dienen vorzugsweise zum Lenken von schweren, langsamfahrenden
Fahrzeugen.
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Charakteristik der bekannten Lösungen Eydrostatische Lenkeinrichtungen
mit Drehschieberventil und Orbit-Verdränger nach der US-PS 29 84 215 sind seit langem
bekannt und werden in großen Stückzahlen produziert.
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Diese Lenkeinrichtungen haben allOenein den Nachteil einer groben
Geräuschentwicklung.
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Diese Geräusche entstehen in der Hauptsache an den Kurzschluf3bohrungen
der Eingangsdrossel auf Grund der hohen Druckdifferenzen, Diese Druckdifferenzen
und damit die Geräusche nehmen mit dem Drehwinkel zu.
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Zur Verringerung der Strömungsgeräusche wird in der AS 21 56 840 vorgeschlagen,
zumindest den zuletzt schließenden Kurzschlußlöcherpaaren eine Drosselkammer nachzu3chalten.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil der Erhöhung der Druckverluste bei unbetätigter
Lenkung und damit einer Ölerwarmung und Energieverschwendung. Außerdem kann kein
optimaler Nachstaudruck und damit eine marx. Geräuschsenkung erreicht werden.
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Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist die Beseitigung bz. erhebliche
Senkung von Strömungsgeräuschen, ohne Beeinträchtigung der Funktionseigenschaften.
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Darlegung des eisens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, den über den Kurzschluß pfad zum Ablauf führenden Teilstrom derart zu
beeinflussen, daß in jeder Lenkstellung die für die Geräuschenticklung maßgebliche
Strömungsgeschwindigkeit über der Eingangsdrossel in vorbestimmten Grenzen gehalten
wird.
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Erfindungsgczäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in bekannter
Weise die Eingangsdrossel durch Radialbohrungen in der Steuerhülse und im Steuerkolben
gebildet wird. Stromabwärts, auf der dem Verdrängersystem abgewandten Seite des
Steuersystems sind ebenfalls in der Steuerhülse und im Steuerkolben radiale Kanäle
angeordnet, die im Zusammenwirken eine Nachstaudrossel bilden. Die Radialbohrungen
der Eingangsdrossel und die radialen Kanäle der Nachstaudrossel haben in der Neutralstellung
jeweils ihre größten Querschnitte.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes bestehen
die axialen Kanäle der Nachstaudrossel aus mindestens einer Reihe Bohrungen, die
gleichmäßig am Umfang verteilt sind.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung besteht die Nachlaufdrossel
zusätzlich oder ausschließlich aus den radialen Öffnungen, die sich durch die Gestalt
der Flachformfeder und ihrer bekannten Anordnung im Steuersystem ergeben.
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Auf Grund der Anordnung der Nachstaudrossel und Eingangsdrossel verhalten
sich ihre Querschnitte über den Verstellweg proportional zueinander.
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Bei Neutralstellung des Steuerventils besteht somit ein freier Durchfluß
von der Pumpe zum Tank. Bei einem niedrigen Druckgefälle über der Eingangsdrossel
erfolgt ein entsprechend geringer Nachstau an der Nachstaudrossel, bei hohem Druckgefälle
über der Eiagangsdrossel ein entsprechend höherer Nachstau an der Nachstaudrossel0
Vorteilhafterweise werden somit durch die den Eurzschlußbohrungen nachgeschaltete
Drossel in der Neutralstellung des Steuerventiles keine zusätzlichen
Druckverluste
verursacht und gleichzeitig beim Servolenkbetrieb der für die max. Geräuschsenkung
optimale Nachstau bei jeder Lenkdrehzahl und jedem Druckgefälle gewährleistet.
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Äusführungsbeispiel Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1: Schemadarstellung
eines hydrostatischen Lenkkreislaufes Fig. 2: Schnittdarstellung der hydrostatischen
Lenkeinrichtung Fig. 3: Schnittdarstellung von Steuerkolben und Steuerhülse der
hydrostatischen Lenkeinrichtung entlang der Linie A-A der Fig. 2 Fig. 4: Schnittdarstellung
von Steuerkolben und Steuerhülse der hydrostatischen Lenkeinrichtung in ausgelenktem
Zustand entlang der Linie A,-A der Fi. 2 Fig. 5: Steuerhülse der hydrostatischen
Lenkeinrichtung Fig. 6: Steuerkolben der hydrostatischen Lenkeinrichtung Fig. 7:
Schnittdarstellung der Druckverläufe an der Eingangs- und Nachstaudrossel Ein einfacher
hydrostatischer Lenkkreislauf gemäß der Fig. 1 besteht im allgemeinen aus einem
Behälter 1, einer Servopumpe 2, einem Druckbegrenzungsventil 3, der hydrostatischen
Lenkeinrichtung 4 und dem Stellmotor 5.
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Die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung 4 nach Fig. 2
besteht
aus einem Gehäuse 6, das einen Steuerkolben 7 und eine Steuerhülse 8 aufnimmt.
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Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8 werden durch Flachformfedern 9 gegeneinander
zentriert.
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Die axiale Abstützung von Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8 erfolgt
durch ein Lager 10.
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Eine Nabenverzahnung 11 des Steuerkolbens 7 dient zur Einleitung des
Lenknomentes. Ein Stift 12 begrenzt das Radialspiel von Steuerkolben 7 und Steuerhülse
8.
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Eine Antriebswelle 13 ist mit dem Verdrängersystem 14 verbunden, das
im wesentlichen aus einem innenverzahnten Außenring 15 und einem außenverzahnten
Läuferrad 16 besteht. Das Verdrängersystem 14 wird axial von einer Anlaufscheibe
17 und einem Deckel 18 begrenzt.
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Die Befestigung am Steuersystem 19 übernehmen Zylinderschrauben 20.
Die Lenkeinrichtung 4 besitzt vier Fluidanschlüsse, den Zulaufanschluß 21, den Ablaufanschluß
22, den Anschluß 23 für das Steueröl bei Rechtsdrehung und den Anschluß 24 für das
Steueröl bei Linksdrehung.
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Die Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A der hydrostatischen
Lenkeinrichtung 4 nach Fig. 2.
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Der innere Hohlraum 25 des Steuerkolbens 7 ist über die durch Flachformfedern
9 begrenzten Räume 26 mit dem Ablaufanschluß 22 verbunden.
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Die Fig. 4 stellt ebenfalls einen Schnitt entlang der Linie A-A nach
Fig. 2 dar, wobei der Steuerkolben 7 und die Steuerhülse 8 um den Winkel bt aus
ihrer neutralen Lage verschoben sind. Dadurch sind die Räume 26 zu Räumen 26a verkleinert.
Die Steuerhülse 8 der hydrostatischen Lenkeinrichtung
4 nach Fig.
5 besitzt verdrängerseitig 2 Reihen von Eingangsdrosselbohrungen 27, und eine Reihe
von Zulaufbohrungen 28.
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Die Kommutatorbohrungen 29 stellen über radiale Bohrungen 30 und
axiale Bohrungen 31 im Gehäuse 6 die hydraulische Verbindung zum Verdrängersystem
14 her. 2 Reihen von Zylinderbohrungen 32 sind mit dem Anschluß 23 für das Steueröl
bei Rechtsdrehung und 2 Reihen Zylinderbohrungen 33 sind mit dem Anschluß 24 für
das Steueröl bei Linksdrehung verbunden. Die Bohrungen 34 dienen zur Aufnahme des
Stiftes 12.
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An dem Verdrängersystem 14 abgewandten Ende der Steuerhülse 8 befinden
sich iVachstaudrosselbohrungen 35 und Ablaufbohrungen 36.
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Im Steuerkolben 7 nach Fig. 6 befinden sich analog zur Steuerhülse
8 Eingangsdrosselbohrungen 37, bei deren zusammenwirken eine Veränderung des Durchflußquerschnittes
vom Zulaufanschluß 21 zum inneren Hohlraum 25 des Steuerkolbens 7 möglich ist. Zulaufschlitze
38 übernehmen die Verbindung vom Zulaufanschluß 21 zu den Kommutatorbohrungen 29
der Steuerhülse 8. Zylinderschlitze 33 bewirken die Verbindung der Kommutatorbohrungen
29 mit den Zylinderbohrungen 32, 33 der Steuerhülse 8 und Ablaufschlitze 40 die
Verbindung der Zylinderbohrungen 32, 33 mit den Ablaufbohrungen 36 der Steuerhülse
8.
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Die keglige Bohrung 41 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Stift 12
das marx. Verdrehspiel von Steuerkolben 7 und Steuerhülse 8.
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achstaudrosselbohrungen 42 regeln im Zusammenwirken
mit
den Räumen 26 den Dur chfluß querschnitt vom Innenraum 25 des Steuerkolbens 7 zum
Ablaufanschluß 22.
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Bei nichtbetätigter Lenkung sind der Steuerkolben 7 und die Steuerhülse
8 durch die Wirkung der Flachformfedern 9 gegeneinander .zentriert.
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Das Fluid fließt vom Zulaufanschluß 21 über die Eingang3drosselbohrungen
27 in der Steuerhülse 8 und die Eingangsdrosselbohrungen 37 im Steuerkolben 7 in
den Hohlraum 25 des Steuerkolbens. Von dort gelangt das 01 über Nachstaudrosselbohrungen
36 und 42 sowie Räume 26 zum Ablaufanschluß 22 des Lenkaggregates. Die genannten
Durchfluß querschnitte sind so bemessen, daß ein nahezu ungedrosselt er Durchlauf
möglich ist.
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Durch die Drehung des Steuerkolbens 7 z.B. nach rechts und bei Vorhandensein
eines Lenkwiderstandes erfolgt in Abhängigkeit vom anliegenden Zulaufstrom und der
Drehgeachwindigkeit eine relative Verstellung von Steuerkolben 7 und Steuerhülse
8 gegen die Kraft der Flachformfedern 3. Dabei wird die Überdeckung der Eingangsdrosselbohrungen
27 und 37, und Aachstauirosselbohrungen 35 und 42 soweit verringert und die Größe
der Räume 26 verkleinert bis der erforderliche Lenkdruck am Zulaufanschluß 21 anliegt.
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Das Fluid teilt sich in einen 1. Teilstrom1 der durch Zulaufbohrungen
28 in der Steuerhülse 8 zu Zulaufschlitzen 38 im Steuerkolben geführt wird und über
Kommutatorbohrungen 29 der Steuerhülse 8 und radiale Bohrungen 30 und axiale Bohrungen
31 im Gehäuse zum Verdrängersystem 14 fließt.
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Durch die wirkung des bekannten Kommutatorsystem gelangt das im Verdrängersystem
dosierte Öl über die beschriebenen axialen Bohrungen 31, radialen Bohrungen 30 und
Kommutatorbohrungen 29 zu Zylinderschlitzen 39 im Steuerkolben 7.
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Bei der zu beschreibenden Rechtsdrehung gelangt das Öl über Zylinderbohrungen
32 der Steuerhülse 8 und den rechten Steuerölanschluß 23 zum Stellmotor 5, dessen
Kolben entsprechend bewegt wird.
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Das vom Stellmotor abfließende Öl kommt zum linken Zylinderanschluß
24, Zylinderbohrungen 33 der Steuerhülse 8, Ablaufschlitzen 40 des Steuerkolbens
7, Ablaufbohrungen 36 der Steuerhülse 8 und verläßt die Lenkeinrichtung 3 über den
Ablaufanschluß 22. Der 2. Teilstrom wird durch das nichtdosierte Fluid gebildet.
Es fließt über die sich teilweise verdeckenden Bohrungen 27 in der Steuerhülse 8
und 37 im Steuerkolben 7, welche die Eingangsdrossel bilden, in den Hohlraum 25.
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Von dort fließt es über sich ebenfalls teilweise verdeckende Bohrungen
42 im Steuerkolben 7 und 35 in der Steuerhülse 8 sowie über Räume 26 zum Ablaufanschluß
22.
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Die genannten Bohrungen 42 und 35 und die Räume 26 bilden dabei die
Nachstaudrossel.
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Der am Zulaufanschluß anliegende Druck ergibt sich als Summe der Druckdifferenzen
von Eingangsdrossel und Nachstaudrossel.
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Die Querschnitte der Eingangsdrossel und Nachstaudrossel sind so ausgelegt,
daß sich die Druckdifferenzen in Abhängigkeit vom Verstellweg proportional verändern.
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Dabei ist die Druckdifferenz über der Eingangsdrossel größer als die
über der Nachstaudrossel. An beiden Drosseln wird jedoch die kritische Strömungsgeschwindigkeit,
welche zur Kavitation und damit zu Geräuschen führt, nicht überschritten.
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Die Fig. 7 zeigt schematisch den Verlauf der Druckdifferenzen d p
in Abhängigkeit vom Auslenkwinkel.
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Dabei bildet d pa die Druckdifferenz über der Eingangsdrossel und
d P2 die Druckdifferenz über der Nachstaudrossel aus deren Summe sich J p ges. als
Druckdifferenz vom Zulaufanschluß 21 zum Ablaufanschluß 22 ergibt.
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AuBstellunæ der verwendeten Besugszeichen 1 Behälter 2 Servopumpe
3 Druckbegrenzungsventil 4 Lenkeinrichtung 5 Stellmotor 6 Gehäuse 7 Steuerkolben
8 Steuerhülse 9 Blachformfedern 10 Lager 11 Nabenverzahnung 12 Stift 13 Antriebswelle
14 Verdrängersystem 15 Außenring 16 Läuferrad 17 Anlaufscheibe 18 Deckel 19 Steuersystem
20 Zylinderschrauben 21 Zulaufanschluß 22 Ablaufanschluß 23 Steuerölanschluß rechts
24 Steuerölanschluß links 25 Hohlraum 26 Räume 26a Räume 27 Eingangsdrosselbohrungen
28 Zulaufbohrungen 29 Kommutatorbohrungen 30 radiale Bohrungen 31 axiale Bohrungen
32 Zylinderbohrungen
33 Zylinderbohrungen 34 Bohrungen 35 Nachstaudrosselbohrungen
36 Ablaufbohrungen 37 Eingangsdrosselbohrungen 38 Zulaufschlitze 39 Zylinderschlitze
40 Ablaufschlitze 41 kegl. Bohrung 42 Nachstaudrosselbohrungen