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Die Erfindung betrifft eine handbetätigte Steuereinrichtung für einen
Arbeitszylinder mit zwei zur Steuerung dienenden Druckkammern, bestehend aus einem
von Hand betätigbaren Steuerschieber, der den Zufluß von Druckmittel von einer unter
Druck stehenden Druckmittelquelle zu einer Druckkammer des Arbeitszylinders und
den Rückfluß, von Druckmittel aus der anderen Druckkammer des Arbeitszylinders zu
einem Vorratsbehälter steuert, wobei der Steuerschieber so auf einen Druckunterschied
in zwei mit den Druckkaminern des Arbeitszylinders in Verbindung stehenden Kammern
ansprechbar ist, daß bei Vorhandensein eines Druckunterschiedes einer Verschiebung
des Steuerschiebers aus der neutralen Stellung in eine Arbeitsstellung ein Widerstand
entgegengesetzt wird.
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Eine handbetätigte Steuereinrichtung in der oben erwähnten Art ist
bereits bekannt (USA.-Patentschrift 2 786 454). Die beiden mit den Druckkammern
des Arbeitszylinders in Verbindung stehenden Kammern stellen in Abhängigkeit von
dem Druckunterschied am Arbeitskolben den Widerstand ein, der einer Verschiebung
des Steuerschiebers aus der neutralen Stellung entgegengesetzt wird und der sich
z. B. bei Kraftfahrzeugen als künstlicher Lenkwiderstand bemerkbar macht. Wenn der
Arbeitskolben stark belastet wird, wobei eine große Druckdifferenz in den Kammern
des Arbeitszylinders auftritt, wird der Widerstand bei der bekannten Steuereinrichtung
aber unerwünscht groß, da dieser Widerstand nicht auf einen Höchstwert beschränkt
ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Steuereinrichtung
zu schaffen, bei der die Kraft, die z. B. der Fahrzeuglenker auszuüben hat, ein
vorbestimmtes Maß nicht überschreitet.
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Gemäß der Erfindung ist eine solche handbetätigte Steuereinrichtung
für einen Arbeitszylinder dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzschieber in Abhängigkeit
von dem Druckunterschied die Verbinduno, zwischeu jeder Zuflußkaminer und der angeschlossenen,
mit der Druckkammer des Arbeitszylinders in Verbindung stehenden Kammer steuert
und dabei die Kammern über Durchlässe mit den Durchflußkammern verbindet, wenn der
Druckunterschied einen vorbestimmten Wert überschreitet.
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Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung kann die Druckdifferenz
auf beiden Seiten des Steuerschiebers ein gewisses Maß nicht überschreiten. Damit
ist sichergestellt, daß auch die Kraft, die z. B. der Fahrzeuglenker auszuüben hat,
ein vorbestimmtes Maß nicht überschreitet. Bis zu seinem Höchstwert ist der Lenkwiderstand
proportional zu der Druckdifferenz am Steuerschieber. Auf diese Weise wird dem Fahrzeuglenker
ein gutes Gefühl für die Druckverhältnisse am Arbeitskolben vermittelt, wobei er
sich jedoch auch bei schweren Lasten am Arbeitszylinder nicht übermäßig anstrengen
muß, um die Steuervorrichtung zu betätigen.
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Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung ist eine Steuereinrichtung
dadurch gekeilnzeichnet, daß der Zusatzschieber und jede der beiden Kammern über
mindestens je eine Drossel verbunden sind. Dadurch wird eine besonders stetige
Dämpfung der Steuereinrichtung erreicht, die sich bei der Stabilisierung der Lenkung
von Kraftfahrzeugen vorteilhaft auswirkt.
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Schließlich ist eine Steuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzschieber in einer bei den Enden
erweiterten Bohrung zwischen zwei Ringscheiben verschiebbar ist, welche durch unter
Spannung stehende Federn gegen die vorstehenden Schultern der Bohrung beaufschlagt
werden.
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Es sind druckmittelbetätigte Schieber bekannt (USA.-Patentschrift
2 729 242), die durch zwei Federn in einer Neutralstellung gehalten werden
und durch innere Kanäle Druckmittel zur stirnseitigen Kammer zugeführt erhalten,
durch dessen Druckdifferenz die Verstellung herbeigeführt wird. Diese an sich bekannte
Maßnahme trägt ebenfalls zu einer Dämpfung des Zusatzschiebers bei und unterstützt
so die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Steuerventils.
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Die folgende Beschreibung der Zeichnung erläutert die Einzelheiten
der Erfindung.
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F i g. 1 ist ein Querschnitt durch das erfindungsgemäße Ventil
mit dem Steuerschieber und dem Zusatzschieber; F i g. 2 ist ein vergrößerter
Teilschnitt der F i g. 1,
der die Ventilschieber in neutraler Stellung zeigt;
F i g. 3 ist eine Ansicht ähnlich wie F i g. 2 und zeigt den Steuerschieber
in einer Arbeitsstellung und den Zusatzschieber in neutraler Stellung, und F i
g. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, bei der der Steuerschieber
und auch der Zusatzschieber in einer Arbeitsstellung sind.
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In den F i g. 1 und 2 ist ein Ventilkörper 10, eine
Lenkstange 12 und ein Betätigergehäuse 14 dargestellt, die alle miteinander durch
mehrere Bolzen 16, von denen nur einer gezeigt ist, verbunden sind. Der Ventilkörper
10 hat eine Bohrung 17 mit einem darin gleitbaren Steuerschieber 20
und eine Bohrung 22 mit einem Zusatzschieber 24. Die Enden der Bohrung
17 sind durch zwei Dichtungsringe 18, 19 begrenzt, die beide
je ein Rohrende 21 des Steuerschiebers 20 gleitbar enthalten. An den beiden
Enden der Bohrung 22 sind zwei Federteller 23, 25 angeordnet. Ein Druckeinlaß,
ein Vorratsbehälterauslaß, je ein Kraftzylinderauslaß für die Linkskurve
und für die Rechtskurve (die alle nicht dargestellt sind) sind auf dem Ventilkörper
10 angeordnet und mit einer Zuflußkammer 26, 28 einem Rücklaufanschluß
30 und Durchlässen 32, 34 verbunden. Die Durchlässe 32
und 34
sind ferner mit der Bohrung 22 verbunden, und die Zuflußkammer 26, 28 ist
durch die Öffnungen 36 bzw. 38 mit der Bohrung 22 verbunden. Der Steuerschalter
20 hat drei Stege 40, 42, 44, die den in der F i g. 2 in neutraler Lage dargestellten
Ringrillen 26, 30 bzw. 28 zugeordnet sind. Der mittlere Steg 42 ist
von dem Außensteg 40 durch eine Ringrille 46 und von dem Außensteg 44 durch eine
Ringrille 49 getrennt.
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Eine Ringrille 50 und ein durch einen Querkanal 54 mit ihr
verbundener Axialkanal 52 verbindet ein Ende 56 des Zusatzschiebers
24 und eine Kammer 57
mit dem Druck in der Zylinderöffnung 32 oder
in der Drucköffnung 36. Eine Ringrille 58 und ein durch einen Querkanal
62 mit ihr verbundener Axialkanal 60 verbindet das andere Ende 64
des Zusatzschiebers 24 und eine Kammer 63 mit dem Durchlaß 34 oder der Drucköffnung
38. Die Stirnseiten 56 und 64 des Zusatzschiebers 24 haben gleiche
Flächen. Eine Ringscheibe 66 ist durch eine Feder 70, die von dem
feststehenden Federteller 23 gehalten wird, gegen eine Schulter
68 auf dem Ventilkörper 10 vorgespannt. Eine Ringscheibe 74 ist am
anderen Ende des Zusatzschiebers
24 angebracht und durch eine Feder
78, die von dem feststehenden Federteller 25 gehalten wird, gegen
eine Schulter 76 auf dem Ventilkörper 10 vorgespannt. Der Zusatzschieber
24 ist so lang, daß die Ringscheiben 66 und 74 in der in F i g. 2
gezeigten Lage mit den Enden des Zusatzschiebers im Eingriff sind.
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An beiden Enden des Steuerschiebers 20 ist je eine kombinierte
hydraulische Rückwirkungs- und Dämpfungskammer 82 bzw. 84 angeordnet. Die
Kammer 82
ist durch eine Drosselöffnung 86 und eine Drosselöffnung
87 in dem Federteller 25 mit der Kammer 63
und die Kammer 64
durch eine Drosselöffnung 88
und eine Drosselöffnung 89 in dem Federteller
23 mit der Kammer 57 verbunden. Der Druck in der Kammer
82 wirkt auf eine Ringfläche 90 an diesem Kammerende des Steuerschiebers
20 und drückt ihn nach links; der Druck in der Kammer 84 wirkt auf eine Ringfläche
92 an diesem Ende des Steuerschiebers 20 und drückt ihn nach rechts. Die
Ringfläche 90 und 92
sind in diesem Beispiel gleich groß, können aber
auch unterschiedlich sein.
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Der Betätiger zur Verschiebung des Steuerschiebers 20 besteht aus
einem Kugelknopf 100, der durch Kugelsitze 102 und 104 gehaltert ist. Der
Knopf 100
ist durch eine Befestigungsfeder 106, eine Abstandshülse
108 und eine durch einen Spulenbolzen 112 mit dem Steuerschieber 20 verbundene
Anschlagmutter 110 mit dem Steuerschieber 20 zu dessen Bewegung nach links
verbunden. Eine gleitbare Innenhülse 114 trägt die genannten Teile, ist auf die
Anschlagmutter 110 aufgeschraubt und verbindet diese mit dem Steuerschieber
20 zu dessen Bewegung nach rechts. Die Steuerverbindung kann von irgendeiner herkömmlichen
Art sein, wobei zur Betätigung des Knopfes 100 dieser mit einem Pitman-Arm
verbunden ist.
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Wenn man eine Linkskurve nehmen will, wird der Kugelknopf
100 betätigt und der Steuerschieber 20 nach links verschoben, wodurch der
Stea 40 und die Rille 46 die Zuflußkammer 26 mit dem Durchlaß 32
für
die Linkskurve verbinden und so den Druck an eine Seite eines nicht gezeigten Kraftzylinders
anschließen. Der Steg 42 unterbricht die Verbindung zwischen dem Rücklaufanschluß
30 und dem Durchlaß 32 für die Linkskurve und verbindet zusammen mit
der Rille 48 den Durchlaß 34 für die Rechtskurve mit dem Rücklaufanschluß
30, während der Steg 44 den Durchlaß 34 von der Zuflußkammer 28 trennt.
Der Zusatzschieber 24 bleibt in der Neutrallage, wobei der Druck in den Durchlaß
32 für die Linkskurve durch die Ringrille 50, den Querkanal 54, den
Axialkanal 52, die Kammer 57 und die Drossel 89 und
88
mit der kombinierten hydraulischen Rückwirkungs-und Dämpfungskammer 84
verbunden ist, so daß der Druck in der Kammer 84 auf die Fläche 92 wirkt
und damit der Bewegung des Steuerschiebers 20 nach links entgegenwirkt. Die Kammer
82 ist durch die Drosseln 86, 87, die Kammer 63, den Axialkanal
60,
den Querkanal 62 und die Rin-rille 58 mit dem Durchlaß 34
für die Rechtskurve verbunden, die ihrerseits mit dem Rücklaufanschluß
30 verbunden ist. Die Kraft jeder Feder 70, 78 wird durch einen bestimmten
resultierenden Druck auf beide Seiten des Zusatzschiebers 24 überwunden. Beispielsweise
kann der vorbestimmte Druck 7 kg/CM2 betragen. Daher baut sich in der Kammer
84 ein Druck auf, der um 7 kg/cm2 größer als der Druck in der Kammer
82
ist und auf das Ende 56 des Zusatzschiebers 24 wirkt, die Kraft
der Feder 78 überwindet und den Zusatzschieber aus seiner Normallage nach
rechts (F i g. 4) gegen den Federteller 25 verschiebt, wobei die Ringrille
58 in Verbindung mit der Drucköffnung 38
kommt. Der Druck steht dann
über die Rille 58, den Querkanal 62, den Axialkanal 60, die
Kammer 63,
die Drossel 87 und die Drossel 86 mit der Kammer
82
in Verbindung, worauf der der Kammer 82 zugeführte Druck gegen die
Ringfläche 90 auf den Steuerschieber 20 wirkt und jeden Druckanstieg in der
Kammer 84 über eine Differenz von 7 kg/cm2 aufhebt. Wenn der Druck in der
Kammer 84 einen Wert erreicht, der um 7 kg/cm2 größer als der Druck in der
Kammer 82 ist, bleibt die Druckdifferenz bei jedem weiteren Druckanstieg
konstant. So ist die Rückwirkungskraft, die der Bewegung des Steuerschiebers 20
nach links entgegengerichtet ist, begrenzt. Gleichzeitig wird eine Dämpfung in beiden
Kammern 82, 84 erreicht, wodurch die Fließgeschwindigkeit des Strömungsmittels
von der Kammer 82 und 84 begrenzt und dadurch eine Steuerungsinstabilität
des Fahrzeuges verhindert wird.
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Wenn der Steuerschieber 20 nach rechts verschoben ist, wird der rechte
Durchlaß 34 unter Druck gesetzt, und der Zusatzschieber 24 wird nach links verschoben,
wenn der Druck in der Kammer 82 einen Wert erreicht, der um 7 kg/CM2
größer als der Druck in der Kammer 84 ist. Danach bleibt bei einem weiteren Druckanstieg
die Druckdifferenz zwischen den Kammern 82 und 84 bei 7 kg/CM2.