DE3635162C2 - - Google Patents

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.