DE1250751B - Steuerventil fur Hilfskraftlenkungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

Ausgabetag:

B62d

63C-47

G 16210 H/63 c

11.Januar 1955

21. September 1967

14. November 1968

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Hilfskraftlenkungen mit Flüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge mit einem Servomotor, bestehend aus einem Zylinder, einem doppeltwirkenden Kolben und einer Kolbenstange, wobei das aus Ventilkolben und Ventilgehäuse bestehende Steuerventil zwischen zwei Teile des die Lenkkräfte übertragenden Lenkgestänges eingeschaltet ist und der Ventilkolben und das Ventilgehäuse durch ihre relative Verstellung zueinander die Druckflüssigkeit wahlweise einem der Zylinderenden zusteuern und der Bewegung des Ventilkolbens in beiden Richtungen Widerstand entgegensetzende Wirkflächen vorgesehen sind, die dem Flüssigkeitsdruck in einer mit der Druckmitteleinlaßleitung in Verbindung stehenden Kammer ausgesetzt sind.

Bei einer bekannten Bauart sind diese erwähnten Wirkflächen gleich groß und widerstehen der Bewegung des Ventilkolbens in beiden Bewegungsrichtungen.

Es ist festgestellt worden, daß am Lenkrad beim Einschlag in der Richtung, in der die Druckflüssigkeit der Kolbenstangenseite des Servozylinders zugeleitet wird, eine größere Handkraft auftritt als beim Einschlag in der anderen Richtung. Im ersteren Falle tritt auch eine schnellere Rückführung des Ventilkolbens in die neutrale Stellung ein. Es ist jedoch erwünscht, daß der Fahrer am Lenkrad unter gleichen Fahrbedingungen in beiden Lenkrichtungen den gleichen Widerstand empfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, in dem die durch die verschieden groß beaufschlagten Flächen des Servomotorkolbens bedingten Unterschiede ausgeglichen werden.

Als Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einem älteren Patent vorgesehen, zwei Reaktionskammern anzuordnen, die ungleiche Wirkungsflächen aufweisen.

Die Lösung gemäß der Erfindung besteht demgegenüber darin, daß die Kammer den Ventilkolben oder einen mit diesem verbundenen Teil umschließt, wobei zwecks des an sich bekannten Ausgleichs des Einflusses der Kolbenstange im Servozylinder der dem Druck der Flüssigkeit innerhalb der einzigen Kammer ausgesetzte Teil des Ventilkolbens im Durchmesser so abgesetzt ist, daß die bei Bewegung des Ventilkolbens zum Steuern der Druckflüssigkeit auf das Kolbenstangenende des Servozylinders wirksame Wirkfläche kleiner als die andere Wirkfläche ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Steuerventil für Hilfskraftlenkungen

Patentiert für:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. Walther, Patentanwalt,

Berlin 19, Bolivarallee 9

Als Erfinder benannt:
William Blair Thompson,
Ludwig August Gribler,
Saginaw, Mich. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Januar 1954 (406 118)

F i g. 1 eine Ansicht des schematisch dargestellten Teils eines Kraftfahrzeuglenkgestänges mit hydrau-

»5 lischen Hilfskraftlenkeinrichtungen,

F i g. 2 die Draufsicht auf einen Teil der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt nach Linie III-III der Fig. 2, F i g. 4 einen Längsschnitt durch das Steuerventil in vergrößerter Darstellung und

F i g. 4 α eine vergrößerte Teildarstellung des Ventils.

Ein Steuerventil 10 ist am linken Ende einer Spurstange 11 befestigt, die durch Kugelgelenke mit zwei Lenkvcrbindungsstangen 13 verbunden ist, die ihrerseits mit Lenkhebeln 17 in Verbindung stehen. An dem dem Ventil 10 gegenüberliegenden Ende wird die Spurstange von einem Stützarm 15 getragen. Sie wird durch einen Lenkstockhebel 19 bewegt.

Das Ventil 10 hat ein Gehäuse 12, das mit Bolzen an einer am Ende der Spurstange 11 aufgeschraubten Endklappe 14 befestigt ist. Das Gehäuse hat eine zentrale Einlaßöffnung 18, die über eine Leitung 26 und einen Kanal 24 mit einer Pumpe 28 verbunden ist. Ferner ist ein Paar Druckeinlaßöffnungen 72 und 74 vorgesehen, die durch Leitungen bzw. 73 mit den entgegengesetzten Enden eines Servomotors 76 verbunden sind. Ein Paar Auslaßöffnungen 20 und 22, die über Kanäle 31 bzw. 33 und Leitungen 34 bzw. 36 mit einer gemeinsamen Leitung verbunden sind, führen zu einem Behälter 32 für die Pumpe.

SOT 634/1882

In dem Gehäuse 12 befindet sich eine Ventilhiilse 38, die einen zentralen Steuerbund 40 und an den Enden Steuerbunde 42 bzw. 44 trägt. Zentral durch die Hülse 38 erstreckt sich eine Stange 46, die mit einem Kopf 48 und einem Flansch 50 versehen ist. Der Flansch liegt in einer Aussparung eines mit einem Flansch versehenen Stopfens 52, der in eine Büchse 56 eingeschraubt ist, welche in der Endkappe 14 gleitend gelagert ist. Innerhalb des Büchse befinden sich zwei Lagerklötze 58 für einen Kugelkopf 59, der sich am Ende des Lenkstockhebels 19 befindet. Das eine Ende einer Schraubenfeder 60 drückt gegen den inneren Klotz und wird von einem Zapfen 64 geführt, gegen dessen Flansch 62 das andere Ende der Feder anliegt. Der Flansch 62 schlägt gegen das Ende des Stopfens 52 an und gegen die abgerundete Stirnfläche des Flansches 50, wobei das Ende des Zapfens 64 bei 61 einen kleinen Abstand von dem inneren Klotz 58 hat, um ein gewisses Spiel zu ermöglichen.

Der Lenkstockhebel 19 ist an einem Lenkgetriebe 68 befestigt, durch das die drehende Bewegung einer Lenksäule 70 in eine schwingende Bewegung des Lenkstockhebels 19 umgewandelt wird.

Ein Kanal 78 verbindet die Einlaßleitung 24 mit einem kurzen Kanal 80, der in eine Kammer 82 am rechten Ende der Ventilhülse 38 einmündet (F i g. 4 und 4 a). Eine Schraubenfeder 84 in der Kammer 82 hält die Hülse bei Geradeausfahrt in ihrer mittleren zentrierten Lage. Die Enden der Feder stützen sich in Dichtungsringen 86 ab, die an Druckscheiben 88 und 88' anliegen. Die eine Druckscheibe 88 stützt sich bei Geradeausfahrt normalerweise gegen das Gehäuse 12 ab. Die Hülse 38 kann gegen die Feder bewegt werden, um eine relative Verstellung zwischen Hülse und Gehäuse zu gestatten. Die andere Druckscheibe 88' stützt sich normalerweise gegen einen Ring 90, der zwischen dem Gehäuse 12 und der Endkappe 14 eingespannt ist, und gegen den Kopf 48 der Stange 46 ab, kann aber gegen die Feder bewegt werden, um eine relative Verstellung zwischen Hülse und Gehäuse in der entgegengesetzten Richtung zu gestatten.

Die Ventilhülse 38 wird auf der Stange 46 zwischen einem Haltering 92 und dem Kopf 48 mit einem Spiel von einigen tausendstel Millimetern festgelegt, um jede Möglichkeit eines Festklemmens der Hülse in dem Ventilgehäuse zu beseitigen.

Der Verstellbewegung des Ventilgliedes und der Stange gegenüber dem Gehäuse sind Grenzen durch den Flansch 96 des Stopfens 52 gesetzt, der in der einen Richtung mit dem Ring 90 zusammenwirkt und in der anderen Richtung gegen eine Schulter 94 in der Endkappe 14 anschlägt.

Der Servomotor 67 hat einen doppeltwirkenden Kolben 98 in einem Kraftzylinder 100, der über ein Gelenk 102 an der Spurstange 11 angelenkt ist. Eine an dem Kolben 98 befestigte Kolbenstange 104 ist am Fahrzeugrahmen 106 verankert.

Der Druck in der Kammer 82 während des Lenkvorganges wird somit dem Druck entsprechen, der sich an dem beaufschlagten Ende des Servomotors infolge des Widerstandes durch das Drehen der gelenkten Räder entwickelt.

Die Ventilhülse 38 hat in der Kammer 82 einen ringförmigen Absatz 108, der die in einer Richtung verfügbare Fläche für die Wirkung der Druckflüssigkeit verkleinert. Wird die Büchse 38 nach rechts bewegt (F i g. 4 und 4 a), um zur Unterstützung des Linkseinschlags der Räder Druckflüssigkeit über Kanal 72 und Leitung 71 auf das rechte Ende des Zylinders 100 zu leiten, so ist die dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzte innere Oberfläche des linksliegenden Dichtungsringes 86, die größer ist als die des anderen Dichtungsringes, um die Fläche des ringförmigen Absatzes 108 verringert. Die wirksame Fläche entspricht also der Wirkfläche des anderen Dichtungsringes. Die dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzte

jo Fläche bei Rechtseinschlag entspricht der inneren Oberfläche des rechtsliegenden Dichtungsringes 86, vermehrt um die Fläche des Absatzes 108, sie entspricht also der Fläche des linksliegenden Dichtungsringes 86.

Der gleiche Erfolg kann erreicht werden, wenn die Ventilhülse innerhalb der Kammer verjüngt wird oder wenn bei gleichbleibenden Durchmesser der Ventilhülse die Kammer abgesetzt oder verjüngt ausgebildet wird.

Wenn die Lenksäule im Uhrzeigersinn gedreht wird, um einen Rechtseinschlag der Räder zu bewirken und der Lenkwiderstand die Vorbelastung durch die Zentrierfeder 84 überwindet, wird der Lenkstockhebel 19 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und verstellt die Hülse 38 nach links. Über Kanal 74 und Leitung 73 wird Druckflüssigkeit auf das linke Ende des Zylinders 100 geleitet, der nach links gedrückt wird und die Spurstange 11 und die Lenkarme 17 der gelenkten Räder verstellt.

Bei Linkseinschlag ist die Wirkung der eben beschriebenen umgekehrt, wenn der Lenkwiderstand die Vorbelastung der Feder 84 übersteigt.

Unabhängig von der Richtung des Einschlags steht der die Hülse verstellenden Kraft der Widerstand der Feder 84 und der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 82 entgegen. Dieser Druck ist der gleiche, der erforderlich ist, um den Kolben in dem Zylinder zu bewegen.

Da die beaufschlagte Fläche des Kolbens 98 auf der rechten Seite infolge der Kolbenstange 104 kleiner ist als auf der linken Seite, ist bei Linkseinschlag ein größerer Flüssigkeitsdruck notwendig, um den gleichen Lenkwiderstand zu überwinden als bei Rechtseinschlag. Es ist indessen wichtig, das der Fahrer den gleichen Widerstand am Lenkrad empfindet, gleichgültig ob Links- oder Rechtseinschlag erfolgt. Dies wird durch die Konstruktion erreicht, da der größere Flüssigkeitsdruck bei Linkseinschlag auf die kleinere wirksame Fläche des größeren Dichtungsringes 86 abzüglich des Absatzes 108 einwirkt und der kleinere Flüssigkeitsdruck bei Rechtseinschlag auf die größere Fläche wirkt, die aus dem kleineren Dichtungsring 86, vergrößert um den Absatz 108, besteht. Auf diese Art ist die auf die Ventilhülse ausgeübte Kraft durch die Druckflüssigkeit bei gleichem Lenkwiderstand die gleiche bei Rechts- und bei Linkseinschlag.

Die erfindungsgemäße Bauart gewährleistet auch ein Rückführen der Ventilhülse durch die Feder 84 und eine gleiche Druckhöhe des auf die Hülse einwirkenden Flüssigkeitsdrucks, gleichgültig ob Rechtsoder Linkseinschlag vorhergegangen ist.

Die Vorbelastung der Feder 84 entspricht beispielsweise einer Kraft am Handsteuerrad von 0,9 bis 3,6 kg.

Erreicht der Lenkwiderstand nur einen geringen Wert, so erfolgt die Lenkung allein durch Handkraft über das Ventil, wobei ein Verstellen der Ventilhülse durch die Kraft der Feder 84 verhindert wird.

Claims (1)

1. I 250

   An Stelle einer inkompressiblen Flüssigkeit, die zu bevorzugen ist, kann bei der vorstehend erläuterten Hilfskraftlenkung auch Druckluft oder Vakuum verwendet werden.

   S Patentanspruch:

   Steuerventil für Hilfskraftlenkungen mit Flüssigkeitsumlauf für Kraftfahrzeuge mit einem Servomotor, bestehend aus einem Zylinder, einem doppeltwirkenden Kolben und einer Kolbenstange, wobei das aus Ventilkolben und Ventilgehäuse bestehende Steuerventil zwischen zwei Teile des die Lenkkräfte übertragenden Lenkgestänges eingeschaltet ist und der Ventilkolben und das Ventilgehäuse durch ihre relative Verstellung zueinander die Druckflüssigkeit wahlweise einem der Zylinderenden zusteuern und der Bewegung des Ventilkolbens in beiden Richtungen Widerstand entgegensetzende Wirkflächen vorgesehen »o sind, die dem Flüssigkeitsdruck in einer mit der Druckmitteleinlaßleitung in Verbindung stehenden Kammer ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (82) den Ventilkolben (38) oder einen mit diesem verbundenen Teil (46) umschließt, wobei zwecks des an sich bekannten Ausgleichs des Einflusses der Kolbenstange im Servozylinder der dem Druck der Flüssigkeit innerhalb der einzigen Kammer (82) ausgesetzte Teil des Ventilkolbens im Durchmesser so abgesetzt (108) ist, daß die bei Bewegung des Ventilkolbens zum Steuern der Druckflüssigkeit auf das Kolbenstangenende des Servozylinders wirksame Wirkfläche (86) kleiner als die andere Wirkfläche ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 729 091;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 213 271.

   In Betracht gezogene ältere Patente:
   Deutsches Patent Nr. 976 322.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 641/207 9. (7 Q Bundesdruckerei Berlin