DE1288462B - Servolenkeinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Servolenkeinrichtung, Sperrventil, wobei Servopumpe, Servomotor, ölbehälinsbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer durch das ter und Leitungen schematisch dargestellt sind,
Lenkhandrad antreibbaren Steuerpumpe, einer Servo- F i g. 2 den Längsschnitt nach der Linie II-II in

pumpe, einem oder mehreren Servomotoren und F i g. 1,

einem in Abhängigkeit von der Drehrichtung des 5 Fig. 3 den Querschnitt nach der LinieIII-III in Lenkhandrades mechanisch bzw. hydraulisch ver- F i g. 1 in Lenkstellung,
stellbaren Steuerventil. Fig. 4 den Querschnitt nach der Linie IV-IV in

Es sind Servolenkeinrichtungen mit einem Steuer- Fig. 1 in Lenkstellung,

ventil bekannt, dessen Steuerorgane einmal durch ein F i g. 5 den Querschnitt nach der Linie V-V in

System von Steuernuten und Bohrungen die Zufüh- io F i g. 1 in Neutralstellung,

rung des Druckmittels in den der Drehrichtung des Fig.6 den Querschnitt nach der Linie VI-VI in

Lenkhandrades entsprechenden Druckraum des F i g. 1 in Neutralstellung,

Servomotors bei gleichzeitiger Rückführung des Fig.7 das Schema einer Servolenkeinrichtung mit

drucklosen Öles vom Servomotor zum Behälter be- hydraulisch betätigtem Steuerventil und mit zwei wirken und zum anderen durch eine besondere Aus- 15 Sperrventilen in Neutralstellung,
bildung der Steuerkanten eine Vorsteuerung des F i g. 8 das Steuerventil nach F i g. 7 mit ausgelenk-

Druckmitteldurchlaufes bei Betätigen der Lenkein- tem Kolben und

richtung herbeiführen. Diese die Vorsteuerung des F i g. 9 das Steuerventil nach F i g. 7 mit verklemm-

Druckmittels bewirkenden Steuerorgane geben in der tem Kolben.

Neutralstellung einen Durchflußquerschnitt frei, der 20 Die Servolenkeinrichtung nach Fig. 1 besteht aus den drucklosen Umlauf des Druckmittels ermöglicht. einem Steuerventil 1, einer vom Lenkhandrad an-Die besonderen Steuerkanten weisen abgeflachte oder getriebenen Steuerpumpe 2, einer motorgetriebenen mit Fasen versehene Regelkanten auf, so daß bei Be- Servopumpe 3, einem Behälter 4 und einem Servoginn einer Lenkbewegung eine allmähliche Vermin- motor5. Das Steuerventill ist in einem Gehäuse8 derung des Durchlauf querschnittes herbeigeführt wird. 35 untergebracht und besteht aus einer Steuerbüchse 10

Durch diese übliche Ausführungsform des Steuer- und einem Drehschieber 12. Das Gehäuse 8 weist ventils bleibt beim Lenken zwischen der Druck- sechs Ringnuten 7, 31, 35, 41, 45 und 50 auf. In der leitung der Servopumpe und der Rücklaufleitung vom Steuerbüchse 10 befinden sich zwölf paarweise einSteuerventil zum Ölbehälter über die Regelkanten ander gegenüberliegende radiale Bohrungen, von der Vorsteuerung ein Kurzschlußweg so lange ge- 30 denen die Bohrungen 9 und 9', 32 und 32' sowie 42 öffnet, als keine völlige Absperrung der Vorsteuerung und 42' in der Zeichnung dargestellt sind, sowie zehn erreicht ist. Wenn nun in diesem Stadium ein Ver- Längsnuten 15 und 15', 16 und 16', 33 und 33', 44 klemmen des Steuerschiebers, etwa durch im Druck- und 44' sowie 51 und 51'. Der Drehschieber 12 weist mittel mitgeführte Fremdkörper, eintritt, so bleibt zehn Längsnuten 11 und 11', 17 und 17', 18 und 18', die Steuerpumpe über die Regelkanten an die Rück- 35 34 und 34' sowie 43 und 43' auf, die ebenfalls paarlaufleitung kurzgeschlossen, und das Lenkhandrad weise einander gegenüberliegen und von denen die kann durchgedreht werden, weil mittels der Steuer- Längsnuten 11 bzw. 11' angefaste Regelkanten 13 pumpe kein zusätzlicher Druck aufgebaut werden und 14 bzw. 13' und 14' aufweisen. Ferner sind die kann, um den blockierten Steuerschieber zu lösen. Längsnuten 17,17', 18 und 18' je durch eine radiale Aus diesem Grunde ist das sichere Funktionieren 40 Bohrung 19, 19', 20 und 20', mit einem Rücklaufsolcher Lenkeinrichtungen erheblich gefährdet. raum 21 verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eine Leitung 6 verbindet die Servopumpe 3 über

derartige Ventileinrichtung so zu gestalten, daß bei einen Anschluß 22 mit der Ringnut 7. Eine druckeinem Verklemmen des Steuerorgans durch Gegen- lose Leitung 25 bzw. 25' verbindet den Behälter 4 drehen am Lenkhandrad sich zwischen Steuerpumpe 45 über einen Anschluß 24 mit einem Rücklaufkanal 23 und Sperrventil ein Druck aufbauen kann, der als bzw. mit der Servopumpe 3.

Stützmoment an der Steuerpumpe wirksam wird und Für die Zentrierung des Drehschiebers 12 ist ein

das Lösen des Steuerorgans aus seiner verklemmten Stellring 26 vorgesehen, der von zwei Zentrierfedern Stellung ermöglicht. 27 und 27' über zwei Druckzapfen 29 und 29' in

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch 50 der Mittellage gehalten wird, und dessen Mitnehmergelöst worden, daß zwischen dem den Druckanstieg stift 28 eine drehfeste Verbindung mit dem Drehim Servomotor in Abhängigkeit von der Lenk- schieber 12 herstellt.

bewegung regelnden bzw. den drucklosen Umlauf Zwischen den Ringnuten 7 und 31 ist ein als Rück-

des Druckmittels in Neutralstellung absperrenden schlagventil wirkendes Sperrventil 30 eingebaut. Eine Vorsteuersystem und dem die Zufuhr des Druck- 55 axiale Bohrung 36 im Gehäuse 8 verbindet die Ringmittels zu dem der Drehrichtung am Lenkhandrad nut 35 mit einer in einem Zwischendeckel 37 liegenentsprechenden Druckraum des Servomotors steu- den Kammer 38 der Steuerpumpe 2, eine axiale Bohernden Umsteuersystems ein oder mehrere als Rück- rung 40 verbindet die Ringnut 41 mit einer Kammer schlagventil wirkende Sperrventile 30 bzw. 130 und 39 der Steuerpumpe 2.

130' so angeordnet sind, daß sie eine Strömung des 60 Ein Druckraum 47 des Servomotors 5 ist über eine Druckmittels vom Vorsteuersystem zum Umsteuer- Leitung 46 an die Ringnut 45 und ein Druckraum 48 system zulassen, eine Strömung in umgekehrter Rieh- über eine Leitung 49 an die Ringnut 50 angeschlostung jedoch sperren. sen. Schließlich weist die Servolenkeinrichtung ein

Die Erfindung ist an Hand zweier in der Zeich- Nachsaugventil 52 auf, das über Kanäle 53, 54 und nung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu- 65 55 den zum Behälter 4 führenden Anschluß 24 mit tert. Es zeigt der Ringnut 7 verbindet.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine mechanisch Das Verstellen des Drehschiebers 12 erfolgt zubetätigte Druckmittelsteuereinrichtung mit einem gleich mit dem Antrieb der Steuerpumpe 2 über ein

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an sich bekanntes, ins Schnelle übersetzendes Pia- 51 und 51' der Steuerbüchse 10, über die Längsnetengetriebe. Ein innerverzahntes Außenrad 61 ist nuten 17 und 17' und die Bohrungen 19 und 19' des mit einer Lenkspindel 60 drehfest verbunden. Eine Drehschiebers 12 in den Rücklaufraum 21 und über koaxial zur Lenkspindel 60 angeordnete Exzenter- den Rücklaufkanal 23, den Anschluß 24 und die Leiwelle 62 dient als Antriebswelle für die Steuerpumpe 2 5 tung 25 drucklos zum Behälter 4 zurück,
und weist einen Exzenter 63 auf, der als Stützlager Bei Ausfall der Servopumpe 3 wirkt die vom Lenkfür das schwenkbare Ende einer Hohlwelle 64 dient, handrad angetriebene Steuerpumpe 2 als Kraftquelle, das als außenverzahntes Innenrad 65 ausgebildet ist. die das Druckmittel unter Umgehung der die Lei-Das andere Ende der Hohlwelle 64 ist über zwei tung 6 sperrenden Servopumpe 3 aus der Rücklei-Mitnehmerbolzen 66 und 66' drehfest mit dem Stell- io tung 23,24 über die Kanäle 55,54, 53 und über das ring 26 verbunden. Außer der normalen Schwenk- in dieser Richtung öffnende Nachsaugventil 52 in die bewegung kann die Hohlwelle 64 eine dem Steuer- Ringnut 7 bzw. in die Ringnut 31 fördert,
spiel des Drehschiebers 12 entsprechende, begrenzte Durch die erfindungsgemäße Anordnung des als Drehbewegung um die Exzenterwelle 62 ausführen. Rückschlagventil wirkenden Sperrventils 30 zwischen

In Neutralstellung des Steuerventils 1 fließt das 15 den Ringnuten 7 und 31 wird erreicht, daß das

von der Servopumpe 3 geförderte Druckmittel über Druckmittel nur von der Ringnut 7 zur Ringnut 31

die Leitung 6 und den Anschluß 22 in die Ringnut 7. strömen kann, nicht aber in umgekehrter Richtung,

Von hier strömt das Druckmittel durch die radialen so daß bei Verklemmen des Drehschiebers 12 wäh-

Bohrungen 9 und 9' der Steuerbüchse 10 in die rend einer Lenkbewegung, durch einfaches Gegen-

Längsnuten 11 und 11' und über die abgefasten ao drehen am Lenkhandrad ein für das Lösen des ver-

Regelkanten 13 und 13' bzw. 14 und 14' des Dreh- klemmten Drehschiebers erforderlicher Druckaufbau

Schiebers 12, die Längsnuten 15 und 15' bzw. 16 möglich ist. Sobald am Lenkhandrad entgegengesetzt

und 16' der Steuerbüchse 10 und weiter über die der Klemmrichtung gedreht wird, kann sich durch

Längsnuten 17 und 17' bzw. 18 und 18' sowie die das Sperrventil 30 in dem Hydrauliksystem zwischen

Bohrungen 19 und 19' bzw. 20 und 20' des Dreh- 35 Steuerpumpe 2 und Rmgnut 31 ein Druck aufbauen,

Schiebers 12 in den Rücklaufraum 21, der über den der als Stützmoment an der Steuerpumpe 2 wirksam

Rücklaufkanal 23, den Anschluß 24 und die Leitung wird, so daß die Exzenterwelle 62 sich nicht mehr

25 mit dem Behälter 4 verbunden ist. drehen kann. Dies aber ist die Voraussetzung dafür,

Auf diese Weise wird der von der Servopumpe 2 daß das am Lenkhandrad von Hand aufgebrachte

geförderte ölstrom über das Steuerventil ohne Druck- 30 und am Außenrad 61 wirkende Drehmoment auf das

aufbau in den Behälter 4 geleitet, während das übrige sich am Exzenter 63 abstützende Innenrad 65 über-

Hydrauliksystem von diesem Kreislauf getrennt bleibt. tragen wird, und daß auf diese Weise der mit dem

Beim Betätigen der Lenkeinrichtung, beispielsweise Innenrad 65 über die Hohlwelle 64 drehfest verbun-

durch Rechtsdrehen am Lenkhandrad, wird der dene Drehschieber 12 aus seiner verklemmten Lage

durch den Mitnehmerstift 28 mit dem Stellring 26 35 gelöst wird.

drehfest verbundene Drehschieber 12 gegen die Eine andere Ausführungsform der Erfindung be-Steuerbüchse 10 verstellt. Hierdurch wird die Ver- steht aus einem hydraulisch betätigten Steuerventil bindung zum drucklosen Umlauf des Druckmittels 101, einer vom Lenkhandrad angetriebenen Steuerzwischen Servopumpe 3, Steuerventil 1 und Behäl- pumpe 102, einer motorgetriebenen Servopumpe 103, ter 4 durch die Steuerkanten zwischen den Längs- 40 einem Behälter 104 und einem Servomotor 105. Das nuten 15 und 15' der Steuerbüchse 10 und den Steuerventil 101 besteht aus einem Zylinder 110 mit Längsnuten 17 und 17' des Drehschiebers 12 ab- den Ringnuten 111,112,113,111', 112' und 113' gesperrt, während der Durchlaufquerschnitt an den sowie aus dem Steuerkolben 120 mit den Kolbenabgefasten Regelkanten 14 und 14' mit dem zu- nuten 121,122,121' und 122'. Der Kolben 120 weist nehmenden Steuerweg in Umfangsrichtung fort- 45 radiale Bohrungen 123 bzw. 123' auf, in die je eine laufend verringert wird, wodurch eine Regelung des axiale Bohrung 124 bzw. 124' mündet. Die axiale Druckanstieges des Druckmittels in Abhängigkeit Bohrung 124 führt zu einem Sperrventil 130, das sich vom Steuerweg des Drehschiebers 12 erfolgt. Gleich- zu einem linken Zylinderraum 126 hin öffnet, die zeitig gelangt das Druckmittel von der Ringnut 7 axiale Bohrung 124' zu einem Sperrventil 130', das über das in dieser Richtung öffnende Sperrventil 30 5° sich zu einem rechten Zylinderraum 126' hin öffnet. in die Ringnut 31 und über die Bohrungen 32 und 32' Ferner wird der Kolben 120 durch zwei vorgespannte und die Längsnuten 33 und 33' der Steuerbuches 10 Zentrierfedern 127 und 127' in einer mittigen Lage in die Längsnuten 34 und 34' des Drehschiebers 12 gehalten. Außerdem weist der Kolben 120 an der und durch weitere, nicht näher bezeichnete radiale Außenkante der Kolbennut 121 eine Anfassung 125, Bohrungen der Steuerbüchse 10 in die Ringnut 35, 55 an der Außenkante der Kolbennut 121' eine Anfasvon hier über die Leitung 36 und die Kammer 38 sung 125' auf.

durch die Steuerpumpe 2 zur Kammer 39 und über Eine Leitung 132 verbindet die Servopumpe 103 die Leitung 40 in die Ringnut 41. Von der Ringnut mit der Ringnut 113 und über eine Leitung 133 mit 41 strömt das Drucklittel durch die Bohrungen 42 der Ringnut 113'. Eine Leitung 134 verbindet die und 42' der Steuerbüchse 10 in die Längsnuten 43 60 beiden Ringnuten 112 und 112' miteinander. Eine und 43' des Drehschiebers 12, von hier in die Längs- Rückleitung 135 führt von der Ringnut 112' zum Benuten 44 und 44' und weitere radiale Bohrungen hälter 104, und von diesem führt eine weitere Leitung der Steuerbüchse 10 in die Ringnut 45 und über die 136 zur Servopumpe 103. Die Steuerpumpe 102 ist Leitung 46 in den der Drehrichtung am Lenkhandrad über eine Leitung 137 mit dem linken Zylinderraum entsprechenden Druckraum 47 des Servomotors 5. 65 126 und über eine Leitung 138 mit dem rechten

Gleichzeitig fließt das aus dem Druckraum 48 ver- Zylinderraum 126' verbunden. Eine Leitung 146 drängte Druckmittel über die Leitung 49, die Ring- führt von der Ringnut 111 zu einem linken Drucknut 50, über radiale Bohrungen und die Längsnuten raum 147 des Servomotors 105, eine Leitung

149 von der Ringnut 111' zu einem rechten Druckraum 148.

In neutraler Lenkstellung nimmt der Kolben 120 eine mittige Lage im Zylinder 110 ein. Dadurch strömt das von der Servopumpe 103 geförderte Druckmittel über die Leitung 132, die Ringnut 113, die Kolbennut 121, die Ringnut 112, über die Leitung 134, die Ringnut 112' und die Leitung 135 drucklos zum Behälter 4 zurück. Das übrige Hydrauliksystem bleibt durch das Steuerventil 101 von diesem Kreislauf getrennt.

Beim Betätigen der Lenkeinrichtung, beispielsweise durch Rechtsdrehen am Lenkhandrad, wird an der Steuerpumpe 102 ein Differenzdruck erzeugt, der über die Leitungen 137 und 138 auf die Zylinderräume 126 und 126' übertragen wird und den Kolben 120 nach links verstellt (F i g. 8). Dadurch wird der drucklose Kreislauf gesperrt, und das Druckmittel strömt unter Druckaufbau von der Servopumpe 103, über die Leitung 132, die Ringnut 113, ao die Kolbennut 122, die radiale Bohrung 123 und die axiale Bohrung 124 durch das Sperrventil 130 und weiter durch den Zylinderraum 126 und über die Leitung 137 zur Saugseite der Steuerpumpe 102. Von hier gelangt das Öl unter geringer Druckerhöhung auf die Druckseite und über die Leitung 138, den Zylinderraum 126', die Ringnut 111' und die Leitung 149 in den rechten Druckraum des Servomotors 105. Gleichzeitig wird das druckentlastete Öl aus dem linken Drackraum 147 verdrängt und fließt über die Leitung 146, die Ringnut 111, die Kolbennut 121, die Ringnut 112, die Leitung 134, die Ringnut 112' und über die Leitung 135 zum Behälter 4 zurück, der über die drucklose Leitung 136 mit der Servopumpe 103 verbunden ist.

Bei Ausfall der Servopumpe 103 wirkt die vom Lenkhandrad angetriebene Steuerpumpe 102 als Kraftquelle in der gleichen, bekannten Weise, wie oben im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Solange während einer Lenkbewegung der Kolben 120 beispielsweise seine linke Endlage noch'nicht erreicht hat (Fig.9), besteht die Gefahr, daß der Kolben 120 im Stadium dieser Vorsteuerung durch im Druckmittel mitgeführte Fremdkörper verklemmt wird. In einem solchen Falle bleibt die Steuerpumpe 103 über die Anfasung 125' mit der Rücklaufleitung 135 kurzgeschlossen, wodurch die Lenkeinrichtung praktisch ausfällt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Sperrventile 130 und 130' im Kolben 120 besteht in jedem Falle die Möglichkeit, durch Gegendrehen am Lenkhandrad den verklemmten Kolben zu lösen und damit die Lenkeinrichtung wieder funktionsfähig zu machen.

Ist durch eine entsprechende Lenkbewegung der Kolben 120 beispielsweise bei seiner Bewegung nach links verklemmt worden, so wird durch Gegendrehen am Lenkhandrad durch die Wirkung des Sperrventils in der Leitung 137 und im linken Zylinderraum ein Druck aufgebaut, der den Kolben nach rechts verschiebt und so aus seiner Verklemmung löst. Das Entsprechende gilt für das Sperrventil 130', wenn der Kolben 120 während einer Lenkbewegung in entgegengesetzter Richtung verklemmt worden ist.

Durch die Sperrung des Drackmittelrücklaufes vom Lenkstromkreis zum Zulauf für die neutrale Durchlaufstellung mittels des Sperrventils 130 bzw. 130' wird die Funktionssicherheit einer Servolenkeinrichtung mit mechanischer wie mit hydraulischer Betätigung des Steuerventils wesentlich verbessert.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Servolenkeinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer durch das Lenkhandrad antreibbaren Steuerpumpe, einer Servopumpe, einem oder mehreren Servomotoren und einem in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lenkhandrades verstellbaren Steuerventil mit einem Vor- und einem Umsteuersystem, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem den Druckanstieg im Servomotor in Abhängigkeit von der Lenkbewegung regelnden bzw. den drucklosen Umlauf des Druckmittels in Neutralstellung absperrenden Vorsteuersystem und dem die Zufuhr des Druckmittels zu dem der Drehrichtung am Lenkhandrad entsprechenden Drackraum des Servomotors steuernden Umsteuersystem ein oder mehrere als Rückschalgventile wirkende Sperrventile (30 bzw. 130 und 130') so angeordnet sind, daß sie eine Strömung des Druckmittels vom Vorsteuersystem zum Umsteuersystem zulassen, eine Strömung in umgekehrter Richtung jedoch sperren.

2. Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (30) im Gehäuse (8) untergebracht ist.

3. Servolenkeinrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (120) eines hydraulisch betätigten Steuerventils (101) zwei als Rückschlagventile wirkende Sperrventile (130 und 130') so angeordnet sind, daß die Strömung des Druckmittels in Richtung zur Steuerpumpe (102) zugelassen, in umgekehrter Richtung jedoch gesperrt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen