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Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung zum Betätigen der Steuereinrichtung eines Motorbootes, mit einem Steuerrad, das über ein Getriebe, einen daran anschliessenden Seilzug und ein mit diesem verbundenes Antriebsgestänge mit der Steuereinrichtung in Antriebsverbindung steht, wobei das Zugseil des Seilzuges mit dem Getriebe und mit dem Gestänge verbunden ist und die Hülse des Seilzuges am Getriebegehäuse ortsfest abgestützt und am verstellbaren Steuerorgan eines Steuerventils befestigt ist, das einen hydraulischen Stellzylinder steuert, dessen Stellkolben auf das Antriebsgestänge wirkt.
Eine Servolenkung dieser Bauart ist aus der US-PS 4 295 833 bekannt. Das Steuerrad ist dort über einen Schwenkhebel mit dem Zugseil des Seilzuges verbunden, dessen Hülse am Getriebegehäuse unverschiebbar befestigt ist. Am anderen Ende ist das Zugseil mit dem Antriebsgestänge der Steuereinrichtung verbunden, wogegen die Hülse des Seilzuges mit dem verstellbaren Steuerorgan des Steuerventils in Verbindung steht. Der hydraulische Stellzylinder, dessen Stellkolben über die Kolbenstange auf das Antriebsgestänge wirkt, ist getrennt angeordnet und wird über Leitungen vom Steuerventil betätigt. Bei dieser bekannten Ausführung wirkt also der Seilzug auf eine eigene Betätigungseinrichtung für das davon getrennt angeordnete Steuerventil und auch der Stellzylinder ist vom Steuerventil getrennt angeordnet.
Es sind daher eigene, getrennt verlegte Steuereinrichtungen erforderlich, die nicht nur zusätzlichen Aufwand erfordern, sondern auch Störungen verursachen können, bei deren Auftreten die Servolenkung ausfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Servolenkungen dieser Bauart so zu verbessern, dass sie die auf Motorbooten herrschenden besonderen Ansprüche weitgehend erfüllen, insbesondere robust sind, rasch und einfach montiert werden können und auch rauhe mechanische Beanspruchungen vertragen, ohne undicht oder leck zu werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Zugseil des Seilzuges das Steuerorgan des Steuerventils axial durchsetzt und dass das Steuerventil und der Stellzylinder in an sich bekannter Weise in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind, das eine in sich abgeschlossene Baueinheit bildet und in dem die Verbindungskanäle zwischen dem Steuerventil und dem Stellzylinder vorgesehen sind. Mit dieser Ausbildung wird eine kompakte Baueinheit der Servolenkung erhalten, die ausser der Zuleitung und der Ableitung für das hydraulische Druckmittel keine weiteren Steuerleitungen besitzt Die erfindungsgemässe Servolenkung ist deshalb einfach zu montieren, rauhen Betriebsverhältnissen gewachsen und im Betrieb praktisch wartungsfrei.
Sie erfüllt in besonderer Weise die auf Motorbooten an sie gestellten Anforderungen, wobei insbesondere auch bei einem Ausfall der Ölversorgung die Funktionsfähigkeit im Notbetrieb sichergestellt ist.
Aus der DE-OS 28 43 556 ist eine Zahnstangen-Lenkhilfeeinrichtung bekannt, bei der das Steuerventil mit dem Stellzylinder in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut ist. Diese Baueinheit ist aber nicht für Motorboote konstruiert und für diese auch kaum geeignet. Sie ist vielmehr für die Lenkung eines Fahrzeuges mit Rädern ausgebildet. Über das mit dem Lenkrad verbundene Zahnstangengetriebe wird ein Steuerschieber betätigt, der seinerseits die Druckmittelzu- und Abführung zu den Verstelleinrichtungen für die Räder steuert. Die Verstellung des Schieberventils erfolgt gegen Rückstellfedern, es fehlt aber der erfindungsgemäss vorgesehene Seilzug und insbesondere sind in der Mittelstellung, wenn bei der erfindungsgemässen Ausführung der Seilzug entlastet ist, die zum Stellzylinder führenden Steuerkanäle offen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Steuerventil ein Steuerschieber mit einem darin verschiebbaren, vom Zugseil durchsetzten, das Steuerorgan bildenden Steuerkolben, der mit der Hülse des Seilzuges verbunden ist, wobei die Steuerkanten des Steuerschiebers oder des Steuerkolbens in an sich bekannter Weise angeschrägt oder abgesetzt ausgebildet sind. Mit dieser Ausführung werden abrupte Stellbewegungen der Steuereinrichtung vermieden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Steuerorgan des Steuerventils in an sich bekannter Weise mit wenigstens einer Rückstellfeder versehen sein, wobei die Rückstellfeder das Steuerorgan bei entlastetem Seilzug in einer Mittelstellung hält, in der die zum Stellzylinder führenden Steuerkanäle abgeschlossen sind.
Dadurch wird ein proportionaler Steuervorgang erzielt, wobei jeder Lenkbewegung des Steuerrades ein bestimmter Verstellweg der Steuereinrichtung zugeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Servolenkung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemässen Servolenkung und Fig. 2 dazu einen Längsschnitt durch die aus Steuerventil und Stellzylinder bestehende Baueinheit.
Die in Fig. 1 in Gesamtansicht schematisch dargestellte Servolenkung besteht aus einem Steuerrad (1), einer Baueinheit (2) für die hydraulische Lenkunterstützung und einer Steuereinrichtung (3), die durch die Servolenkung verstellbar ist. Die Steuereinrichtung (3), die im Ausführungsbeispiel schematisch vereinfacht dargestellt ist, kann aus einem Ruder oder auch aus einem Antriebsgetriebe mit Schraube bestehen. Die Steuereinrichtung (3) ist um eine im Bootskörper des Motorbootes ortsfest angeordnete Achse (4) schwenkbar gelagert, die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Auch das Steuerrad (1) ist am Bootskörper ortsfest verankert.
Vom Steuerrad (1) führt ein Seilzug (5), der aus einer Hülse (6) und einem Zugseil (7) besteht, zur Baueinheit (2). Diese besitzt ein gemeinsames Gehäuse (8), in das ein Steuerventil (9) und ein Stellzylinder (10) unmittelbar nebeneinander eingebaut sind. Im Stellzylinder (10) ist ein Stellkolben (11) verschiebbar gelagert, der mit seiner Kolbenstange (12) aus dem Gehäuse (8) herausgeführt ist und über ein Gestänge (13) an einem Hebel (14) angelenkt ist, der mit der Steuereinrichtung (3) drehfest verbunden und zusammen mit
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dieser um die Achse (4) verschwenkbar ist. Ein weiteres, am Hebel (14) angelenktes Gestänge (15) führt zu einem Anschlussstück (16), das im Steuerkolben (17) des Steuerventils (9) verschiebbar gelagert ist.
In Fig. 1 sind noch Rückstellfedern (18) eingezeichnet, die bewirken, dass der Steuerkolben (17) bei entlastetem Seilzug (5) in der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung gehalten wird.
Die Baueinheit (2) mit dem Steuerventil (9) und dem Stellzylinder (10) ist in Fig. 2 in grösserem Massstab im Schnitt herausgezeichnet. Das Steuerventil (9) ist dort als Steuerschieber mit dem Steuerkolben (17) ausgebildet, der in einer das gemeinsame Gehäuse (8) durchsetzenden Bohrung (19) verschiebbar geführt ist. Der Steuerkolben (17) durchsetzt die Bohrung (19), an deren Enden Dichtungen (20) vorgesehen sind. Der Steuerkolben (17) ist mehrfach abgesetzt, ebenso sind in der Schieberbohrung (19) Absätze und Eindrehungen ausgebildet, wie dies bei Steuerschiebern üblich ist. Da es sich um eine an sich bekannte Ausbildung handelt, sind die Merkmale des Steuerschiebers nicht einzeln beschrieben. Ausserdem ist für die Erfindung die genaue Ausbildung des Steuerschiebers unwesentlich. Es könnten an seiner Stelle allenfalls auch Sitzventile vorgesehen sein.
Die Rückstellfeder (18) ist nicht unbedingt erforderlich. Sie kann entfallen, wenn ein Seilzug verwendet wird, der auch Druckkräfte übertragen kann. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wirkt die Rückstellfeder (18) in beiden Richtungen und ist an ihren Enden von je einer Federhülse (21), (22) umgeben, welche Federhülsen (21), (22) in der Schieberbohrung (19) verschiebbar geführt sind. An den Enden der Federhülsen (21) und (22) sind Sprengringe (23) und (24) in Nuten des Steuerkolbens (17) eingesetzt, an denen die Federhülsen (21), (22) anschlagen. Dadurch wird erreicht, dass die Rückstellfeder (18) in beiden Richtungen wirksam ist und eine zweite Rückstellfeder, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, entfallen kann.
Die Schieberbohrung (19) ist in ihrer oberen Hälfte und in ihrer unteren Hälfte jeweils mit drei aus Eindrehungen gebildeten Ringräumen versehen, die den Steuerkolben (17) umgeben. In der oberen Hälfte der Schieberbohrung (19) sind die drei Ringräume mit (25), (26) und (27), in der unteren Hälfte hingegen mit (28), (29) und (30) bezeichnet. Die jeweils mittleren Ringräume (26) und (29) sind über einen nicht dargestellten Zuflusskanal mit der Druckseite einer das hydraulische Druckmittel fördernden Pumpe verbunden. Die jeweils aussenliegenden Ringräume (25) und (30) stehen mit einem Abflusskanal (31) in dauernder Verbindung, der zu einem Tank für die hydraulische Flüssigkeit zurückführt.
Der Ringraum (27) ist über einen im gemeinsamen Gehäuse (8) ausgesparten Kanal (32) mit dem Stellzylinder (10) auf der Stirnseite des Stellkolbens (11) verbunden, wogegen vom Ringraum (28) ein Kanal (33) in den Zylinderraum (34) führt, der auf der Seite der Kolbenstange (12) an den Stellkolben (11) anschliesst. Die Steuerkanten des Steuerkolbens (17) sind abgesetzt ausgeführt, wie in Fig. 2 der Zeichnung durch Querstriche angedeutet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Umschaltvorgänge gedämpft ablaufen, weil die Durchgangsquerschnitte des Steuerschiebers allmählich geöffnet und geschlossen werden.
Der Steuerkolben (17) ist mit einer axial durchgehenden, in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten Bohrung (35) versehen. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird diese Bohrung vom Zugseil (7) des Seilzuges (5) durchsetzt. Die Hülse (6) des Seilzuges (5) ist auf das in Fig. 2 oben dargestellte, mit Gewinde versehene Ende (36) aufgeschraubt, wie in Fig. 1 durch den Gewindeanschluss (5') dargestellt ist.
Die Wirkungsweise der dargestellten und beschriebenen Servolenkung ist aus Fig. 1 zu erkennen : Wenn das Steuerrad (1) in Pfeilrichtung gegen den Uhrzeigersinn verdreht wird, wird der Seilzug (5) gespannt. Das durch den Steuerkolben (17) des Steuerventils (9) frei hindurchgehende Zugseil (7) des Seilzuges (5) wird dabei über das Anschlussstück (16), das Gestänge (15) und den Hebel (14) von der Steuereinrichtung (3) gehalten, auf die ein Drehmoment in Richtung des um die Achse (4) eingezeichneten Pfeiles im Uhrzeigersinn ausgeübt wird. Auf Grund dieser Zugbeanspruchung versucht sich die abgebogen verlegte Hülse (6) des Seilzuges (5) zu verkürzen. Sie verschiebt dabei den Steuerkolben (17) in Fig. 1 nach links.
Dadurch wird der von der Hydraulikpumpe kommende Druckkanal (37) mit dem Kanal (33) verbunden, der in den die Kolbenstange (12) umgebenden Zylinderraum (34) führt. Gleichzeitig wird der auf der anderen Seite des Stellkolbens (11) liegende Zylinderraum des Stellzylinders (10) mit dem zum Tank führenden Abflusskanal (31) verbunden. Die Kolbenstange (12) fährt dadurch in den Stellzylinder (10) ein, wobei über das Gestänge (13) und den Hebel (14) die Steuereinrichtung (3) in Pfeilrichtung verschwenkt wird.
Sobald das Steuerrad (1) losgelassen wird, bewirken die Rückstellfedern (18) eine Rückstellung des Steuerventils (9) in die in Fig. 1 dargestellte Stellung. Die beiden zum Stellzylinder (10) führenden Kanäle (32) und (33) werden dadurch abgeschlossen und es wird der Druckkanal (37) mit dem Abflusskanal (31) verbunden, so dass das von der hydraulischen Pumpe geförderte hydraulische Druckmittel drucklos zirkulieren kann. Die Steuereinrichtung (3) bleibt dabei in dieser Stellung, bis das Steuerrad (1) wieder in der einen oder in der anderen Richtung verdreht wird. Wenn das Steuerrad im Uhrzeigersinn, also gegen den in Fig. 1 eingezeichneten Pfeil verdreht wird, erfolgt eine Entlastung des Zugseiles (7) des Seilzuges (5) und dadurch auch eine Entlastung der Hülse (6), wodurch der Steuerkolben (17) in Fig. 1 nach rechts verschoben wird.
Es wird dann der auf der rechten Seite des Stellkolbens (11) liegende Zylinderraum des Stellzylinders (10) druckbeaufschlagt und der Zylinderraum (34) druckentlastet, so dass der Stellkolben (11) ausfährt und über die Kolbenstange (12), das Gestänge (13) und den Hebel (14) die Steuereinrichtung (3) in der Gegenrichtung verschwenkt.
Im Falle eines Fehlers der hydraulischen Anlage, z. B. bei Ausfall der Pumpe, ist eine Notbetätigung
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möglich. Diese erfolgt vom Steuerrad (1) über den Seilzug (5), das Gestänge (15) und den Hebel (14) zur Steuereinrichtung (3). Es muss dann lediglich eine entsprechend grössere Kraft aufgewendet werden.
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The invention relates to a power steering system for actuating the control device of a motor boat, with a steering wheel which is in drive connection with the control device via a transmission, a cable pull connected thereto and a drive linkage connected to it, the pull cable of the cable pull being connected to the transmission and the linkage is connected and the sleeve of the cable is fixedly supported on the gear housing and is attached to the adjustable control member of a control valve which controls a hydraulic actuating cylinder, the actuating piston of which acts on the drive linkage.
A power steering system of this type is known from US Pat. No. 4,295,833. The steering wheel is connected there via a swivel lever to the pull cable of the cable, the sleeve of which is fixed immovably on the gear housing. At the other end, the pull cable is connected to the drive linkage of the control device, whereas the sleeve of the cable pull is connected to the adjustable control element of the control valve. The hydraulic actuating cylinder, whose actuating piston acts on the drive linkage via the piston rod, is arranged separately and is actuated via lines from the control valve. In this known embodiment, the cable pull acts on its own actuating device for the control valve arranged separately therefrom and the actuating cylinder is also arranged separately from the control valve.
Therefore, separate, separately installed control devices are required, which not only require additional effort, but can also cause malfunctions when the power steering fails.
The invention has for its object to improve the previously known power steering systems of this type so that they largely meet the special requirements prevailing on motor boats, are particularly robust, can be assembled quickly and easily and can also withstand harsh mechanical loads without leaking or leaking will.
This object is achieved according to the invention in that the pull cable of the cable pulls axially through the control element of the control valve and in that the control valve and the actuating cylinder are installed in a common housing in a manner known per se, which forms a self-contained structural unit and in which the connecting channels between the control valve and the actuating cylinder are provided. With this design, a compact structural unit of the power steering is obtained which, apart from the supply line and the discharge line for the hydraulic pressure medium, has no further control lines. The power steering system according to the invention is therefore easy to install, can withstand harsh operating conditions and is practically maintenance-free during operation.
It fulfills the requirements placed on motor boats in a special way, whereby the functionality in emergency operation is ensured even in the event of a failure of the oil supply.
From DE-OS 28 43 556 a rack-and-pinion steering device is known in which the control valve with the actuating cylinder is installed in a common housing. However, this unit is not designed for motor boats and is hardly suitable for them. Rather, it is designed for steering a vehicle with wheels. Via the rack and pinion gear connected to the steering wheel, a control slide is actuated, which in turn controls the pressure medium supply and discharge to the adjusting devices for the wheels. The slide valve is adjusted against return springs, but the cable pull provided according to the invention is missing and, in particular, the control channels leading to the actuating cylinder are open when the cable pull is relieved in the embodiment according to the invention.
In a preferred embodiment of the invention, the control valve is a control slide with a control piston which is displaceable therein and which is traversed by the traction cable and forms the control member and which is connected to the sleeve of the cable, the control edges of the control slide or the control piston being chamfered or offset in a manner known per se are trained. With this embodiment, abrupt control movements of the control device are avoided.
In a further embodiment of the invention, the control member of the control valve can be provided in a manner known per se with at least one return spring, the return spring holding the control member in a central position when the cable is unloaded, in which the control channels leading to the actuating cylinder are closed.
A proportional control process is thereby achieved, with each steering movement of the steering wheel being assigned a specific adjustment path of the control device.
In the drawing, an embodiment of the power steering system according to the invention is shown. 1 shows a schematic overall view of the power steering system according to the invention, and FIG. 2 shows a longitudinal section through the structural unit consisting of control valve and actuating cylinder.
The power steering shown schematically in Fig. 1 consists of a steering wheel (1), a structural unit (2) for the hydraulic steering support and a control device (3) which is adjustable by the power steering. The control device (3), which is shown schematically simplified in the exemplary embodiment, can consist of a rudder or also of a drive gear with a screw. The control device (3) is mounted so as to be pivotable about an axis (4) which is arranged in a fixed manner in the hull of the motor boat and is indicated by dash-dotted lines in the drawing. The steering wheel (1) is also fixed to the hull.
A cable pull (5), consisting of a sleeve (6) and a pulling cable (7), leads from the steering wheel (1) to the structural unit (2). This has a common housing (8) in which a control valve (9) and an actuating cylinder (10) are installed directly next to each other. An actuating piston (11) is slidably mounted in the actuating cylinder (10), which is guided with its piston rod (12) out of the housing (8) and is linked via a linkage (13) to a lever (14) which is connected to the control device ( 3) non-rotatably connected and together with
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this is pivotable about the axis (4). Another linkage (15) articulated on the lever (14) leads to a connecting piece (16) which is displaceably mounted in the control piston (17) of the control valve (9).
In Fig. 1 return springs (18) are still drawn, which cause the control piston (17) is held in the middle position shown in Fig. 1 when the cable (5) is relieved.
The assembly (2) with the control valve (9) and the actuating cylinder (10) is drawn out on a larger scale in section in Fig. 2. The control valve (9) is designed there as a control slide with the control piston (17) which is displaceably guided in a bore (19) passing through the common housing (8). The control piston (17) passes through the bore (19), at the ends of which seals (20) are provided. The control piston (17) is stepped down several times, and shoulders and recesses are formed in the slide bore (19), as is usual with control slides. Since the design is known per se, the features of the control slide are not described individually. In addition, the precise design of the spool is not essential to the invention. If necessary, seat valves could also be provided in its place.
The return spring (18) is not absolutely necessary. It can be omitted if a cable pull is used that can also transmit compressive forces. 2, the return spring (18) acts in both directions and is surrounded at its ends by a spring sleeve (21), (22) which spring sleeves (21), (22) in the slide bore (19) slidably guided are. At the ends of the spring sleeves (21) and (22), snap rings (23) and (24) are inserted into grooves in the control piston (17), against which the spring sleeves (21), (22) strike. It is thereby achieved that the return spring (18) is effective in both directions and a second return spring, as indicated in FIG. 1, can be omitted.
The slide bore (19) is provided in its upper half and in its lower half with three annular spaces formed from recesses, which surround the control piston (17). In the upper half of the slide bore (19), the three annular spaces are identified with (25), (26) and (27), in the lower half, however, with (28), (29) and (30). The respective middle annular spaces (26) and (29) are connected via an inflow channel, not shown, to the pressure side of a pump which pumps the hydraulic pressure medium. The respective outer annular spaces (25) and (30) are in permanent communication with an outflow channel (31) which leads back to a tank for the hydraulic fluid.
The annular space (27) is connected via a channel (32) recessed in the common housing (8) to the actuating cylinder (10) on the end face of the actuating piston (11), whereas a channel (33) from the annular space (28) into the cylinder space ( 34) leads, which connects to the actuating piston (11) on the side of the piston rod (12). The control edges of the control piston (17) are designed to be offset, as indicated by cross lines in FIG. 2 of the drawing. The result of this is that the switching operations take place in a dampened manner because the passage cross sections of the control slide are gradually opened and closed.
The control piston (17) is provided with an axially continuous bore (35) shown in broken lines in FIG. 2. As can be seen from Fig. 1, this hole is traversed by the pull cable (7) of the cable pull (5). The sleeve (6) of the cable (5) is screwed onto the threaded end (36) shown above in FIG. 2, as shown in FIG. 1 by the threaded connection (5 ').
The operation of the illustrated and described power steering can be seen from Fig. 1: If the steering wheel (1) is rotated in the direction of the arrow counterclockwise, the cable (5) is tensioned. The traction cable (7) of the cable (5) which passes freely through the control piston (17) of the control valve (9) is held by the control device (3) via the connecting piece (16), the linkage (15) and the lever (14) , to which a torque is exerted in the direction of the arrow drawn around the axis (4) in a clockwise direction. Due to this tensile load, the bent sleeve (6) of the cable (5) tries to shorten. It moves the control piston (17) in Fig. 1 to the left.
As a result, the pressure channel (37) coming from the hydraulic pump is connected to the channel (33) which leads into the cylinder space (34) surrounding the piston rod (12). At the same time, the cylinder space of the actuating cylinder (10) located on the other side of the actuating piston (11) is connected to the drainage channel (31) leading to the tank. The piston rod (12) thereby moves into the actuating cylinder (10), the control device (3) being pivoted in the direction of the arrow via the linkage (13) and the lever (14).
As soon as the steering wheel (1) is released, the return springs (18) bring the control valve (9) back into the position shown in FIG. 1. The two channels (32) and (33) leading to the actuating cylinder (10) are thereby closed and the pressure channel (37) is connected to the discharge channel (31) so that the hydraulic pressure medium conveyed by the hydraulic pump can circulate without pressure. The control device (3) remains in this position until the steering wheel (1) is turned again in one or the other direction. If the steering wheel is rotated clockwise, i.e. against the arrow shown in Fig. 1, the pull cable (7) of the cable pull (5) is relieved and the sleeve (6) is thus relieved, so that the control piston (17) in Fig 1 is moved to the right.
The cylinder chamber of the actuating cylinder (10) on the right side of the actuating piston (11) is then pressurized and the cylinder chamber (34) is depressurized so that the actuating piston (11) extends and the rod (13) via the piston rod (12). and the lever (14) pivots the control device (3) in the opposite direction.
In the event of a fault in the hydraulic system, e.g. B. in the event of pump failure, is an emergency operation
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possible. This takes place from the steering wheel (1) via the cable (5), the linkage (15) and the lever (14) to the control device (3). Then only a correspondingly greater force has to be applied.