DE2240012C3 - Steuereinrichtung für hydrostatische Hilfskraftlenkungen o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für hydrostatische Hilfskraftlenkungen u. dgl., bei der ein Lenkorgan und ein Meßmotor, der mit einem Arbeitsmotor in Reihe schaltbar ist, über eine Nachlaufvorrichtung verbunden sind, die bei einer Relatiwerstellung aus der Neutralstellung zunächst ein Umsteuerventil verstellt und nach einem vorgegebenen Verstellweg eine kraftschlüssige Kupplung zwischen Lenkorgan und Meßmotor bewirkt, wobei das zwischen einem Pumpenanschluß und einem Rücklaufanschluß geschaltete Umsteuerventil Neutralstellungslöcher, über die in der Neutralstellung ein Kurzschlußpfad führt, sowie davon getrennte Uinsteueröffnungen aufweist, über die bei einer Relatiwerstellung unter Verschließen der Neutralstellungslöcher ein Arbeitspfad zur lenkrichtungsabhängigen Verstellung des Arbeits- und des Meßmotors errichtet wird, wobei ein Rückschlagventil in einem Kanal angeordnet ist, der von dem den Pumpenanschluß mit den Neutralstellungslöchern verbindenden Kurzschlußpfad abzweigt und zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führt, und wobei ein Notsteuerventi;, das bei einem Handbetrieb des Meßmotors als Notpumpe öffnet, in einer Leitung angeordnet ist, die den Rücklaufanschluß mit dem Pumpenanschluß verbindet.

Eine Steuereinrichtung dieser Art ist aus GB-PS 12 00131 bekannt Das Rückschlagventil ermöglicht es, in einer Schaltstellung des Umsteuerventils, in der die Umsteueröffnungen bereits zum Teil freigegeben, die Neutralstellungsöffnungen aber noch nicht vollständig abgedeckt sind, im Umsteu^rventil auftretende Klemmerscheinungen durch Aufbringen eines hydraulischen Drucks zu beseitigen. Das Rückschlagventil liegt dabei in einem durch eine Bohrung gebildeten Kanal, der sich zwischen einem dem Pumpenanschluß und den Neutralstellungsöffnungen zugeordneten Verteilerraum und einem den Umsteueröffnungen zugeordneten weiteren Verteilerraum erstreckt. Das Notsteuerventil liegt in einer anderen durch eine Bohrung gebildeten Leitung, die sich zwischen einem dem Rücklaufanschluß zugeordneten Verteilerraum und dem dem Pumpenanschluß zugeordneten Verteilerraum erstreckt. .

Im bekannten Fall wird das Umsteuerventil durch einen Drehschieber gebildet, de über ein Lenkrad unter Zwischenschaltung eines ein Innenzahnrad und ein auf einem Exzenter drehbares Außenzahnrad aufweisenden Getriebes und einer Gelenkwelle um einen kleinen Winkel in einer festen Hülse gedreht werden kann und mittels des vom Meßmotor angetriebenen Exzenters in "egenrichtung antreibbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art den konstruktiven Aufwand hinsichtlich der erforderlichen Gehäusebohrungen zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leitung in einer Bohrung verläuft, pumpenseitig durch das Rückschlagventil und rücklaufseitig durch das Notsteuerventil abgeschlossen ist und zwischen beiden Ventilen ein zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führender Kanalabschnitt abgeht.

Bei dieser Konstruktion wird für das Rückschlagventil und das Notsteuerventil nur eine Leitung benötigt, die in einer gemeinsamen Bohrung untergebracht ist. Insbesondere kann es sich um eine gestufte Bohrung handeln. Die Verwendung einer statt zweier Bohrungen erleichtert nicht nur die Herstellung und verringert den Platzbedarf, sondern vereinfacht auch die Kanalführung, was für eine solche Steuereinrichtung, bei der zahlreiche Verbindungskanäle, teilweise auch mit Ventilen, vorhanden sind, von erheblicher Bedeutung ist. Die Leitung ist an beiden Seiten durch je ein Ventil aDge-

schlossen, das immer dann, wenn das andere öffnet, geschlossen sein kann, so daß ein direkter Kurzschluß zwischen Pumpenanschluß und Rücklaufanschluß verhindert ist Im Notsteuerbetrieb steht der zu den Umsteueröffnungen führende Kanalabschnitt über das Notsteuerventil unmittelbar mit dem Rücklaufanschluß in Verbindung; die Rückstellkraft des Rückschlagventils braucht dabei nicht überwunden zu werden.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in die Leitung ein £insatz eingefügt, der das Rückschlag- ι ο ventil führt, eine Rückschlagventilfeder abstützt und den Sitz für das Notsteuerventil bildet. Dies ergibt einen sehr einfachen Aufbau der Ventileinrichtung.

Des weiteren kann d^s Notsteuerventil mit einem Überdruckventil kombiniert werden. Bisher war für ein Überdruckventil imirer ein gesonderter Pfad außerhalb der Steuereinrichtung vorgesehen. Hierdurch ergeben sich weitere Einsparungen.

Besonders günstig ist es, wenn das Verschlußstück des Notsteuerventils ein Hohlkolben ist, der einen Schaft des Verschlußstücks des Rückschlagventils unter Bildung einer Drosselstelle umgibt und mit eirer inmitten seiner Stirnfläche liegenden Linie an seinem Sitz anliegt, und wenn der Innenraum des Hohlkolbens über das Überdruckventil mit dem Rücklaufan-Schluß verbunden ist. Da der Hohlkolben auf seiner dem Sitz abgewandten Seite eine größere, dem Pumpendruck ausgesetzte Fläche hat als auf der dem Sitz zugewandten Seite, ist das Notsteuerventil normalerweise sicher geschlossen. Es öffnet nur, wenn der Meßmotor als Notpumpe betrieben und an Stelle anstehenden Pumpendrucks ein Unterdruck erzeugt wird, oder wenn bei Überdruck das Überdruckventil öffnet und an der Drosselstelle ein Druckabfall auftritt, der das Notsteuerventil ebenfalls öffnet. Da in J5 diesem Falle das Überdruckventil und das Notsteuerventil geöffnet sind, ergibt sich ein großer Querschnitt zum Abbau des Überdrucks.

Sodann kann der Schaft des Rückschlagventils als Schieber ausgebildet sein, der den Eingang des Überdruckventil Dei geschlossenem Rückschlagventil mit dem Rücklaufanschluß und bei geöffnetem Rückschlagventil mit dem Innenraum des Hohlkolbens verbindet. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Überdruckventil nur anspricht, wenn das Rückschlagventil geöffnet ist, also im Normalbetrieb der Steuereinrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematiche Schaltung für die erfindungsgemäße -Steuereinrichtung,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch eine andere Ausführungsform.

In Fig. 1 fördert eine Pumpe 1 öl aus einem Tank 2 über eine Steuereinrichtung 3 zu einem Arbeitsmotor 4, über dessen Kolbenstange 5 ein Lenkgestänge betätigt wird. Das Rücklauf öl fließt über eine Leitung 6 in den Tank zurück. Die Steuereinrichtung hat einen Pumpenanschluß 7, einen Rücklaufanschluß 8 und zwei Arbeitsmotoranschlüsse 9 und 10. Sie wird mit Hilfe eines Lenkrades 11 verstellt.

Die Steuereinrichtung weist eine Nachlaufvorrichlung 12 auf. Diese wird einerseits von dem Lenkrad 11 und andererseits von einem Meßmotor 13 verstellt. Dieser ist so in die Schaltung einbezogen, daß er bei einer Betätigung des Ajbeitsmotors 4 immer mit diesem auf der Zulaufseite in Reihe liegt. Durch Ansprechen der Nachlaufvorrichtung 12 wird ein Uimsteuerventil 14 betätigt, das aus zwei Drehschiebern 15, 16 gebildet ist.

Das Umsteuerventil 14 weist Neutralstellüngslöcher 17 mit drei unterschiedlichen Lochdurchmessern auf, die in der Neutralstellung die veranschaulichte Mittellage einnehmen. Sie bilden zusammen eine verstellbare Drossel 18, über die in der Neutralstellung des Umsteuerventils ein Kurzschlußpfad 19 führt. Ferner enthält das Umsteuerventil 14 Umsteueröffnungen 20, die schematisch in dem Kasten 21 veranschaulicht sind und bei einer Relatiwerstellung einen Arbeitspfad 22 errichten, der über den Meßmotor 13 und den Arbeitsmotor 4 führt. Eine der möglichen Verbindungen ist gestrichelt im Kasten 21 dargestellt Wie aus der Darstellung in Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Neutralstellungslöciier 17 noch nicht vollständig geschlossen, wenn die Umsteueröffnungen 20 bereits freigegeben sind.

Ein Rückschlagventil 23 ist im " rbeitspfad 22 angeordnet, und zwar in einem einsinnig iurchfiossenen Abschnitt dieses Arbeitspfades nach dessen Abzweigung vom Kurzschlußpfad 19. Dies ergibt folgende Funktion:

Es S'i angenommen, daß das Lenkrad 11 so weit verdreht ist, daß die in Kasten 21 veranschaulichte Arbeitspfadverbindung hergestellt ist, dann wird die Kolbenstange 5 des Arbeitsmotors 4 in der Zeichnung nach rechts verschoben. Wirkt nun eine Kraft P entgegen dieser Verstellung auf die Kolbenstange 5, so versucht der Kolben Druckflüssigkeit aus dem linken Kolbenraum entgegen der bisherigen Förderrichtung herauszudrücken. Wäre das Rückschlagventil 23 nicht vorhanden und die Drossel 18 noch etwas geöffnet, so könnte diese Druckflüssigkeit über den Kurzschlußpfad 19 und die Drossel 18 ungehindert in den Rücklauf strömen. Der Meßmotor 13 würde entgegen der bisherigen Drehrichtung gedreht und uährc.2 nach einem kurzen Drehwinkel das Lenkrad 11 mit. Dieser Rückfluß und damit der Schlag auf das Lenkrad 11 whv. durch das Rückschlagventil 23 unterbunden. Bei alledem stört das Rückschlagventil 23 den normalen Betrieb nicht. Denn der zugehörige Leitungsweg des Arbeitspfades wird im Normalbetrieb niemais im Gegensinn durchströmt.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 geht vom Pumpenanschluß 7 eine Bohrung 24 und vom Rücklaufanschluß 8 eine Bohrung 25 aus. Beide Bohrungen sind über eine gestufte Querbohrung 26 miteinander verbunden, das Rückschlagventil 23 weist ein Verschlußstück 27, einen Schaft 28, einen Sitz 29 und eine Rückschlagventilfcder 30 auf. In die Querbohrung ''fcist ein mehrteiliger Einsatz eingefügt, der aus einem Ring 31, einer Hülse 32 und einem die Querbohrung 26 verschließenden Stopfen 33 besteht. Innerhalb dieses Einsatzes ist ein Notsteuerventil 34 und ein Überdruckventil 35 ausgebildet, die beide zur Rücklaufseite h>n öffnen können. Infolgedessen ergib*, sich eine Leitung ^6, von deren Umfang ein Kanalabschnitt 37 zu den Umsteueröffnungen 20 führt und die zur Pumpenseite hin durch das Rückschlagventil 23 und zur Rückiaufseite hin durch das ί iotsteuerventil 34 und das Überdruckventil 35 abgeschlossen ist.

Das Notsteuerveütil weist als Verschlußstück einen Hohlkolben 38 auf, der inmitten seiner Stirnfläche 39 an einem Sitz 40 des Ringes 31 anliegt. Ein Innenraum

41 des Hohlkolbens steht über eine Drosselstelle 42 mit der Querbohrung 26 in Verbindung und nimmt eine Feder 43 auf. Eine rückseitige Stirnfläche 44 des Hohlkolbens ist größer als der dem gleichen Druck ausgesetzte Teil der vorderen Stirnfläche 39. Wenn sich das Notsteuerventil 34 öffnet, steht die Leitung 36 über Bohrungen 45 und einen Ringraum 46 mit der Rücklaufseite in Verbindung.

Das Überdruckventil 35 weist ein Verschlußstück 47 auf, das unter der Belastung einer Feder 48 steht und eine Bohrung 49 abschließt, die in einer in den Stopfen 33 eingefügten Scheibe 50 ausgebildet ist. Der Bohrung 49 ist ein Raum 51 vorgeschaltet, der über eine weitere Bohrung 52 mit der Bohrung 25 in Verbindung steht. Das Ende des Schaftes 28 ist als Schieber 53 ausgebildet, der beim öffnen des Rückschlagventils 23 die weitere Bohrung 52 absperrt und dafür über Bohrungen 54, 55 eine Verbindung zwischen dem Innenraum 41 des Hohlkolbens 38 und dem Raum 51 vor dem Überdruckventil 35 herstellt.

Bei dieser Steuereinrichtung können die folgenden Betriebszustände unterschieden werden:

1. Veranschaulicht ist der Ruhestand der Ventile.

2. Wenn das Umsteuerventil von der Nachlaufvorrichtung verstellt wird und die Neutralstellungslöcher 17 sich zu schließen beginnen, entsteht vor der Drossel 18 ein Druck, der zum öffnen des Rückschlagventils 23 ausreicht. Das Notsteuerventil 34 bleibt hierbei geschlossen, weil die unter dem Pumpendruck stehende rückseitige Stirnfläche 44 größer als der entsprechende Teil der vorderen Stirnfläche 39 ist.

3. Wenn auf den Arbeitsmotor eine Kraft entgegen der Längsverstellung auftritt, ergibt sich in der Leitung 36 ein höherer Druck als der Pumpendruck in der Bohrung 24. Infolgedessen schließt das Rückschlagventil 23. Auch bei diesem Zustand bleibt das Notsteuerventil 34 geschlossen, weil es von der Rückseite her stärker belastet wird als von der Vorderseite. Auch das Über-

druckventil 35 bleibt geschlossen, weil bei geschlossenem Rückschlagventil 23 die Bohrungen 54,55 des Schiebers 53 nicht miteinander fluchten.

. Wenn beim normalen Lenkbetrieb, also geöffnetem Rückschlagventil 23, der Pumpendruck zu hoch werden würde, so pflanzt sich dieser Druck über den Innenraum 41 des Hohlkolbens 38, die Bohrungen 54 und 55 und den Raum 51 bis zum Überdruckventil 35 fort. Dieses öffnet, wodurch der Überdruck im Innenraum 41 abgebaut wird. Nunmehr steht die rückseitige Stirnfläche 44 des Hohlkolbens 38 unter einem geringeren Druck als die vordere Stirnfläche, und das Notsteuerventil 34 öffnet ebenfalls. Es steht dann ein großer Querschnitt zum Abbau des Pumpenüberdrucks zur Verfugung.

Wenn die Pumpe versagt und der Meßmotor vom Lenkrad 11 her als Handpumpe betätigt wird, entsteht in der Leitung 36 ein unter dem Druck in der Bohrung 25 liegender Druck. Infolgedessen öffnet das Notsteuerventil 34. Es wird eine unmittelbare Verbindung zwischen der Rücklaufseite und der Leitung 36 hergestellt, über die Druckflüssigkeit umgewälzt werden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 3 werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet, fiei dieser Ausführungsform ist in der Querbohrung 26 lediglich ein Rückschlagventil und ein Notsteuerventil vorgesehen, wobei ein einziger Einsatz 56 in der Queröohrung 26 angeordnet ist. Er führt das Verschlußstück 27 des Rückschlagventils 23, das zu diesem Zweck als Hohlzylinder 57 ausgebildet und mit Querlöchern 58 versehen ist. Die Rückschlagventilfeder 30 stützt sich auf einer durchbrochenen Scheibe 59 ab, so daß ein Innenraum 6Θ des Hohlkolbens 57 und sin Raum 61 im Einsatz 56 der Leitung entsprechen. Das Notsteuerventil 34 weist eine Kugel 62 auf, die mit dem Sitz 63 im Einsatz 34 zusammenwirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für hydrostatische Hilfskraftlenkungen u.dgl., bei der ein Lenkorgan und ein Meßmotor, der mit einem Arbeiismotor in Reihe schaltbar ist, über eine Nachlauf vorrichtung verbunden sind, die bei einer Relativverstellung aus der Neutralstellung zunächst ein Umsteuerventil verstellt und nach einem vorgegebenen Verstellweg eine kraftschlüssige Kupplung zwischen Lenkorgan und Meßmotor bewirkt, wobei das zwischen einem Pumpenanschluß und einem Rücklaufanschluß geschaltete Umsteuerventil Neiutralstellungslöcher, über die in der Neutralstellung ein Kurzschlußpfad führt, sowie davon getrennte Umsteueröffnungen is aufweist, über die bei einer Relatiwerstellung unter Verschließen der Neutralstellungslöcher ein Arbeitspfad zur lenkrichtungsabhängigen Verstellung des Arbeits- und des Meßmotors errichtet wird, wobei ein Rückschlagventil in einem Kanal angeordnet is* der vor dem özti Pum^ensiVschluß mit den Neutralstellungslöchern verbindenden Kurzschlußpfad abzweigt und zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führt, und wobei ein Notsteuerventil, das bei einem Handbetrieb des Meßmotors als Notpumpe öffnet, in einer Leitung angeordnet ist, die den Rücklaufanschluß mit dem Pumpenanschluß verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung 36; 60,61) in einer Bohrung (28) verläuft, pumpenseilig durch das Rückschlagventil (23) und rücklaufseilig durch das Notsteuerventil (34) abgeschlossen ist und zwischen beiden Ventilen ein zu den druckseitigen Umsteueröffnungen führender Kanalabschnitt

(37) abgeht.

2. Steuereinrichtung nach A-.jpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung ein Einsatz (31,32,33; 56) eingefügt ist, der das Rückschlagventil (23) führt, eine Rückschlagventilfeder (3*0) abstützt und den Sitz (40; 63) für das Notsteuerventil (34) bildet.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Notsteuerventil (34) mit einem Überdruckventil (35) kombiniert ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück des No titeuerventils (34) ein Hohlkolben (38) ist, der einen Schaft (28) des Verschlußstücks (27) des Rückschlagventils (23) unter Bildung einer Drosselstelle (42) umgibt und mit einer inmitten seiner 51/ Stirnfläche (39) liegenden Linie an seinem Sitz (40) anliegt, und daß der Innenraum (41) des Hohlkolbens über das Überdruckventil (35) mit dem Rücklaufanschluß (8) verbunden ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (28) des Rückschlagventils (23) als Schieber (53) ausgebildet ist, der den Eingang des Überdruckventils (35) bei geschlossenem Rückschlagventil mit dem Rücklaufanschluß (8) und bei geöffnetem Rückschlagventil mit dem Innenraum (41) des Hohlkolbens

(38) verbindet.