DD262635A5 - Steuergeraet fuer eine hydrostatische lenkeinrichtung o. dgl. - Google Patents
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Abstract
Ein Steuergeraet fuer eine hydrostatische Lenkeinrichtung weist zwei drehbare Schieberelemente (32, 33) auf. Sie besitzen eine in der Neutralstellung geoeffnete Bypass-Drossel (17) zwischen pumpenseitigem und behaelterseitigem Anschluss. Die Bypass-Drossel (17) hat zwei hintereinander geschaltete Drosselstellen, indem zwei in Drehrichtung gegeneinander versetzte Steuernuten (56, 57) in einem Schieberelement (33) in der Neutralstellung durch einen Ueberbrueckungsraum (58) in dem anderen Schieberelement (32) miteinander verbunden sind. Dies ergibt eine gute Geraeuschminderung. Fig. 3
Description
Hierzu 4 Seiten Zeichnungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für eine hydrostatische Lenkeinrichtung ο. dgl., mit einer Drehschieber-Ventilanordnung, deren relativ zueinander um einen begrenzten Winkel beidseitig einer Neutralstellung drehbare 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 pumpenseitigem und behälterseitigem Anschluß bilden.
Ein Steuergerät dieser Art mit Bypass-Drossel ist aus US-PS 4096883 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, beispielsweise 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 Steuergerätes aus der Neutralstellung verlagert wird. Es tritt somit kein Totgang auf, der vom Kunden als sogenannter „harter Punkt" beim Drehen des Steuergerätes 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.
Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile weitgehend zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem die Geräuschbilanz geringer ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bypass-Drossel zwei hintereinandergeschaltete Drosselstellen besitzt, indem zwei in Drehrichtung gegeneinander versetzte Steuernuten in einem Schieberelement in der Neutralstellung durch einen Überbrückungsraum in dem anderen Schieberelement miteinander verbunden sind.
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 Neutralstelling vollständig zu schließen. Denn hierfür kommt es lediglich auf die Breite des Überbrückungsraumes und die Breite des Steges zwischen den gegeneinander versetzten Steuernuten an. Es ist daher möglich, das Schließen vorzunehmen, ehe die erste und gegebenenfalls zweite Drossel öffnet und der Pumpendruck ansteigt. Auch dies verringert die Geräuschbildung. 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.
Wenn 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, empfiehlt es sich, daß die Steuernuten der Bypass-Drossel am Außenumfang der inneren Hülse vorgesehen sind und die erste Steuernut sich in einen der Stege erstreckt. Bei dieser Anordnung 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.
Wenn der Innenraum der inneren Hülse mit dem behälterseitigen Anschluß verbunden ist, sollte die zweite Steuernut der Bypass-Drossel durch einen Schlitz durch die innere Hülse gebildet sein. Der Schlitz stellt unmittelbar die Verbindung zum behälterseitigen Anschluß her.
Eine axial kurze Bauweise ergibt sich, wenn die Steuernuten der Bypass-Drossel einander überlappen. Der Überbrückungsraum kann dann axial kurz gehalten werden.
Besonders günstig ist es, wenn der Überbrückungsraum durch eine verschlossene Bohrung, insbesondere eine Blindbohrung, gebildet ist. Diese läßt sich auch am Innenumfang der äußeren Hülse anbringen, wenn sie nahe der Stirnseite angeordnet ist und leicht schräg gebohrt wird.
Wenn hinter der ersten Drossel eine Lastdruckleitung abgeht, die in der Neutralstellung über eine Entlastungsdrossel mit dem behälterseitigen Anschluß verbunden ist, empfiehlt es sich, daß die Lastdruckleitung eine am Außenumfang der äußeren Hülse angeordnete Ringnut aufweist, die über Bohrungen mit längeren Axialnuten der ersten Drossel in Verbindung steht, daß mindestens eine Axialnut kürzer ist, daß die zweite Steuernut der Bypass-Drossel im Bereich der kürzeren Axialnut bis zwischen die längeren Axialnuten ragt und daß der Überbrückungsraum etwa unterhalb der Ringnut angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Bypass-Drossel so anzubringen, daß praktisch kein zusätzlicher Raum benötigt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dafür gesorgt, daß die Entlastungsdrossel eine Steuernut aufweist, die am Außenumfang der inneren Hülse in Drehrichtung versetzt neben einer längeren Axialnut der ersten Drossel angeordnet ist und diese axial überlappt, wobei Steuernut und Axialnut in der Neutralstellung durch einen Überbrückungsraum am Innenumfang der äußeren Hülse miteinander verbunden sind.
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß zu verbessernden Steuergeräts, Fig.2: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuergerät,
Fig.3: eine Draufsicht, teilweise im Schnitt durch die äußere Hülse der Drehschieberanordnung,
Fig.4: einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 3,
Fig.5: einen 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 Prioritätsventils3 mit einer Pumpe 4 verbunden. Ein behälterseitiger Anschluß T ist mit einem Behälter 5 verbunden. Eine im Steuergerät 1 enthaltene Drehschieber-Ventilanordnung wird einerseits durch ein Lenkhandrad 6 und andererseits durch einen Meßmotor 7 beeinflußt. Im Hauptstrompfad sind insgesamt fünf Drosseln vorgesehen, nämlich die Drosseln A1 bis A4 im Vorlauf zum Lenkmotor 2 und die Drossel A5 im Rücklauf. Die Vielzahl der Drosseln ist erforderlich, weil sowohl im Vorlauf als auch im Rücklauf gedrosselt werden soll, weil die Motoranschlüsse R und L in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkhandrades 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 A1, A4 und A5 sind in der Neutralstellung geschlossen. Es handelt sich insoweit um eine „closed-center, non-reaction "-Lenkeinheit. An einem Punkt 8 hinter der ersten Drossel A1 zweigt eine Lastdruckleitung 9 ab, über die ein Drucksignal LS abgeleitet wird, das im Betrieb des Lenkmotors dem Lastdruck entspricht. Der Lastdruck, der mit Hilfe eines Überströmventils 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 andererseits einem Druckraum 12 des Prioritätsventils 3 zugeführt. Dort wirkt der Lastdruck zusammen mit einer Feder 13 auf einen Schieber 14, dessen gegenüberliegende Stirnseite durch den Eingangsdruck PP im Druckraum 15 beaufschlagt wird. Der Eingangsdruck wird daher dem Drucksignal LS so nachgeführt, daß die Durchflußmenge im wesentlichen nur von der Öffnungsweite der Drossel A1, nicht aber vom Lastdruck abhängt. Über den Ausgang EF des Prioritätsventils 3 können weitere Verbraucher angeschlossen werden. Zwischen den Punkt 8 und den behälterseitigen Anschluß T ist eine Entlastungsdrossel 16 geschaltet, diein der Neutralstellung geöffnet, im übrigen aber geschlossen ist. Sie sorgt dafür, daß der Lastdruck LS sofort auf den Behälterdruck absinkt, wenn das Steuergerät die Neutralstellung erreicht. Zwischen dem pumpenseitigen Anschluß P und dem behälterseitigen Anschluß T ist eine Bypass-Drossel 17 geschaltet, die in der Neutralstellung öffnet, im übrigen aber geschlossen ist. Über sie strömt, wenn das Steuergerät die Neutralstellung einnimmt, eine vorbestimmte kleine 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 Gehäuse 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 Lenkmotoranschlüsse R und L sind nur angedeutet. Der Meßmotor 7 besteht aus einem feststehenden Zahnring 21 mit Innenverzahnung und einem drehenden und kreisenden Zahnrad 22 mit Außenverzahnung, zwischen denen Verdrängerkammern 23 vorgesehen sind.
In einer Gehäusebohrung 24 befindet sich eine Drehschieber-Ventilanordnung 25. In dieser Bohrung sind nebeneinander vorgesehen: eine Ringnut 26, die mit dem behälterseitigen Anschluß T verbunden ist, eine Ringnut 27, die mit dem einen Lenkmotoranschluß L verbunden ist, eine Ringnut 28, die mit dem anderen Lenkmotoranschluß R verbunden 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 Pumpenanschluß 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 Lenkhandrad 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 Außenhülse 32 von rechts nach links eine Ringnut 37 mit Bohrungen 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 Gelenkwelle 34 sowie Verbindungsöffnungen auf.
Wie aus den Fig. 2 und 7 ersichtlich ist, sind im Innenschieber 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 teilweise mit Axialnuten 50, die durch eine Ringnut 51 miteinander verbunden sind. Und diese überlappen sich teilweise mit Axialnuten 52, von denen einige einen Durchbruch 53 für den Stift besitzen. Beide Hülsen haben ferner Einschnitte 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 A1, die Axialnuten 49 in Verbindung mit jeder zweiten Bohrung 41, die Drossel A2, die Axialnuten 50 in Verbindung mit den jeweils anderen Bohrungen 41 die Drossel A3, die Axialnuten 50 drehrichtungsabhängig mit den Bohrungen 42 oder 43 die Drossel A4 und die Axialnuten 52 in Verbindung mit den jeweils anderen Bohrungen 43 bzw. 42 die Drossel A5. 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, diein der Zahl der Zähne des Zahnringes 21 vorhanden sind, ein Verteilerventil für den Meßmotor 7. Die Bohrungen 42 und 43 stehen jeweils mit einem Lenkmotoranschluß R und L in Verbindung. Die Axialnuten 52 sind über einen an dieser Stelle zwischen den Hülsen vorgesehenen Einschnitt 55 und die Verbindungsöffnungen 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 Steuernut 56 und in Umfangsrichtung daneben eine zweite, als durchgehender Schlitz ausgebildete axiale Steuernut 57 vorgesehen. Beide sind durch einen Überbrückungsraum 58 in Form einer schrägen Blindbohrung 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 Überbrückungsraum 58 überdeckt nur mit einem kleinen Teil seines Querschnitts die Steuernut 56 und mit einem kleinen Teil seines Querschnitts die Steuernut 56 und mit einem anderen kleinen Teil seines Querschnitts die Steuemut
57. Infolgedessen ergeben sich zwei Drosselstellen mit geringer Geräuschbildung. Es genügt eine kleine Winkeldrehung, beispielsweise nur etwas mehr als zwei Grad, um den Überbrückungsraum 58 vollständig außer Eingriff mit einer der beiden Steuernuten 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 Drosselwiderstand möglichst gering zu halten, die Entlastung also jeweils schnell zu bewirken, ist die beschriebene Konstruktion dreimal am Umfang vorgesehen. Sämtliche Überbrückungsräume befinden sich etwa unterhalb der Ringnut 37.
In Fig. 8 ist über dem Drehwinkel die Fläche F der einzelnen Drosseln angegeben. Die Neutralstellung befindet sich beim Winkel Null. Die durch die Steueröffnungen für den Meßmotor gebildeten Drosseln A2 und A3 stehen dauernd offen. Nach einem Winkel von etwa 2° öffnet sich die Drossel A4. Es folgen die Drossel A1 und die Drossel A5. Die Kurve I zeigt den Verlauf für die Bypass-Drossel 17. Sie ist daher bereits bei einem Winkel von etwa 2,25° geschlossen, wenn gerade die Drossel A1 zu öffnen beginnt. Zum Vergleich ist gestrichelt die Kurve Il 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 herstellbar ist, nach einem kleineren Drehwinkel bereits geschlossen ist und stark geräuschmindernd wirkt. Hierbei kann die Blindbohrung mit einem Bohrer größeren Durchmessers 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 Motoralischlüsse R und L in der Neutralstellung miteinander verbunden sind.
Claims (8)
1. Steuergerät für eine hydrostatische Lenkeinrichtung ο. 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 Drossel in der Neutralstellung geschlossen sind, sowie eine in der Neutralstellung geöffnete Bypass-Drossel zwischen pumpenseitigem und behälterseitigem Anschluß bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypass-Drossel (17) zwei hintereinandergeschaltete Drosselstellen besitzt, indem zwei in Drehrichtung gegeneinander versetzte Steuernuten (56,57) in einem Schieberelement (33) in der Neutralstellung durch einen Überbrückungsraum (58) in dem anderen Schieberelement (32) miteinander verbunden sind.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, 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 die erste Steuernut sich in einen der Stege (59) erstreckt.
3. Steuergerät nach Anspruch 2, bei dem der Innenraum der inneren Hülse mit dem behälterseitigen Anschluß verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuernut (57) der Bypass-Drossel (17) durch einen Schlitz durch die innere Hülse (33) gebildet ist.
4. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (56, 57) der Bypass-Drossel (17) einander axial überlappen.
5. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungsraum (58) durch eine verschlossene Bohrung gebildet ist.
6. Steuergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungsraum (58) durch eine Blindbohrung gebildet ist.
7. Steuergerät nach einem der Ansprüche 2 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 (A 1) in Verbindung steht, daß mindestens eine Axialnut (46) kürzer ist, daß die zweite Steuernut (57) der Bypass-Drossel (17) im Bereich der kürzeren Axialnut bis zwischen die längeren Axialnuten ragt und daß der Überbrückungsraum (58) etwa unterhalb der Ringnut 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 (A 1) 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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