DE1084589B

DE1084589B - Servomotor mit Differentialkolben fuer Lenkvorrichtungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE1084589B
Application number: DER19043A
Authority: DE
Inventors: Smil Reis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-06-10
Filing date: 1956-06-11
Publication date: 1960-06-30
Also published as: FR1153774A; GB819659A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Servomotor für die Lenkvorrichtung von Kraftfahrzeugen mit einem Zylinder und einem darin angeordneten doppeltwirkenden Differentialkolben, der den Zylinder in zwei von außen mit Druckflüssigkeit belieferbare Kammern unterteilt, wobei die eine dieser Kammern über eine Leitung unmittelbar von der Druckpumpe beaufschlagt wird, während eine zweite von der Druckseite der Pumpe abgezweigte Leitung über ein Steuerventil mit der Ansaugleitung der Pumpe oder mit der zu der zweiten Kammer führenden Leitung verbunden werden kann, wobei entweder beide Kammern gleichzeitig dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt oder mit der Saugleitung verbunden werden können oder endlich nur die erste Kammer unter dem Flüssigkeitsdruck steht und die zweite Kammer mit der Ansaugleitung verbunden ist.

Ein Servomotor mit einem in der vorstehenden Weise ausgebildeten Ventil ist bereits Gegenstand eines älteren Patents. Die in diesem Patent beschriebene Servolenkung ist zum nachträglichen Einbau in bestehende Motorfahrzeuge bestimmt, während sie sich zum Ersatz des Lenkgetriebes weniger gut eignet, weil im letzteren Fall eine Übersetzung zwischen den Bewegungen des Steuerventils und des Servokolbens notwendig ist, um die erforderliche Genauigkeit und Empfindlichkeit der Lenkung zu erreichen.

Bei einer nachträglich eingebauten Servolenkung werden diese Eigenschaften der Lenkung durch das am Fahrzeug vorgesehene Lenkgetriebe gesichert. Wo aber dieses Lenkgetriebe durch die Lenkhilfe selbst ersetzt werden soll, können diese Eigenschaften nur durch die erwähnte Übersetzung erreicht werden. Deshalb befindet sich gemäß der Erfindung die Steuerventilvorrichtung außerhalb des Zylinders, so daß die notwendigen Hebelarme und Hebelwege für die erforderliche Übersetzung herangezogen werden können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, welche zwei Ausführungsbeispiele zeigt, die sich im wesentlichen durch die Ausbildung des Ventils unterscheiden, das die Einmündungen der Zweige der zweiten Leitung steuert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt das eine Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise das zweite Ausführungsbeispiel.

Gemäß Fig. 1 ist der an den Enden geschlossene Zylinder 1 des Servomotors durch den doppeltwirkenden Differentialkolben 2 in zwei Kammern 3 und 4 unterteilt. Am Kolben 2 ist auf der der Kammer 3 des Zylinders 1 zugekehrten Seite eine Stange 5 befestigt. Der Querschnitt der Stange 5 ist gemäß einer vorzugsweise gewählten Ausführungsform gleich der Servomotor mit Differentialkolben
für Lenkvorrichtungen von Kraftfahrzeugen

Anmelder:
Smil Reis, Mailand (Italien)

Vertreter: R. Störzbach, Patentanwalt,
Stuttgart W, Hasenbergstr. 38 A

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 10. Juni 1955

Smil Reis, Mailand (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

Hälfte des Querschnitts des Zylinders 1. Demzufolge ist die Arbeitsfläche der Stirnfläche des Kolbens 2 auf der Seite der Stange 5 gleich der Hälfte der auf der anderen Seite liegenden Arbeitsfläche des Kolbens 2, und die erste Kammer 3 des Zylinders 1 hat einen Querschnitt, der der Hälfte desjenigen der zweiten Kammer 4 entspricht.

Von einer Pumpe 6 wird Druckflüssigkeit in eine Leitung 7 gedrückt, von welcher eine erste Leitung 8, die an ihrem Ende mit der ersten Kammer 3 des Zylinders 1 in Verbindung steht, und eine zweite Leitung 9, die an eine öffnung 10 eines Ventilgehäuses 11 angeschlossen ist, abzweigen. Innerhalb des Gehäuses 11 befindet sich eine zylindrische Bohrung 12, die an dem einen Ende 13 geschlossen ist. In der Bohrung 12 ist axial verschieblich ein zylindrisches Ventil 14 angeordnet, das die Bohrung 12 an ihrem anderen Ende abschließt. Das Ventil 14 weist nahe seinem Kopfende 16 im Inneren der Bohrung 12 eine Umfangsnut 15 auf. Die Öffnung 10 mündet in den von der Nut 15 begrenzten Raumbereich. Zwischen dem Kopfende 16 des Ventils 14 und dem Ende 13 der Bohrung 12 wird innerhalb des Gehäuses 11 eine Kammer 17 gebildet.

Eine in der Wandung des Gehäuses 11 angeordnete Öffnung 18 mündet in die Kammer 17. Diese öffnung 18 steht über eine Leitung 19 mit der Ansaugseite der Pumpe 6 in Verbindung.

Zwischen den öffnungen 10 und 18 weist die Bohrung 12 des Gehäuses 11 eine rund umlaufende Auskehlung 20 auf, die mit den öffnungen 10 und 18 nicht unmittelbar verbunden ist und die seitlich durch gerade Wände, welche zur Mittellinie der Bohrung 12 und des Ventils 14 senkrecht stehen, begrenzt ist.

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Innerhalb dieser Auskehlung 20 befindet sich in halter 40 für die in dem Servomotor arbeitende Flüs-

Normalstellung das Kopfende 16 des Ventils 14, wobei sigkeit in Verbindung.

dieses Kopfende ebenfalls seitlich durch gerade Flächen Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel

begrenzt ist, die senkrecht zur Mittellinie der Bohrung weicht von dem unter Bezug auf Fig. 1 beschriebenen

12 und des Ventils 14 stehen. Dabei ist die Breite der 5 Beispiel nur hinsichtlich der Form des inneren Hohl-

Auskehlung 20 in axialer Richtung größer als die raums des Gehäuses 11 ab. Aus Fig. 2 ist ersichtlich,

Dicke des Kopfendes 16 des Ventils 14. Auf diese daß der Hohlraum 12 einen größeren Durchmesser hat

Weise bleibt bei einer mittleren Stellung des Ventils als das Ventil 14 und durch eine Zwischenwand 39,

14 der Durchgang von der Öffnung 10 zur Öffnung 18 die durch zwei senkrecht zur Mittellinie des Ventils 14

über die Nut 15, die Auskehlung 20 und die Kammer io stehende Flächen begrenzt ist, die zentrale öffnung 21

17 offen, und die Leitung 19 bleibt mit der Leitung 9 enthält und deren Durchmesser dem des Ventils 14

in Verbindung. gleich ist, in zwei Kammern 38 und 17 unterteilt ist.

In die Auskehlung 20 mündet eine Öffnung 21 des Das Ventil 14 wird verschiebbar in einer koaxialen Gehäuses 11. Diese Öffnung-ist über eine Leitung 22 Bohrung 37 im Gehäuse 11 geführt, und zwar auf der mit dem Ende der zweiten Kammer 4 des Zylinders 1 15 dem Abschluß 13 gegenüberliegenden Seite der Kamverbunden. Die Leitung 22 steht so in Verbindung mit mer 17. Die Öffnung 10 mündet in die erste Kammer der Leitung 9, die sich auf diese Weise in die beiden 38, die Öffnung 18 in die zweite Kammer 17 und die Leitungszweige 19 und 22 teilt, von denen der erstere Öffnung 21 in die Mittelöffnung der Zwischenwand 39. 19 die Druckflüssigkeit- -zur Pumpe 6 zurückleitet, Die Nut 15 steht normalerweise in der Mittelöffnung während der zweite 22 diese Flüssigkeit in die zweite ao der Zwischenwand 39 und ist breiter als die Stärke Kammer 4 des Zylinders 1 leitet. Die Mündungen der der Zwischenwand 39.

beiden Zweige 19 und 22 werden in der weiter unten Die Ähnlichkeit und Gleichwertigkeit der in den

beschriebenen Weise von dem Ventil 14 gesteuert. Fig. 1 und 2 abgebildeten Ventile sind offensichtlich.

Am freien Ende des Ventils 14 ist eine Ventilstange Vor allem ist es hinsichtlich der Wirkungsweise

23 vorgesehen, die einen kleineren Durchmesser als 25 völlig gleich, ob die Leitung 9 mit der Öffnung 18

das Ventil 14 hat. Zwischen dem Ventil 14 und der statt mit der Öffnung 10 verbunden wird, und umge-

Ventilstange 23 ist deshalb ein stufenförmiger An- kehrt, ob die Leitung 19 mit der öffnung 10 statt mit

schlag 24 ausgebildet, der senkrecht zur gemeinsamen der Öffnung 18 verbunden wird.

Mittellinie des Ventils und der Ventilstange steht. In Zwecks einfacherer Beschreibung wird angenom-

einem bestimmten Abstand vom Anschlag 24 ist auf 30 men, daß die Leitungsverbindungen so durchgeführt

der Ventilstange 23 eine ^Arretiervorrichtung 25 be- sind, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Der Zylin-

festigt. Auf der Ventilstange 23 zwischen dem An- der 1 sei am Rahmen des Fahrzeugs verankert und

schlag 24 und der Arretiervorrichtung 25 befinden sich, der Kolben 2 bzw. die Kolbenstange 5 an den gelenk-

verschieblich aufgesetzt, eine Widerlagerscheibe 26, ten Rädern des Fahrzeugs angelenkt. In diesem Fall

eine Feder 27 und ein Ringglied 28. Die Widerlager- 35 wird bei der Ausführungsform nach Fig. 1 das Ge-

scheibe 26 weist einen peripheren Einschnitt 29 auf. häuse 11 mit dem Betätigungsglied der Lenkvorrich-

Die Teile 26, 27 und 28 sind verschiebbar in einem rung verbunden, während die Ventilstange 23 mit der

Zylinder 30 angeordnet, der koaxial zum Gehäuse 11 Kolbenstange 5 verbunden wird.

an diesem befestigt ist. Der Zylinder 30 hat einen. An- I_n der mittleren Stellung des Ventils 14 in Fig. 1,

schlag 31, der dem Anschlag 24 entspricht, und eine 40 bei der der Kreislauf 6-7-9-15-20-17-18-19-6 geöffnet

Arretierung 32 in Übereinstimmung mit der Arretie- ist, kann der Flüssigkeitsdruck keine Werte anneh-

rung 25. Der Innendurchmesser des Zylinders 30 und men, die eine Verschiebung des Kolbens 2 bewirken,

dementsprechend die Außendurchmesser der Wider- Wird das Gehäuse 11 von der Lenkvorrichtung aus

lagerscheibe 26 und des Ringgliedes 28 sind größer als (nicht dargestellt) z.B. nach links in bezug auf die

der Außendurchmesser des Ventils 14. Im Anschlag 45 Zeichnung verstellt, so wird der Durchfluß durch die

31 am Ende des Gehäuses 11, an welchem der Zylinder Nut 15 und die Auskehlung 20 gesperrt. Die Flüssig-

30 befestigt ist, ist hinter der Widerlagerscheibe 26 keit gelangt dann von der Pumpe 6 durch die erste

eine Ringnut 33 ausgespart. Diese Ringnut 33 steht Leitung 8 in die erste Kammer 3 des Zylinders 1, wo

mit der Kammer 35, die zwischen der Widerlager- ihr Druck ansteigt und der Kolben 2 und das Ventil

scheibe 26 und dem Ringglied 28 liegt, über den Ein- 50 14 nach links getrieben werden. Dadurch werden die

schnitt 29 in Verbindung. gelenkten Räder des Fahrzeugs in eine Richtung ein-

Eine Öffnung 34 in der Wand des Zylinders 30 dient geschlagen, während das Ventil 14, der Bewegung des dazu, die Kammer 35 mit der Druckleitung 7 der Gehäuses 11 folgend, bestrebt ist, den Durchgang Pumpe 6 über eine Leitung 36 zu verbinden. Zwischen zwischen der Nut 15 und der Auskehlung 20 wieder dem Ringglied 28 und der Stange 23 einerseits und 55 freizugeben und damit die Entleerung der Pumpe 6 zwischen dem Ringglied 28 und dem Zylinder 30 an- zu bewirken, so daß der Kolben 2 an der Stelle angedererseits sind Dichtungsmittel vorgesehen, die das halten wird, die der Einstellung des Gehäuses 11 ent-Ausströmen der Druckflüssigkeit aus der Kammer 35 spricht. Durch Bewegen des Gehäuses 11 in der entverhüten. Die Teile 23 bis 36 dienen in bekannter gegengesetzten Richtung, also nach rechts, wird der Weise dazu, um das Ventil 14 normalerweise in einer 60 Durchgang zwischen der Auskehlung 20 und der mittleren Stellung zu halten oder in diese zurückzu- Kammer 17 gesperrt und damit die Entleerung der führen und dem Fahrer eine mäßige Reaktion aus der Pumpe 6 über die Öffnung 18 und die Leitung 19 ver-Druckfiüssigkeit zu übermitteln und ihm dadurch ein hindert. In diesem Fall tritt die Druckflüssigkeit über Gefühl für das von ihm ausgeführte Lenkmanöver zu die Leitung 8 in die Kammer 3 und gleichzeitig auf verschaffen. Um die Gleichheit der durch die Bewe- 65 dem Wege 9-10-15-20-21-22 in die Kammer 4 ein. Die gung des Ventils in beiden Richtungen übermittelten aus den gleichzeitig wirkenden Flüssigkeitsdrücken Reaktionen sicherzustellen, ist die vordere Fläche des resultierende Schubkraft an den beiden Stirnflächen Ringgliedes 28 doppelt so groß wie diejenige zwischen des Kolbens 2, von denen die gegen die Kammer 3 gedem Durchmesser des Ventils 14 und dem der Ventil- richtete doppelt so groß ist wie die entgegengesetzte, stange 23. Die Rücklaufleitung 19 steht mit einem Be- 70 kehrt die Bewegung des Kolbens 2 in bezug auf die

vorher geschilderte Bewegung um, wodurch die gelenkten Räder in der zur vorigen Richtung entgegengesetzten Richtung eingeschlagen werden. Auch in diesem Fall folgt das mit der Kolbenstange 5 verbundene Ventil 14 der Bewegung des Gehäuses 11, wobei 5 es bestrebt ist, die Entleerung der Auskehlung 20 in die Kammer 17 wieder freizugeben und den Kolben 2 stillzusetzen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird die Lenkvorrichtung mit dem Ventil 14 verbunden, während das Gehäuse 11 mit der Kolbenstange 5 des Kolbens 2 verbunden wird. Die Arbeitsweise ist mit der mit Bezug auf die Fig. 1 beschriebenen identisch. Wird das Ventil 14 in bezug auf die Zeichnung nach links verstellt, so wird der Durchfluß von der ersten Kammer 38 zur Nut 15 gesperrt, so daß die Flüssigkeit nur durch die Leitung 8 in die Kammer 3 des Zylinders 1 fließen kann, so daß der Kolben 2 nach links bewegt wird. Das Gehäuse 11, das mit der Kolbenstange 5 verbunden ist, folgt der Bewegung des Ventils 14 und ist bestrebt, den Durchfluß zur Nut 15 wieder freizugeben und den Kolben 2 stillzusetzen. Durch eine Bewegung des Ventils 14 nach rechts wird der Durchfluß von der Nut 15 zur Kammer 17 gesperrt und damit auch die Entleerung der beiden Kammern 3 und 4 verhindert, die mit der Druckleitung 7 der Pumpe 6 in Verbindung bleiben. Die Bewegung des Kolbens wird daher in der bereits beschriebenen Weise umgekehrt.

Bei der Bewegung des Ventils 14 nach rechts oder nach links wird stets die Feder 27 zwischen dem Anschlag 24 und der Arretierung 32 bzw. 25 und 31 zusammengedrückt, während der Druck der in der Kammer 35 befindlichen Flüssigkeit der Bewegung des Ventils über den Anschlag 24 bzw. über das Ringglied 28 entgegenwirkt. Dadurch wird dem Fahrer die Empfindung der von ihm vorgenommenen Lenkung vermittelt und gemäß Fig. 1 das Gehäuse 11 bzw. gemäß Fig. 2 das Ventil 14 in die Normalstellung, bei der die Flüssigkeit kein Verschieben des Kolbens 2 bewirkt, zurückgeführt.

Die Pumpe 6 saugt die Flüssigkeit aus dem Behälter 40, wenn der Durchfluß in der Kammer 17 von dem Ventil 14 geschlossen ist, während die Kammer 4 des Zylinders ihren Flüssigkeitsinhalt in den gleichen Behälter 40 entleert, wenn gemäß Fig. 1 der Durchfluß durch die Auskehlung 20 oder gemäß Fig. 2 der Durchfluß von der Kammer 38 zur Nut 15 gesperrt ist.

Claims

Patentansprüche: _o

1. Servomotor für, die Lenkvorrichtung von Kraftfahrzeugen mit einem Zylinder und einem darin angeordneten doppeltwirkenden Differentialkolben, der den Zylinder in zwei von außen mit Druckflüssigkeit belieferbare Kammern unterteilt, wobei die eine dieser Kammern über eine Leitung unmittelbar von der Druckpumpe beaufschlagt wird, während eine zweite von der Druckseite der Pumpe abgezweigte Leitung über ein Steuerventil mit der Ansaugleitung der Pumpe oder mit der zur zweiten Kammer führenden Leitung verbunden werden kann, wobei entweder beide Kammern

gleichzeitig dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt oder mit der Saugleitung verbunden werden können oder endlich nur die erste Kammer unter dem Flüssigkeitsdruck steht und die zweite Kammer mit der Ansaugleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (11 bis 16) sich außerhalb des Zylinders befindet.

2. Servomotor nach Anspruch 1, bei welchem ein in einem zylindrischen Gehäuse axial verschiebbares Steuerventil eine Umfangsnut aufweist, die zusammen mit dem Gehäuse einen Ringraum begrenzt, wobei zwischen Ventilende und Gehäuseabschluß eine Kammer vorgesehen ist und der Ringraum eine Öffnung aufweist, an welcher die zweite Leitung der Pumpe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (17) eine Öffnung (18) im Gehäuse (11) aufweist, in welchem das Ventil die Hubbewegungen ausführt und an die die Saugleitung (19) angeschlossen ist.

3. Servomotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (12) des Gehäuses (11) des Steuerventils zwischen der Öffnung (10), mit der die zweite Leitung (9) in Verbindung steht, und der mit der Saugleitung (19) in Verbindung stehenden Öffnung (18) eine ringförmige Aussparung (20) aufweist, mit welcher eine an sich bekannte Öffnung (21) in Verbindung steht, die an die zur zweiten Kammer (4) führende Leitung (22) angeschlossen ist, und in welcher das Kopfende (16) des Steuerventils (14) sich befindet, wobei die Aussparung (20) in axialer Richtung eine größere Breite aufweist als die Dicke des Kopfendes (16) in axialer Richtung.

4. Servomotor nach Anspruch 1, bei welchem das Ventilgehäuse einen Hohlraum von größerem Durchmesser als das Ventil aufweist, der durch eine Zwischenwand mit zentraler Öffnung in zwei Kammern unterteilt ist, wobei die Umfangsnut des Ventils, deren Breite größer ist als die Dicke der Zwischenwand, sich innerhalb der Zentralöffnung der Zwischenwand befindet, dadurch gekennzeichnet, daß an eine radial in der zentralen Öffnung der Zwischenwand einmündende Bohrung

(21) die zur zweiten Kammer (4) führende Leitung

(22) angeschlossen ist, während in die Kammern (38 und 17) zu beiden Seiten der Zwischenwand je eine von zwei im Gehäuse (11) vorgesehenen Bohrungen (10 und 18) einmündet, an deren eine die zweite Leitung (9) und an deren andere die Saugleitung (19) angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 927 616, 729 091;

deutsche Patentanmeldung D14227 11/63 c (bekanntgemacht am 11. 2. 1954);

französische Patentschrift Nr. 629 649;

britische Patentschriften Nr. 654 415, 589 381;

USA.-Patentschriften Nr. 2 640 322, 2 018 197,
990 530.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 960251.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen