DE2637332B2 - Hydraulische Hilfskraft-Lenkeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Hilfskrii'llenkeinrichtung, deren Hauptventil bei Drehung einer I.enksnindel über eine feder/entrierte Totj>;ang-Drehkuppiung richtungsabhängig geöffnet wird und Druckmittel von einer ! 'ruukmittelquelle zu einem Arbeitsmotor leitet sowie von einem hydraulisch mit letzterem in Reihe liegenden Meßmotor wieder geschlossen wird, wobei der Meßmotor ein innenachsiger Kreiskolbenmotor mit zwei kämmenden, zwischen sich Verdrängerkammern bildenden Zahnrädern ist und ihm ein Verteilerventil zugeordnet ist, dessen beide Teile mit je einem der Zahnräder drehfest verbunden sind, davon einer über eine Gelenkwelle, dessen erster Teil je zu einer Verdrängerkammer führende Ventilöffnungen aufweist und dessen zweiter Teil mit den Ventilöffnungen zusammenwirkende Verteileröffnungen aufweist, deren Zahl der doppelten Zähnezahl des zugehörigen Zahnrades entspricht und die abwechselnd mit dem Zulauf und dem Ablauf verbunden sind, mit siner Notsteuereinrichtung, bei der die Lenkspindel den Meßmotor über die Totgangkupplung und die Gelenkwelle als Pumpe antreibt, wobei in diesem Betriebszustand das Fördervolumen der Pumpe durclv Zulassen einer Verlustströmung verringert wird.

Eine solche Lenkeinrichtung ist aus DD-PS 99 758 bekannt Bei derartigen Leiteinrichtungen geht die Lenkfähigkeit beim Ausfall der Druckmittelpumpe nicht verloren, sondern es ist eine Lenkung von Hand im Notsteuerbetrieb möglich. Damit im Notsteuerbetrieb an der Lenkwelle keine allzu großen Kräfte bzw. Drehmomente aufgebracht werden müssen, insbesondere bei größeren Leiteinrichtungen, ist ein in Abhängigkeit vom Förderdruck der Servopumpe betätigbares Umschaltventil vorgesehen, über welches ein Teil des Verdrängervolumens des Meßmotors auf die Tankseite abgeleitet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkeinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der eine Lenkung im Notsteuerbetrieb ohne zusätzliche Umschaltventile durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zusätzliche federzentrierte Totgang-Drehkupplung zwischen dem im Notsk jerbetrieb angetriebenen Verteilerventilteil und dem hierbei angetriebenen Zahnrad angeordnet ist, die unter den im Notsteuerbetrieb auftretenden Kräften anspricht und eine relative Drehung aus der Normallage in beiden Richtungen um einen solchen Winkel erlaubt, daß die von den Druckkammern der Pumpe gefördertes Diuckmittel führenden und die zu deren Saugkammern führenden Kanäle des Verteilerventils in begrenztem Umfang miteinander in Verbindung gelangen.

Durch diese Relativdrehung zwischen Verteilerventil-

Ίο teil und zugehörigem Zahnrad wird die Verteilerfunktion des Ventils in der Weise geändert, daß nicht mehr a'le Verdrängerkammern auf der einen Seite der durch die Achsen der Zahnräder bestimmten Symmetrieebene mit dem Zulauf und die Verdrängerkammern auf der anderen Seite mit dem Ablauf verbunden sind; vielmehr werden über das Verteilerventil Verdrängerkammern zu beiden Seiten der Symmetrieebene miteinander verbunden. Dies hat zur Folge, daß die Förderkapazität des als Pumpe wirkenden Meßmotors erheblich verkleinert wird, z. B. auf ein Drittel. Auf diese Weise können die zum Betrieb der Pumpe erforderlichen Kräfte und Drehmomente verkleinert werden, z. B. auf ein Drittel. Auf diese Weise können die zum Betrieb der Pumpe erforderlichen Kräfte und Drehmomente ver-

h5 kleinen werden, ohne daß druckgesteuerte Umschaltventile erforderlich sind. Da im Normalbetrieb Ober die Drehmitnahme-Vorrichtung lediglich ein Drehmoment übertragen wird, das zur Drehmitnahme des zugehöri-

gen Verteilerventilteils erforderlich ist, im Notsteuerbetrieb jedoch das gesamte Drehmoment zum Antrieb der Pumpe übertragen werden muß, kann sehr leicht zwischen den im Normalbetrieb und den im Notsteuerbetrieb auftretenden Kräften unterschieden werden.

Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß die Gelenkwelle aus zwei, je einen Gelenkkopf tragenden Abschnitten besteht, die durch eine das normale Betriebsdrehrrument übertragende Federanordnung miteinander verbunden sind und zwischen sich als Verdrehkupplung eine Totgangkupplung aufweisen. Im Normalbetrieb wird das Drehmoment über die Federanordnung übertragen. Im Notsteuerbetrieb wirkt die Federanordnung als Auslösevorrichtung, die eine Verdrehung zwischen den beiden Gelenkwellenabschnitten im Rahmen derTotgarigkupplung zuläßt.

Insbesondere kann die Federanordnung ein sich längs der Gelenkwellenachse erstreckender Torsionsfederstab sein. Es kommen aber auch andere Federanordnungen in Betracht, beispielsweise sich in Durchmesserrichlung durch miteinander ausgerichtete Schlitze in beiden Abschnitten erstreckende Blattfedern, wie sie beispielsweise zur gegenseitigen Zentrierung der beiden Teile des Hauptventils bekannt sind.

Optimale Ergebnisse bezüglich der Herabsetzung des Fördervolumens erhält man, wenn der vorgegebene Winkel etwa 30—40 Prozent der Teilung der Verteileröffnungen beträgt. Bei einem Zahnrad mit sechs Zähnen ergibt sich dann ein Winkel von etwa 10—12°.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine teilweise schematisch veranschaulichte Lenkeinrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung der Gelenkwelle der F i g. 1 im Schnitt A-A der F i g. 1,

F i g. 3 den Querschnitt durch die Gelenkwelle längs derLinie5-ßderFig.2,

F i g. 4 den Meßmotor mit abgewickeltem Verteilerventil in einer Normalbetriebsstellung und

F i g. 5 den Meßmotor mit abgewickeltein Verteilerventil während des Notsteuerbetriebs.

In einem Gehäuse 1 mit einem Anschlußstutzen 2 für eine Druckmittelförderleitung und einem Anschlußstutzen 3 für eine Rücklaufleitung ist eine Bohrung 4 vorgesehen, in der ein erster hülsenförmiger Drehschieber 5 gelagert ist. In ihm ist ein zweiter Drehschieber 6 konzentrisch gelagert. Dieser steht über eine Kupplung 7 mit einer Lenkspindel i in Verbindung. Ferner ist ein Meßmotor 9 vorgesehen, der einen Zahnring 10 mit sieben Zähnen und ein Zahnrad 11 mit sechs Zähnen aufweist, wobei zwischen diesen Zahnrädern Verdrängerkammeni 12 gebildet werden. Das Zahnrad 11 ist über eine Gelenkwelle 23 und einen Stift 13 drehfest mit dem ersten Drehschieber 5 verbunden. Der Stift durchsetzt mit Spiel Löcher des zweiten Drehschiebers 6, so daß sich eine Totgang-Drehkupplung 14 zwischen den beiden Drehschiebern ergibt. Blattfedern 15 durchsetzen Schlitze 16 in den beiden Drehschiebern 5 und 6, so daß diese nur gegen die Kraft der Federn relativ zueinander verdreht werden können und beim Fehlen einer Kraft in eine neutrale Mittelstellung zurückgeführt werden.

Die beiden Drehschieber 5 und 6 bilden ein Hauptventil 17, das beim Verdrehen der Lcnkspindcl 8 richtungsabhängig öffnet und von einer Servopumpe 18 gefördertes Druckmittel zu einem nicht veranschaulichten Lenkmotor leitet und dessen Rücklaufanschluß mit einem Tank 19 verbindet. Der Meßmotor 9 ist mit dem Hauptventil 17 vorgeschaltet. Durch Drehen des Zahnrades 11 wird der erste Drehschieber 5 über die Gelenkwelle 23 und den Stift 13 mitgenommen. Das Hauptventil schließt daher, wenn der Meßmotor 9 über denselben Winkel nachgelaufen ist, der mittels der Lenkwelle 8 auf den zweiten Drehschieber 6 aufgebracht worden war.

ίο Die Bohrung 4 des Gehäuses 1 bildet den ersten Teil eines Verteilerventils 20. Dieser ist mit dem Zahnring 10 drehfest verbunden. Ventilöffnungen 21 stehen jeweils mit einer Verdrängerkammer 12 in Verbindung. Der zweite Teil des Verteilerventils wird durch den ersten Drehschieber 17 gebildet, der mit dem Zahnrad 11 über die Gelenkwelle 23 verbunden ist und zwölf Verteileröffnungen 22 aufweist, die abwechselnd mit dem Zufluß (Pumpenanschluß 2) und dem Abfluß (Verbindung zum Hauptventil 17) verbunden sind. Dies führt zu einer Betriebsweise, wie sie in F i g. 4 veranschaulicht ist Die Ventiiöfinungen 2i sind mit A—G bezeichnet Sie entsprechen den Verdrängerkammern 12 mit der gleichen Bezeichnung. Die Verteileröffnungen 22 sind mit a—/bezeichnet Hiervon liegen die Verteileröffnungen α c, e, g, i, k an der Zulaufseite und die Verteileröffnungen b, d, f, h, j, 1 an der Ablaufseite. Infolgedessen führen in der veranschaulichten Stellung des Zahnrades 11 die Verdrängerkammern E, F, C den Pumpendruck, die Verdrängerkammern B, C, D den ablaufseitigen Zwischendruck, während in der Verdrängerkammer A gerade der Druckwechsel stattfindet Infolgedessen dreht sich das Zahnrad 11 in Richtung des Pfeiles unter Mitnahme des Drehschiebers 5, so daß die Druckverhältnisse zu beiden Seiten der durch die Achsen der Zahnräder bestimmten Symmetrieebene S gleich bleiben.

Wenn der Pumpendruck fortfällt, also keine Nachführung des ersten Drehschiebers 5 durch den Meßjiotor 9 erfolgt, wird nach einer gewissen Drehung der Lenkspindel 8 der Stift 13 und damit der Drehschieber 5 unJ das Zahnrad 11 des Meßmotors 9 von der Totgang-Drehkupplung 14 mitgenommen. Der Meßmotor arbeitet als Pumpe. An der Zuiuhrseite herrscht Saugdruck. Dieser öffnet ein Rückschlagventil 24. so daß Druckflüssigkeit vom Tank 19 angesaugt werden kann.

Die Gelenkwelle 23 besteht aus zwei Abschnitten 25 und 26, die je einen Gelenkkopf, hier mit Schlitz 27 für den Stift 13 bzw. mit Verzahnung 28 tragen. Die beiden Abschnitte sind über einen Torsionsfederstab 29 miteinander verbunden, der an seinen Enden durch Stifte 30 und 31 befestigt ist. Außerdem ist zwischen den beid Ίΐ Teilen eine Totgang-Drehkupplung 32 vorgesehen. Zu diesem Zweck besitzt der Abschnitt 26 einen Fortsatz 33, der In eine Aussparung 34 mit winklig stehenden Anschlagflächen 35 am anderen Abschnitt 25 eingreift, wie es die F i g. 2 und 3 veranschaulichen.

Im Normalbctrieb ist der Torsionsfederstab 29 steif genug, um das gei inge Drehmoment, das zur Mitnahme des Drehschiebers 5 durch den Motor 9 erforderlich ist, zu übertragen. Im Notsteuerbetrieb jedoch müssen über diesen Kraftweg wesentlich höhcie Drehmomente übertragen werden, unter denen sich der Federstab 29 verdreht. Nach einer Verdrehung um den durch die

hl Anschlagflächen 35 vorgegebenen Winkel χ erfolgt die Drehmitnahme kraftschlüssig über diese iotgangkupp-I u ng.

Diese Verdrehune innerhalb der Gelenkwelle 21 fiihri

zu einer Änderung der Relativlage zwischen dem Zahnrad fl und dem zugehörigen Verteilerventilteil 5. Dies ist in F i g. 5 dargestellt. Man erkennt, daß mit der nunmehr Druck führenden Ablaufseite, die zum Hauptventil 17 führt, die Verdrängerkammern A. B, C und G verbunden sind. Da sich die Wirkungen der Kammern B und G gegeneinander aufheben, ist das effektive Fördervolumen lediglich durch die Verkleinerung der Kammern A und C bestimmt. Dies führt zu einer recht erheblichen Verringerung des Fördervolumens und damit der aufzubringenden Lenkkräfte. Diese Verteilung bleibt auch erhalten, wenn das Zahnrad 11 in Pfeilrichtung weitergedreht wird. In den Kammern D, F und Fherrscht Saugdruck.

Als Auslösevorrichtungen kommen auch andere Konstruktionen als der veranschaulichte Torsionsfederstab in Betracht. Als Federanordnung können beispielsweise auch Blattfedern benutzt werden, wie sie als Blattfedern 15 zwischen die Drehschieber 5 und 6 geschaltet sind. Es sind aber auch andere Rutschkupplungen denkbar, wie sie beispielsweise bei Drehmomentenschlüsseln Verwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichuing, deren Hauptventil bei Drehung einer Lenkspindel über eine federzentrierte Totgang-Drehkupplung richtungsabhängig geöffnet wird und Druckmittel von einer Druckmhtelquelle zu einem Arbeitsmotor leitet sowie von einem hydraulisch mit letzterem in Reihe liegenden Meßmotor wieder geschlossen wird, wobei der Meßmotor ein innenachsiger Kreiskolbenmotor mit zwei kämmenden, zwischen sich Verdrängerkammern bildenden Zahnrädern ist und ihm ein Verteilerventil zugeordnet ist, dessen beide Teile mit je einem der Zahnräder drehfest verbunden sind, davon einer Ober eine Gelenkwelle, dessen erster Teil je zu einer Verdrängerkammer führende Ventilöffnungen aufweist und dessen zweiter Teil mit den Ventilöffnungen zusammenwirkende Verteileröffnungen aufweist, deren Zahl der doppeltec Zähnezahl des zugehörigen Zahnrades entspricht und die abwechselnd mit dem Zulauf und dem Ablauf verbunden sind, mit einer Notsteuereinrichtung, bei der die Lenkspindel den Meßmotor über die Totgangkupplung und die Gelenkwelle als Pumpe antreibt, wobei in diesem Betriebszustand das Fördervolumen der Pumpe durch Zulassen einer Verlustströmung verkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche federzentrierte Totgang-Drehkupplung (32) zwischen dem im Notsteuerbetrieb angetriebenen Verteilerventilteil (5) und deir hierbei angetriebenen Zahnrad (11) angeordnet ist, die unter den im Notsteuerbetrieb auftretenden Kräften anspricht und eine relative Drehung aus der Normallage in beiden Richtungen um einen solchen Winkel erlaujt, daß die von den Druckkammern der Pumpe (9) gefördertes Druckmittel führenden und die zu deren Saugkammern führenden Kanäle des Verteilerventils (20) in begrenztem Umfang miteinander in Verbindung gelangen.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkwelle (23) aus zwei, je einen Gelenkkopf tragenden Abschnitten (25,2b) besteht, die durch eine das normale Betriebsdrehmoment übertragende Federanordnung (29) miteinander verbunden sind und zwischen sich als Verdrehkupplung (32) eine Totgangkupplung aufweisen.

3. Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung ein sich längs der Gelenkwellenachse erstreckender Torsionsfederstab (29) ist.

4. Lenkeinrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Winkel etwa 30-40% der Teilung der Verteileröffnungen (22) beträgt.

5. Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Winkel bei einem Zahnrad (11) mit sechs Zähnen etwa 10—12° beträgt.