DE3635162C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für eine
hydrostatische Lenkeinrichtung o.dgl., nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Ein Steuergerät dieser Art mit Bypass-Drossel ist aus
US-PS 40 96 883 bekannt. Die Drehschieberanordnung weist
dort eine äußere und eine innere Hülse auf. Die Steueröffnungen
werden durch die in den Umfangsflächen der
beiden Hülsen liegenden Querschnitte von Bohrungen,
Nuten u. dgl. gebildet. Hinter der ersten Drossel geht
eine Lastdruckleitung ab. Der jeweilige Lastdruck dient
dazu, den Pumpendruck lastabhängig zu steuern und ein
Prioritätsventil zu betätigen.
Das Steuergerät ist im wesentlichen vom "closed center"-
Typ und weicht hiervon nur dadurch ab, daß in der Neutralstellung
eine durch die Bypass-Drossel begrenzte
Druckflüssigkeitsmenge, beispielsweies 5% der maximalen
Durchflußmenge, durch das Steuergerät geleitet wird.
Hiermit werden die Teile des Steuergeräts auf einer
angemessenen Temperatur gehalten. Es ist daher nicht
möglich, daß Verklemmungen auftreten, wenn sich bei
einer Inbetriebnahme nach einer längeren Abkühlungsperiode
die Drehschieberanordnung schneller erwärmt
als das Gehäuse. Die ständige Strömung durch das Steuergerät
hat den weiteren Vorteil, daß der Schieber im
Prioritätsventil die zum Steuergerät führende, gesteuerte
Öffnung minimal geöffnet hält. Das System ist daher
sofort regelbereit, wenn die Drehschieber-Ventilanordnung
des Steuergeräts aus der Neutralstellung verlagert wird.
Es tritt somit kein Totgang auf, der vom Kunden als
sogenannter "harter Punkt" beim Drehen des Steuergeräts
als unangenehm empfunden wird.
Im bekannten Fall wird die Bypass-Drossel durch zwei
Steueröffnungen verwirklicht, die durch die Mündungen
einer Schrägbohrung in der äußeren Hülse und einer Radialbohrung
in der inneren Hülse gebildet sind. Schon
in der Neutralstellung treten störende Geräusche auf.
Da die zur Erzeugung dieser Bohrungen erforderlichen
Bohrer einen bestimmten Mindestdurchmesser haben müssen,
ergibt sich eine verhältnismäßig große Breite der Steueröffnungen
in Umfangsrichtung. Daher steht die Bypass-
Drossel noch offen, wenn die erste Drossel im Zulauf
zum Lenkmotor bereits geöffnet hat. Bei lastabhängig
gesteuertem Pumpendruck steigt daher der Lastdruck und
mit ihm der Pumpendruck an, solange die Bypass-Drossel
noch nicht geschlossen ist. Der höhere Druck führt zu
starken Geräuschen. Außerdem bedarf es eines verhältnismäßig
großen Drehwinkels, um die Bypass-Drossel zu schließen.
Ferner ist ein Steuergerät bekannt (DE-PS 28 35 815),
bei dem ein Drehschieber, der außen mit Steuernuten
versehen ist, mit einer Gehäusebohrung zusammenwirkt,
die an der Innenseite mit Steuernuten versehen ist.
In der Neutralstellung sind die im Zulauf liegende erste
Drossel und die im Rücklauf liegende zweite Drossel
geöffnet und eine Kurzschlußleitung verbindet den pumpenseitigen
mit dem behälterseitigen Anschluß. Nach Drehung
aus der Neutralstellung wird die Kurzschlußleitung geschlossen
und in den Rücklaufpfad die Reihenschaltung
von zwei Drosseln, die je durch eine Bohrung gebildet
sind, eingeschaltet. Hierdurch lassen sich Zischgeräusche
an den Steuerkanten vermindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät
der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem -
gleiche Drosselverhältnisse vorausgesetzt - die Geräuschbildung
geringer ist und das Schließen schon nach einem
kleineren Drehwinkel erfolgt.
Durch die Hintereinanderschaltung zweier Drosselstellen
ergibt sich bei gleichem Drosselwiderstand eine erhebliche
Herabsetzung der Geräuschbildung. Der Aufbau erlaubt
es auch, die Bypass-Drossel schon nach einer sehr kleinen
Drehung aus der Neutralstellung vollständig zu schließen.
Denn hierfür kommt es lediglich auf die Breite des Überbrückungsraumes
und die Breite des Steges zwischen den
gegeneinander versetzten Steuernuten an. Die Herstellung
der Steuernuten und des Überbrückungsraums kann
mit hoher Präzision erfolgen. Falls es gewünscht wird,
kann auch der Drosselwiderstand der Bypass-Drossel erhöht
werden, so daß bei einem gegebenen Pumpendruck die Durchflußmenge
durch das Steuergerät reduziert werden kann.
Insbesondere ist es nach Anspruch 2 möglich, das Schließen
vorzunehmen, ehe die erste und gegebenenfalls die
zweite Drossel öffnet und der Pumpendruck ansteigt.
Auch dies verringert die Geräuschbildung.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 wird für den
größten Teil der ersten Steuernut kein zusätzlicher
Platz benötigt. Über die dem Steg zugeordnete Bohrung
ist in der Neutralstellung eine sichere Verbindung zum
pumpenseitigen Anschluß gewährleistet.
Der im Anspruch 4 erwähnte Schlitz stellt unmittelbar
die Verbindung zum behälterseitigen Anschluß her.
Die Maßnahme des Anspruchs 5 ergibt eine axial kurze
Bauweise. Der Überbrückungsraum kann dann axial kurz
gehalten werden.
Die Bohrung gemäß Anspruch 6 läßt sich auch am Innenumfang
der äußeren Hülse anbringen, wenn sie nahe der
Stirnseite angeordnet ist und leicht schräg gebohrt
wird.
Mit der Weiterbildung des Anspruchs 7 ist es möglich,
die Bypass-Drossel so anzubringen, daß praktisch kein
zusätzlicher Raum benötigt wird.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 8 wird das für die
Bypass-Drossel angewendete Grundprinzip auch für die
Entlastungsdrossel benutzt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung
dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß
zu verbessernden Steuergeräts,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Steuergerät,
Fig. 3 eine Draufsicht, teilweise aufgebrochen, der
äußeren Hülse der Drehschieberanordnung,
Fig. 4 den Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3,
Fig. 5 den Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 3,
Fig. 6 eine Abwicklung des äußeren Umfangs der äußeren
Hülse,
Fig. 7 eine Abwicklung des äußeren Umfangs der inneren
Hülse und
Fig. 8 in einem Diagramm die Öffnungsflächen der Drosseln
über dem Drehwinkel.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Steuergerät 1 zur Betätigung
eines Lenkmotors 2, der mit zwei Lenkmotoranschlüssen R
und L verbunden ist. Ein pumpenseitiger Anschluß P ist
über ein Rückschlagventil 2′ und den CF-Anschluß eines
Prioritätsventils 3 mit einer Pumpe 4 verbunden. Ein
behälterseitiger Anschluß T ist mit einem Behälter 5
verbunden. Eine im Steuergerät 1 enthaltene Drehschie
ber-Ventilanordnung wird einerseits durch ein Lenkhand
rad 6 und andererseits durch einen Meßmotor 7 beeinflußt.
Im Hauptstrompfad sind insgesamt fünf Drosseln vorgesehen,
nämlich die Drosseln A 1 bis A 4 im Vorlauf zum Lenkmotor 2
und die Drossel A 5 im Rücklauf. Die Vielzahl der Drosseln
ist erforderlich, weil sowohl im Vorlauf als auch im
Rücklauf gedrosselt werden soll, weil die Motoranschlüs
se R und L in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenk
handrades 6 mit dem pumpenseitigen Anschluß P und dem
behälterseitigen Anschluß T verbunden werden und weil
auch die Durchflußrichtung der zum Lenkmotor 2 strömenden
Flüssigkeit durch den Meßmotor 7 drehrichtungsabhängig
erfolgen muß. Die Drosseln A 1, A 4 und A 5 sind in der
Neutralstellung geschlossen. Es handelt sich insoweit
um eine "closed-center, non-reaction"-Lenkeinheit. An
einem Punkt 8 hinter der ersten Drossel A 1 zweigt eine
Lastdruckleitung 9 ab, über die ein Drucksignal LS abge
leitet wird, das im Betrieb des Lenkmotors dem Lastdruck
entspricht. Der Lastdruck, der mit Hilfe eines Überström
ventils 10 auf einen Maximalwert begrenzt wird, steuert
einerseits eine Stellvorrichtung 11 der Pumpe 4, die
beispielsweise eine änderbare Verdrängung besitzt, um
die Pumpenleistung dem Bedarf anzupassen, und wird ande
rerseits einem Druckraum 12 des Prioritätsventils 3 zuge
führt. Dort wirkt der Lastdruck zusammen mit einer Fe
der 13 auf einen Schieber 14, dessen gegenüberliegende
Stirnseite durch den Eingangsdruck PP im Druckraum 15
beaufschlagt wird. Der Eingangsdruck wird daher dem Last
druck LS so nachgeführt, daß die Durchflußmenge im wesent
lichen nur von der Öffnungsweite der Drossel A 1, nicht
aber vom Lastdruck abhängt. Über den Ausgang EF des Prio
ritätsventils 3 können weitere Verbraucher angeschlossen
werden.
Zwischen den Punkt 8 und den behälterseitigen Anschluß T
ist eine Entlastungsdrossel 16 geschaltet, die in der
Neutralstellung geöffnet, im übrigen aber geschlossen
ist. Sie sorgt dafür, daß der Lastdruck LS sofort auf
den Behälterdruck absinkt, wenn das Steuergerät die Neu
tralstellung erreicht. Zwischen pumpenseitigen Anschluß P
und behälterseitigen Anschluß T ist eine Bypass-Drossel 17
geschaltet, die in der Neutralstellung öffnet, im übrigen
aber geschlossen ist. Über sie strömt, wenn das Steuerge
rät die Neutralstellung einnimmt, eine vorbestimmte klei
ne Menge warmer Druckflüssigkeit, die das Steuergerät
auf einer erhöhten Temperatur hält. Die Menge richtet
sich nach dem Drosselwiderstand der Bypass-Drossel und
dem Eingangsdruck PP, der nicht höher sein kann als es
der Kraft der Feder 13 im Prioritätsventil 3 entspricht.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 2
bis 7 näher erläutert. Das Steuergerät 1 weist ein Gehäu
se 18 mit angesetztem Meßmotor 7 und einer Stirnplatte 20
auf. Der pumpenseitige Anschluß P und der behälterseitige
Anschluß T sind an der Oberseite vorgesehen. Die Lenkmo
toranschlüsse R und L sind nur angedeutet. Der Meßmotor 7
besteht aus einem feststehenden Zahnring 21 mit Innenver
zahnung und einem drehenden und kreisenden Zahnrad 22
mit Außenverzahnung, zwischen denen Verdrängerkammern 23
vorgesehen sind.
In einer Gehäusebohrung 24 befindet sich eine Drehschie
ber-Ventilanordnung 25. In dieser Bohrung sind nebeneinan
der vorgesehen: eine Ringnut 26, die mit dem behältersei
tigen Anschluß T verbunden ist, eine Ringnut 27, die
mit dem einen Lenkmotoranschluß L verbunden ist, eine
Ringnut 28, die mit dem anderen Lenkmotoranschluß R ver
bunden ist, eine Reihe von Steueröffnungen 29, die je
über einen Axialkanal 30 mit einer Verdrängerkammer 23
verbunden sind, und eine Ringnut 31, die mit dem Pumpen
anschluß P verbunden ist.
Die Ventilanordnung 25 besitzt eine Außenhülse 32 und
eine Innenhülse 33. Die Außenhülse 32 ist drehfest mit
dem Zahnrad 22 des Meßmotors 7 verbunden, und zwar über
einen Stift und eine Gelenkwelle 34. Die Innenhülse 33
ist mit einer Kupplung 35 zur Verbindung mit dem Lenkhand
rad 6 versehen und daher drehfest mit diesem verbindbar.
Die beiden Hülsen können gegen die Kraft von radialen
Blattfedern 36 aus einer Neutralstellung nach beiden
Richtungen um einen vorbestimmten Drehwinkel relativ
zueinander verdreht werden.
Wie insbesondere die Fig. 3 und 6 zeigen, weist die Außen
hülse 32 von rechts nach links eine Ringnut 37 mit Bohrun
gen 38, eine Ringnut 39 mit Bohrungen 40, eine Reihe
von Bohrungen 41, eine Doppelreihe von Bohrungen 42,
eine Doppelreihe von Bohrungen 43, Löcher 44 für den
Durchtritt des Stiftes zur Verbindung mit der Gelenk
welle 34 sowie Verbindungsöffnungen 45 auf.
Wie aus den Fig. 2 und 7 ersichtlich ist, sind im Innen
schieber 33 von rechts nach links kürzere Axialnuten 46
und längere Axialnuten 47 alternierend in einer Reihe
angeordnet und mit einer Ringnut 48 verbunden, von der
weitere Axialnuten 49 ausgehen. Sie überlappen sich teil
weise mit Axialnuten 50, die durch eine Ringnut 51 mitein
ander verbunden sind. Und diese überlappen sich teilweise
mit Axialnuten 52, von denen einige einen Durchbruch 53
für den Stift besitzen. Beide Hülsen haben ferner Ein
schnitte 54 und 55 für die Blattfedern 36.
Wie man bei gemeinsamer Betrachtung der Fig. 6 und 7
erkennen kann, bilden die Bohrungen 40 und die Axialnuten
46, 47 die Drossel A 1, die Axialnuten 49 in Verbindung
mit jeder zweiten Bohrung 41 die Drossel A 2, die Axialnu
ten 50 in Verbindung mit den jeweils anderen Bohrungen 41
die Drossel A 3, die Axialnuten 50 drehrichtungsabhängig
mit den Bohrungen 42 oder 43 die Drossel A 4 und die Axial
nuten 52 in Verbindung mit den jeweils anderen Bohrungen
43 bzw. 42 die Drossel A 5. Denn die Bohrungen 40 stehen
über die Ringnut 31 mit dem pumpenseitigen Anschluß P
in Verbindung. Die Bohrungen 41, die in der doppelten
Anzahl der Zähne des Zahnrades 22 vorhanden sind, bilden
mit den Steueröffnungen 29, die in der Zahl der Zähne
des Zahnringes 21 vorhanden sind, ein Verteilerventil
für den Meßmotor 7. Die Bohrungen 42 und 43 stehen je
weils mit einem Lenkmotoranschluß R und L in Verbindung.
Die Axialnuten 52 sind über einen an dieser Stelle zwi
schen den Hülsen vorgesehenen Spalt 55 und die Verbin
dungsöffnungen 45 mit dem behälterseitigen Anschluß T
verbunden.
Die Bypass-Drossel 17 ist wie folgt aufgebaut: Am äußeren
Umfang der inneren Hülse 33 ist eine erste axiale Steuer
nut 56 und in Umfangsrichtung daneben eine zweite, als
durchgehender Schlitz ausgebildete axiale Steuernut 57
vorgesehen. Beide sind durch einen Überbrückungsraum
in Form einer schrägen einseitig verschlossenen Bohrung 58 in der Neutralstellung
miteinander verbunden. Die erste Steuernut 56 ragt in
einen Steg 59 zwischen einer kürzeren Axialnut 46 und
einer längeren Axialnut 47. Dort steht sie mit einer
Bohrung 40 zur Verbindung mit dem Eingangsdruck PP in
Verbindung. Die zweite Steuernut 57 überlappt axial die
erste Steuernut und ist in Verlängerung der kürzeren
Axialnut 46 vorgesehen. Für die genannten Teile wird
daher kein zusätzlicher Platz benötigt. Der Überbrückungs
raum 58 überdeckt nur mit einem kleinen Teil seines Quer
schnitts die Steuernut 56 und mit einem anderen kleinen
Teil seines Querschnitts die Steuernut 57. Infolgedessen
ergeben sich zwei Drosselstellen mit geringer Geräuschbil
dung. Es genügt eine kleine Winkeldrehung, beispielsweise
nur etwas mehr als zwei Grad, um den Überbrückungsraum 58
vollständig außer Eingriff mit einer der beiden Steuernu
ten 56 und 57 zu bringen und damit die Bypass-Drossel 17
zu schließen.
Zur Erzeugung der Entlastungsdrossel 16 ist am äußeren
Umfang der inneren Hülse 33 eine Axialnut 60 in der Form
eines durchgehenden Schlitzes und am inneren Umfang der
äußeren Hülse 32 ein Überbrückungsraum 61 in der Form
einer schräg gebohrten Blindbohrung vorgesehen. Da es
bei der Entlastungsbohrung darauf ankommt, den Drosselwi
derstand möglichst gering zu halten, die Entlastung also
jeweils schnell zu bewirken, ist die beschriebene Kon
struktion dreimal am Umfang vorgesehen. Sämtliche Über
brückungsräume befinden sich etwa unterhalb der Ringnut
37.
In Fig. 8 ist über dem Drehwinkel die Fläche F der einzel
nen Drosseln angegeben. Die Neutralstellung befindet
sich beim Winkel Null. Die durch die Steueröffnungen
für den Meßmotor gebildeten Drosseln A 2 und A 3 stehen
dauernd offen. Nach einem Winkel von etwa 2° öffnet sich
die Drossel A 4. Es folgen die Drossel A 1 und die Dros
sel A 5. Die Kurve I zeigt den Verlauf für die Bypass-Dros
sel 17. Sie ist daher bereits bei einem Winkel von etwa
2,25° geschlossen, wenn gerade die Drossel A 1 zu öffnen
beginnt. Zum Vergleich ist gestrichelt die Kurve II für
die bekannte Bypass-Drossel dargestellt, die erst bei
einem Winkel von 4,8° schließt.
Insgesamt erhält man daher ein Steuergerät, bei dem die
Bypass-Drossel mit größerer Genauigkeit als bisher her
stellbar ist, nach einem kleineren Drehwinkel bereits
geschlossen ist und stark geräuschmindernd wirkt. Hierbei
kann die Blindbohrung mit einem Bohrer größeren Durchmes
sers hergestellt werden als es bisher der Fall war.
Statt der veranschaulichten "non-reaction"-Lenkeinheit
kann auch eine "reaction"-Lenkeinheit verwendet werden,
bei der die beiden Motoranschlüsse R und L in der Neutral
stellung miteinander verbunden sind.
Claims (8)
1. Steuergerät für eine hydrostatische Lenkeinrichtung
o.dgl., mit einer Drehschieber-Ventilanordnung, deren
relativ zueinander um einen begrenzten Winkel beidseitig
einer Neutralstellung drehbaren Schieberelemente
Steueröffnungen aufweisen, welche zumindest eine erste
Drossel im Zulauf zum Lenkmotor und eine zweite Drossel
im Rücklauf vom Lenkmotor, welche Drosseln in der
Neutralstellung geschlossen sind, sowie eine in der
Neutralstellung geöffnete Bypass-Drossel zwischen einem
pumpenseitigen und einem behälterseitigen Anschluß bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Drossel (17)
zwei hintereinandergeschaltete Drosselstellen besitzt,
indem zwei in Drehrichtung gegeneinander versetzte
Steuernuten (56, 57) in dem einen Schieberelement (33)
in der Neutralstellung durch eine einseitig verschlossende Bohrung
(58) in dem anderen Schieberelement (32) miteinander
verbunden sind.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser der Bohrung (58) und die Breite
des Steges zwischen den gegeneinander versetzten Steuernuten
(56, 57) so bemessen ist, daß die Bypass-
Drossel (17) schließt, ehe die erste Drossel (A1)
öffnet.
3. Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Drehschieberanordnung
eine äußere und eine innere Hülse
aufweist und die erste Drossel von in Umfangsrichtung
versetzten Bohrungen in der äußeren Hülse und von
durch Stege getrennten Axialnuten am Außenumfang der
inneren Hülse gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuernuten (56, 57) der Bypass-Drossel (17)
am Außenumfang der inneren Hülse (33) vorgesehen sind
und sich die eine Steuernut in einen der Stege (59)
erstreckt.
4. Steuergerät nach Anspruch 3, bei dem der Innenraum
der inneren Hülse mit dem behälterseitigen Anschluß
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die andere
Steuernut (57) der Bypass-Drossel (17) durch einen
Schlitz durch die innere Hülse (33) gebildet ist.
5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuernuten (56, 57) der Bypass-
Drossel (17) einander axial überlappen.
6. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die einseitig verschlossene Bohrung (58)
eine Sackbohrung ist.
7. Steuergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei
dem hinter der ersten Drossel eine Lastdruckleitung
abgeht, die in der Neutralstellung über eine Entlastungsdrossel
mit dem behälterseitigen Anschluß verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastdruckleitung
(9) eine am Außenumfang der äußeren Hülse (32)
angeordnete Ringnut (37) aufweist, die über Bohrungen
(38) mit längeren Axialnuten (47) der ersten Drossel
(A1) in Verbindung steht, daß mindestens eine zwischen den längeren Axialnuten (47) liegende Axialnut
(46) kürzer ist, daß die andere Steuernut (57)
der Bypass-Drossel (17) in dem von der kürzeren Axialnut
zwischen den längeren Axialnuten freigelassenen Bereich liegt und
daß die verschlossene Bohrung (58) etwa unterhalb
der Ringnut (37) angeordnet ist.
8. Steuergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entlastungsdrossel (16) eine Steuernut (60)
aufweist, die am Außenumfang der inneren Hülse (33)
in Drehrichtung versetzt neben einer längeren Axialnut
(47) der ersten Drossel (A1) angeordnet ist und diese
axial überlappt, wobei Steuernut und Axialnut in der
Neutralstellung durch einen Überbrückungsraum (61)
am Innenumfang der äußeren Hülse (32) miteinander
verbunden sind.
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