DE2934618A1

DE2934618A1 - Hydraulischer momentverstaerker, insbesondere fuer lenkeinrichtungen.

Info

Publication number: DE2934618A1
Application number: DE19792934618
Authority: DE
Inventors: Hans Christian Nordborg Petersen
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1979-08-28
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1981-03-12
Also published as: GB2057375B; DD152760A5; US4381905A; FR2464391A1; JPS5914642B2; DK150934B; JPS5639312A; DE2934618C2; IT1128991B; GB2057375A; IT8068327A0; DK363480A; FR2464391B1

Description

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Hvdrau11.scher Momentverstärker, insbennnderrfür Lenkeinricht.unfen

¹^iP Erf j ndvinf?; bezieht sich auf einen hydraulischen Ilomentverstärker, insbesondere für Lenkeinrichtunren, mit einem Kreiskolbenmotor, der ein mit einer AusgangsweHe verbundenes aussen verzahntes Zahnrad und einen damit, känraenden, re°"en Drehung gesicherten, innen verzahnten Zahnrinn: aufweist, und mit einer Drehschieber-Ventilanordnunn:, die mittels einer inneren und einer äußeren Hülse ein Steuerventil und mittels der äusseren Hülse und einer Gehäusebohrung ein Verteilerventil für den Kreiskolbenmotor bildet, v/obei die innere Hülse koaxial und drehfest mit einer Einganswelle und die äußere Hülse über eine eine Rückführvorrichtung bildende Mitnahm^anordnxir.g drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist sowie eine Neutralstellungsfeder das Steuerventil bei fehlendem Eingansmoment geschlossen hält.

Bei einem bekannten hydraulischen Momentverstärker dieser Art (Danfoss-Momentverstärker Typ S-101-F) ist der Zahnring gehäusefest montiert und das Zahnrad dreht und kreist. Es ist über einer erste Gelenkwelle mit der Ausgangswelle und über eine zweite Gelenkwelle mit einem Mitnahmestift verbunden, der fest in die äußere Hülse eingesetzt ist und mit Spiel durch einen Ausschnitt in der inneren Hülse greift. \Ienn die innere Hülse

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mittels der Eingangswelle um einen vorbestimmten Yfinkel verdreht worden ist, öffnet das Steuerventil richtungsabhängig und der Kreiskolbenmotor beginnt zu laufen. Hierbei bildet die äußere Hülse ein Nachlaufelement, das das Steuerventil wieder schließt, wenn sich die Ausgangswelle um den Drehwinkel der Eingangswelle gedreht hat.

Durch die Verwendung der beiden Gelenkwellen ergibt sich an den vier Gelenkköpfen ein nicht vermeidbares Spiel. Infolgedessen müssen die Abdeckflächen des Schieberventils in der Schließstellung so groß gewählt sein, daß auch unter Einbeziehung des Spiels ein sicherer Verschluß zu erzielen ist. Daraus resultiert eine gewisse Verzögerung und Ungenauigkeit beim Lenkbeginn. Bei kleineren Momentverstärkern, bei denen die Steueröffnungen für das Steuerventil am Umfang der inneren und äußeren Hülse verteilt sind, reicht der Platz häufig nicht, um solche großen Abdeckflächen unterzubringen. Aus diesem Grund sind derartige Momentverstärker bisher nur für Fahrzeuge mit sehr geringer Geschwindigkeit, nicht aber für normale Kraftwagen zugelassen worden.

Des weiteren ist es bekannt (US-PS 39 05 727, DE-PS 15 28 998), bei einem Kreiskolbenmotor das Zahnrad auf einer Welle anzuordnen, die in gehäusefesten Lagern drehbar ist, während der Zahnring im Gehäuse auf einer Kreisbahn beweglich gelagert ist. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß der Zahnring kreisförmige Ausschnitte aufweist, die vollständig mit exzentrisch in den Seitenteilen gelagerten Führungszylindern ausgefüllt sind. Eine andere Möglichkeit liegt darin, am Rand des Zahnrings halbkreisförmige Aussparungen anzuordnen, in welche gehäusefest gelagerte Rollen kleineren Durchmessers eingreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Momentverstärker der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem das konstruktiv bedingte Spiel auf ein Minimum herabgesetzt

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ist und der daher auch für Lenkeinrichtung!! normaler Kraftfahrzeuge Verwendung finden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausgangswelle das Zahnrad und die Mitnahmeanordnung trägt und daß der Zahnring im Gehäuse auf einer Kreisbahn beweglich gelagert ist.

Bei dieser Konstruktion ist die Rückführung zwischen Ausgangswelle und äußerer Hülse praktisch spielfrei. Auch das Zahnrad kann fest auf die Ausgangswelle aufgesetzt werden. Da bei dieser Konstruktion alle Gelenkverbindungen und das damit verbundene Spiel entfallen, kann der Schließzustand des Steuerventils mit vergleichsweise kleinen Abdeckflächen genau definiert werden. Demzufolge lassen sich auch Momentverstärker, bei denen die innere und äußere Hülse verhältnismäßig kleine Durchmesser haben, herstellen. Die direkte Verbindung zwischen äußerer Hülse und Ausgangswelle führt auch zu einer sehr sicheren Kraftübertragung im Notsteuerbetrieb. Nicht zuletzt ergibt sich aufgrund des Fortfalls der Gelenkwellen eine Verringerung der erforderlichen Bauelemente und eirE erhebliche axiale Verkürzung.

Bei einer Ausführungsform wird die Mitnahmeanordnung durch einen die Ausgangswelle radial durchsetzenden Mitnahmestift gebildet. Dieser kann in die Ausgangswelle eingepresst sein. Dies ergibt eine besonders spielfreie Ausführung, insbesondere, wenn er auch in die äußere Hülse eingepresst ist.

Günstig ist es, wenn der Mitnahmestift dicht neben dem Zahnrad angeordnet ist. Die Ausgangswelle kann daher verhältnismäßig kurz sein.

Ferner empfiehlt es sich, die Ausgangswelle beidseitig des Zahnrades zu lagern, wobei sie sich über ein Lagerteil an einer der Hülsen abstützt. Auf diese V/eise treten keine betrieblichen

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Beeinträchtigungen auf, auch wenn die Ausgangswelle durch Querkräfte belastet ist.

Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Ausgangswelle sich mit einem Lagerteil am Innenumfang der inneren Hülse abstützt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Mitnahmeanordnung ein als Lagerteil dienendes Ringelement aufweist, das drehfest auf der Ausgangswelle angeordnet ist, radial bis in den Bereich der äußeren Hülse reicht und dort mit dieser Hülse drehfest verbunden ist. Hierbei wird das Ringelement gleichzeitig als Lagerteil und als Teil der Mitnahmeanordnung ausgenutzt. Da die Lagerkräfte nicht über die innere Hülse geleitet werden, ergibt sich ein besonders klemmungsfreier Betrieb.

Insbesondere kann hierbei das Ringelement am Innenumfang der äußeren Hülse gelagert und mit dieser über mindestens (iinen Keil verbunden sein. Gegenüber der anderen Möglichkeit das Ringelement unmittelbar in der Gehäusebohrung zu lagern, erzielt man hierbei eine geringere axiale Baulänge.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen

Momentverstärker, einp
Fig. 2 einen Längsschnitt durch abgewandelte AusfUhrungsform,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie A-A der Fig. 2 und Fig. k einen Teilquerschnitt längs der Linie B-B der Fig.

In Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 eine Stirnwand 2, eine Zwischenplatte 3» einen Abstandsring 4, eine weitere Zwischenplatte

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und einen Ventilblock 6 auf, die durch Spannschrauben 7 zusammengehalten sind. Das Gehäuse 1 kann mit Hilfe von in Gewindebohrungen 8 greifenden Schrauben ortsfest montiert v/erden. Im Ventilblock 6 ist eine Eingancswelle 9, in der Stirn- \tfand 2 eine Ausgangswelle 10 gelagert. Ein Kreiskolbenmotor weist ein außen verzahntes Zahnrad 12 auf, das auf der Ausgangswelle 10 sitzt und mit dieser drehbar ist, und einen innen verzahnten Zahnring 13» der einen Zahn mehr aufweist als das Zahnrad 12, mit diesem kämmt und zusammen mit diesem Verdrängerkammern 14 bildet. Der Zahnring weist kreisförmige Ausschnitte 15 auf, durch welche die Spannschrauben 7 greifen, wobei zylindrische Führungsabschnitte 16 dieser Spannschrauben durch Anlage an den Umfangsflachen der Ausschnitte 15 eine Drehung des Zahnringes 13 verhindern, aber eine Kreisbahnbewegung zulassen.

In die Ausgangswelle 10 ist fest ein Hitnahmestift 17 eingepresst, der mit seinen äußeren Enden fest in eine äußere Hülse 18 einer Drehschieber-Anordnung 19 eingesetzt ist. Eine innere Hülse 20 ist einstückig mit der Eingangswelle 9 ausgebildet. Die innere Hülse v/eist Ausschnitte 21 auf, die mit Drehspiel den Mitnahmestift 17 umschliessen. Neutralstellungsfedern 22 sind als Blattfedern ausgebildet, welche mit ihren Enden die beiden Hülsen durchsetzen und sie in die neutrale Ruhestellung zwingen.

Zwischen innerer Hülse 20 und äußerer Hülse 18 ist ein Steuerventil 23 gebildet, das öffnet, wenn die innere Hülse, beispielsweise mit Hilfe eines an der Eingangswelle 9 angreifenden Lenkhahndrades verdreht wird, worauf der Motor 11 zu laufen beginnt, und das schließt, wenn die äußere Hülse zusammen mit der Ausgangswelle um den gleichen Drehwinkel verdreht worden ist. Zwischen der äußeren Hülse 20 und der Gehäusebohrung 24 wird ein Verteilerventil 25 gebildet, das dafür sorgt, daß ,jede Verdrängerkammer 14 über einffi zugehörigen Gehäusekanal 26 mit der Druck- bzw. Saugseite verbunden wird.

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Der Aufbau dieser Schieber-Ventilanordnung kann derjenigen der Fip;. 2 bis 4 entsprechen. Sie kann aber auch analog der Ventilanordnung der DE-PS 12 93 029 ausgelegt sein.

Eine Pumpe 27 fördert aus einem Tank 28 Druckflüssigkeit über einen Anschluß 29 in eine Verteilernut 30, von der die Druckflüssigkeit über Bohrungen 31 zu einer inneren Ringnut 32 und von dort über Axialnuten 33 und - bei geöffnetem Steuerventil 23 - Steueröffnungen 34 in der äußeren Hülse 18 in den Gehäusekanal 26 gelangt , wie es gestrichelt in Fig. 1 veranschaulicht ist. Von den unter Ablaufdruck stehenden Verdrängerkammern 14 gelangt die Druckflüssigkeit über die zugehörigen Gehäusekanäle 26, Steueröffnungen 34 in der äußeren Hülse zu Ausschnitten 35 in der inneren Hülse, die mit den Axialnuten 33 abwechseln, von wo sie über den Innenraum 36 der inneren Hülse und über Durchbrüche 37 und 38 in den beiden Hülsen zu einem Ringraum 39 gelangt, der mit einem Tankanschluß 40 verbunden ist. Dieser Strömungsverlauf ist strichpunktiert in Fig. 1 veranschaulicht.

Am inneren Ende der Ausgangswelle 10 befindet sich ein drei-

armiges Lagerteil 41, das sich am Innenumfang der inneren Hülse 20 abstützt.

Es ist ersichtlich, daß die Ausgangswelle 10 und die äußere Hülse 18 praktisch spielfrei miteinander verbunden sind und daß auch das Drehmoment des Zahnrades 12 direkt an der Ausgangswelle 10 abnehmbar ist. Im Notsteuerbetrieb greift die innere Hülse 20 am Mitnahmestift 17 an, der das Drehmoment unmittelbar auf die Ausgangswelle 10 überträgt·. Der Gesamtdurchmesser von Gehäuse und Hülse ist klein. Die axiale Länge ist kür?..

Bei der AusfUhrungsform der Fig. 2 bis 4 werden für entsprechende Teile um 100 gegenüber Fig. 1 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, daß die Spann-

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schrauben 107, welche die Teile 102 bis 106 des Gehäuses 101 zusammenhalten, außerhalb des Zahnringes 113 angeordnet sind. Die kreisförmigen Ausschnitte 115 des Zahnringes werden von Stiften 142 durchsetzt, die in der Stirnwand 102 und im Ventilblock 106 gelagert sind.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß auf die Verzahnung 143 der Ausgangswelle 110 ein Ringelement 144 aufgesetzt ist, das mittels Haltering 145 und Federring 146 an Ort und Stelle gehalten ist. Zwei stiftförmige Keile 147 greifen in Vertiegungen des Ringelements 144 und der äußeren Hülse 118, so daß eine Drehkupplung gebildet wird. Der Außenumfang des Ringelements 144 entspricht dem Innenumfang der äußeren Hülse 118, so daß das Ringelement 144 gleichzeitig als Lagerteil dient, das Querkräfte über die äußere Hülse an der Gehäusebohrung abstüzt. Auf der gegenüberliegenden' Seite des Zahnrades 112 befindet sich ein normales Wälzlager 148.

Die Blattfedern 122 sind verhältnism_äßig steif, so daß im Notsteuerbetrieb über sie die direkte Drehmamentübertragung erfolgen kann.

Fig. 3 läßt noch erkennen, daß die Breite der Steueröffnungen 134 in Umfangsrichtung erwas größer ist als der Abstand zwischen den Axialnuten 133 und den Ausschnitten 135, so daß in der Neutralstellung ein Kurzschluß zwischen Pumpe und Tank erfolgt, wodurch die Pumpe entsprechend wenig belastet ist.

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Claims

Patentansprüche

1. [-hydraulischer Momentverstärker, insbesondere für Lenzeinrichtungen, mit einem Kreiskolbenmotor, der ein mit einer Ausgangswelle verbundenes, außen verzahntes Zahnrad und
einen damit kämmenden, gegen Prehunr Gesicherten, innen
verzahnten Zahnring aufweint, und mit einer Drehschiebor-Ventilanordnung, die mittels einer inneren und einer äusseren Hülse ein Steuerventil und mittels der äußeren Hülse und einer Gehäusebohrung eir: Verteilerventil für den Kreiskolbenmotor bildet, wobei die innere Hülse koaxial und
drehfest mit einer Eingangswelle und die äußere Hülse über eine eine Rückführvorrichtung bildende Mitnahmeanordnung
drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist sowie eine
Neutralstellungsfeder das Steuerventil bei fehlendem Eingangsmoment geschlossen hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (10, 110) das Zahnrad (12, 112) und die Mitnahmeanordnung (17, 144, 147) trägt und daß der Zahnring (13, 113) im Gehäuse (1, 101) auf einer Kreisbahn beweglich gelagert ist.

2. Momentverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeanordnung ein die Ausgangswelle (10) radial durchsetzender Mitnahmestift (17) ist.

3. Momentverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmestift (17) in die Ausgangswelle (10) eingepresst ist.

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4. Homentverstärker nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ilitnahmcstift (17) dicht neben dem Zahnrad (12) angeordnet ist.

5. Ilomentverstärker nach einen dor Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (10, 110) beidseitig des Znbnrndes (12, 112) gelagert ist, wobei sie sich über ein Lagerteil (41, 144, 147) an einer der Hülsen (20, 11Π) nbstützt.

6. Ilomentverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (10, 110) sich mit einem Lagerteil (41) an Innenumfang der inneren Hülse (20) abstützt.

7. Momentverstärker nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitnahmeanordnung ein als Lagerteil dienendes Ringelement (144) aufweist, das drehfest auf der Ausgangswelle (110) angeordnet ist, radial bis :'.n den Bereich der äußeren Hülse reichtMrIa dort rait diesel* Hülse drehfest verbunden ist.

8. Momentverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (144) am Innenumfang der äußeren Hülse (118) gelagert und mit dieser über mindestens einen Keil (147) verbunden ist.

9. Momentverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnring (13) kreisförmige Ausschnitte (15) aufweist, die von die Gehäuseteile (2, 3» 4, 5, 6) zusammen haltenden Spannschrauben (7) durchsetzt sind, wobei die Umfange der Ausschnitte an ,-)e einem zylindrischen Führungsabschnitt (16) der Spannschrauben anzuliegen vermögen.

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