DE1655846A1

DE1655846A1 - Hydraulisches Stellglied

Info

Publication number: DE1655846A1
Application number: DE19671655846
Authority: DE
Inventors: Southwell Stanley William
Original assignee: Winget Ltd
Current assignee: Winget Ltd
Priority date: 1966-11-14
Filing date: 1967-11-13
Publication date: 1971-08-12
Also published as: GB1204479A; US3543643A

Description

Wn 121

bitte angeben

Patent an me !dung

der Firma

Winget Limited, Bristol Road, Gloucester, England

"Hydraulisches Stellglied"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stellglied für flud- bzw. flüssigkeitsbetätigte Servo-Lenksysteme, wie sie insbesondere bei Räder aufweisenden Motorfahrzeugen, aber auch bei Schiffen und Flugzeugen Verwendung finden.

Bei derartigen Lenksystemen ist es häufig notwendig, eine Verstellung vorzunehmen, um den Bewegungsbereich zu verändern,· insbesondere ist es bei Motorfahrzeugen wie Automobilen notwendig, die Spur der Räder zu ändern. Bei Servo-Lenksystemen mit inneren buchsenartigen Hubbegrenzern (internal jack stroke stops) kann es deshalb erforderlich sein, das gesamte System auseinanderzunehmen oder vollständig ausbauen zu müssen, um eine Hubverstellung vorzunehmen, und anschließend zur Vermeidung von Lufteinschlüssen das System auch wieder zu entlüften.

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Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines hydraulischen Stellgliedes, bei dem der Längshub und die Länge des Stellgliedes durch Verstellung verändert werden können und das sich an einem gewählten Ende seines Hubes mit einem Druck halten läßt, der gegenüber dem Druck der Druckmittelquelle verringert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich ein hydraulisches Stellglied für ein Servo-Lenksystera, mit einem zylinderartigen Gehäuse und einem dicht darin geführten doppeltwirkenden Kolben sowie auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens in dem Gehäuse vorgesehenen Anschlüssen für die Zufuhr von unter Druck stehendem Flud in das Gehäuse erfindungsgeraäß dadurch, daß der Kolben mit einer Ventilanordnung ausgestattet ist, die sich normalerweise im geschlossenen Zustand befindet, und daß das Gehäuse einen Anschlag aufweist, der mit der Ventilanordnung zusammenwirkt, so daß diese bei Erreichen der einen Endlage des Kolbens

wird

zwangsläufig geöffnet/und damit das Flud den Kolben in Axialrichtung durchströmen kann.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung kann die Ventilanordnung einen axialverschieblichen Schaft aufweisen, der in axialer Richtung über den Kolben hinausragt, während der Anschlag als Kragen ausgebildet sein kann, dessen Stirnfläche die gleiche radiale Höhe wie der Schaft hat, so daß die Ventilanordnung bei Anlage des Schaftes an der Stirnfläche des Kragens geöffnet wird.

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Vorzugsweise hat das Stellglied ein Gehäuse, dessen Länge veränderlich ist, so daß sich der Längshufa des Kolbens verstellen läßt. Der Kolben kann mit einer Kolbenstange verbunden sein, die mit einem Befestigungsteil über das eine Ende des Gehäuses hinausragt, das an seinem anderen Ende in ein zum Anschluß des Stellgliedes an einen feststehenden Rahmen oder dergl, geeignetes Verbindungsteil übergeht«

Vortexlhafteilweise weist das Gehäuse ein den Kragen tragendes weiteres Gehäuseteil auf, das mit einem Schurz auf das Gehäuse ^-' aufgeschraubt und im Verhältnis zu diesem verdrehbar ist, so daß die Länge des Gehäuses durch Verdrehung des Gehäuseteiles in der gewünschten Weise verändert werden kann. Das Gehäuseteil kann nach Einstellung der gewünschten Relativlage durch einen Sicherungsring verspannbar sein.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kolben von zwei'plattenartigen Körpern gebildet, die mit

an
ihren Stirnflächen aneinander/grenzen. Beide plattenartigen J| Körper können dabei durch ein äußeres Mantelglied miteinander verbunden sein, das an seinem Umfang einen Sitz für einen Dichtungsring bildet, der die Kolbenanordnung im Verhältnis zur Innenwandung des Gehäuses abdichtet.

Die Ventilanordnungen sind vorzugsweise von jeweils mit einem geeigneten Ventilsitz zusammenwirkenden Kugel-Ventilkörpern gebildet und dabei zwischen den aneinander angrenzenden, den

Kolben bildenden plattenartigen Körpern eingeschlossen. Dabei können diese Ventilanordnungen über einen von entsprechenden Ausnehmungen in den einander zugekehrten Stirnflächen der plattenförmigen Körper gebildeten Kanal miteinander sowie über Bohrungen mit dem Inneren des Gehäuses in Verbindung stehen.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend anhand eines Äusführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein in seiner eingezogenen Lage befindliches, fludbetätigtes Stellglied gemäß der Erfindung;

Fig. 2 teilweise im Schnitt den linken Endbereich der Fig. 1, wobei sich das Stellglied im ausgefahrenen Zustand befindet;

Fig. 3 eine Endansicht des Kolbenaufbaues.und

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch Fig. 3 längs der Linie IV-IV.

Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit sind in der zugehörigen Zeichnung keine Befestigungsanordnungen gezeigt, jedoch weist das mit 1 bezeichnete Teil einen kugel- oder augenförmigen Anschluß auf, der mit einem entsprechenden Kugel- oder Gabelgelenkgehäuse eines entsprechenden Gelenkanschlusses der Lenkung eines Fahrzeuges verbunden sein kann. Das mit 2 bezeichnete Teil

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kann schwenkbar mit einem feststehenden Bauteil desselben Fahrzeuges verbunden sein.

Das kugel- bzw. augenförmige Teil 1 bildet den Kopf einer Kolbenstange 3, die gleitend in einem Gehäuse 4 angeordnet ist« An seinem äußeren Ende geht das Gehäuse 4 in das beispielsweise durch Schweißung angeschlossene augenförmige Verbindungstell 2 über. Das gegenüberliegende Ende des Gehäuses 4 weist einen doppelwandigen Abschnitt 6 mit einem Außengewinde 7 auf, das mit einem Anschlußnippel 8 mit einem Innengewinde 9 versehen ist, über das ein Anschluß an eine geeignete Flüssigkeitsleitung (nicht dargestellt) erfolgen kann. In dem doppelwandigen Abschnitt 6 sind ein oder mehrere Durchlässe 10 vorgesehen, durch die der Nippel δ und das Innere des Gehäuses 4 miteinander in Verbindung stehen. Ein weiteres Gehäuse 15 mit einem ein Innengewinde 17 aufweisenden Schurz 16 ist auf das Außengewinde 7 des Abschnittes 6 aufgeschraubt. Die Innenwand des Schurzes 16 trägt eine Dichtung 19, durch die der Schurz 16 und der Abschnitt 6 im Verhältnis zueinander abgedichtet sind. Ein Sicherungsring 20 sorgt für eine Blockierung der Verbindung zwischen dem Schurz 16 und dem Abschnitt 6 des Gehäuses 4. Das Gehäuse 15 ist mit Dichtungsringen 21 und 22 ausgestattet, die die Kolbenstange 3 umschließen und diese im Verhältnis zu dem Gehäuse 15 abdichten. In dem Gehäuse 15 ist mittels Schrauben ein Lagerstück 24 mit einer Führungsbuchse 25 gehalten, die die Kolbenstange 3 aufnimmt. Ein ringförmiger Kragen 27, dessen Bedeutung weiter unten erläutert wird, ragt^iber das Lagerstück 24 hinaus.

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Die Kolbenstange 3 trägt innerhalb des Gehäuses 4 mit einem Endabschnitt 29 von verringertem Durchmesser eine Kolbenanordnung 30. Die Kolbenanordnung 30 weist zwei plattenartige Körper 31, 32 auf, die mittels einer durch einen Federring 50 gesicherten Spannmutter 51 gegeneinander verspannt sind. An ihrem Umfang ist die Kolbenanordnung 30 gegen die Innenwand des Gehäuses 4 mittels eines Dichtungsringes 33 abgedichtet. Zwischen den plattenartigen Körpern 31, 32 sind ebenfalls Dichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen, um zwischen diesen Teilen und der Kolbenstange 3 eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten. Der dem Gehäuse 15 zugewandte Plattenkörper 31 weist eine Bohrung 35 auf, in der ein über die Fläche des Körpers 31 hinausragender rechteckiger Schaftabschnitt 37 des Druckstiftes eines Kugelventils geführt ist. Der Druckstift weist einen ebenfalls rechteckigen Haltekopf 38 auf, der sich innerhalb einer Ausnehmung 39 befindet, die an dem dem Körper 32 zugewandten Ende des Körpers 31 vorgesehen ist. In die Ausnehmung 39 ist ein Ventilsitz 42 für einen Kugel-Ventilkörper 43 eingepaßt, der den Haltekopf 38 mit einer Bohrung mit Spiel umgibt. Der Kugel-Ventilkörper 43 liegt unter der Wirkung einer Feder 44, die in einer Sackbohrung 45 des Körpers 32 untergebracht ist, an dem Ventilsitz 42 an. Die Bohrung 45 hat einen kleineren Durchmesser als der Ventilsitz 42, so daß das Ende der Bohrung 45 den Sitz 42 in dem plattenartigen Körper 31 hält. Die Sackbohrung 45 steht mit einer weiteren Ausnehmung 39a des plattenartigen Körpers 32 über einen Kanal 53 in Verbindung, der an den Grenzflächen zwischen den

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beiden Körpern 31 und 32 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 39a nimmt ebenfalls einen Ventilsitz 42a auf und ist konzentrisch mit einer Bohrung 35a. An den Ventilsitz 42a wird ein Kugel-Ventilkörper 43a mittels einer Feder 44a angedrückt, die von einer Sackbohrung 45a des Körpers 31 aufgenommen ist. Die plattenartigen Körper 31 und 32 sind identisch.

Wenn die Kolbenanordnung 30 sich in der mit Fig. 1 wiedergegebenen Lage befindet, wird ein unter Druck stehendes Flud über einen in dem Teil 2 vorgesehenen Einlaß 52 zugeführt, das auf die gesamte Fläche des Kolbens am freien Ende der Kolbenanordnung 30 einwirkt und dessen Druck Über die Bohrung 35a und den Kanal 53 zu dem Kugel-Ventilkörper 43 übertragen wird, der von der Feder 44 einerseits und dem Flud andererseits fest gegen den Sitz 42 gedrückt wird, so daß sich an dem freien Ende des Kolbens ein ausreichend großer Druck aufbaut, unter dessen Einfluß die Kolbenstange 3 aus dem Gehäuse 4 ausgefahren wird, so daß sie die in Fig. 2 veranschaulichte Lage einnimmt.

Auf diese Weise kann hydrostatische Energie durch Ausfahren der Kolbenstange aus dem Gehäuse in mechanische Energie umgewandelt werden. Wenn die Kolbenstange 3 die in Fig. 2 wiedergegebene Lage erreicht, berührt der Schaftabschnitt 37 den vorstehenden Kragen 27 des Lagerstückes 24, so daß der Kugel-Ventilkörper 43 von dem Sitz 42 weg bewegt wird und somit Flud durch die Bohrung 35a, den Kanal 53 sowie die Bohrung 35 strömen und über den Durchlaß 10 des doppelwandigen Abschnittes 6 zu dem Anschlußnippel 8 gelangen kann.

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Eine Einstellung des Längshubes der Kolbenstange 3 wird in der Weise vorgenommen, daß zunächst der Sicherungsring 20 gelockert und sodann das Gehäuse 15 im Verhältnis zu dem Abschnitt 6 verdreht wird, um die Lage des Kragens 27 des Gehäuses 15 zu verstellen. Während dieser Verstellung kann infolge der Dichtung 19 kein Flud entweichen. Wenn die gewünschte neue Lage für den Kragen 27 gefunden worden ist, wird der Sicherungsring 20 wieder angezogen. Während dieses Vorganges bleiben der Nip-™ pel 8 und der Auslaß 52 in ihrer ursprünglichen Lage, die durch die Verstellung nicht beeinflußt wird.

Um die Kolbenstange 3 in ihre Ausgangslage innerhalb des Gehäuses 4 zurückzuführen, wird Flud durch den Nippel 8 zugeführt, das längs des Durchlasses 10 zu dem Inneren des Gehäuses 4 strömt und dort auf die Ringfläche des dem Gehäuseinneren zugewandten Endes der Kolbenanordnung 30 einwirkt, außerdem über die Bohrung 35 und den Kanal 53 einen Druck auf den Kugel-Ventil- £ körper 43a ausübt. Intoige des von der Feder 44a ausgeübten und des von dem Flud übertragenen Druckes wird der Kugel-Ventilkörper 43a fest an seinen Sitz angedrückt, so daß kein Flud durch den Kolben strömen kann und somit beim Aufbau von Druck innerhalb des Gehäuses 4 die Kolbenstange 3 in die mit Fig. 1 wiedergegebene Ausgangslage bewegt wird.

Mit dieser Anordnung ist es daher entbehrlich, die Anschlüsse des Kippeis 8 bzw. des Einlasses 52 abzutrennen, wenn die Bewegung der Kolbenstange 3 im Verhältnis zum Gehäuse 4 verstellt

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werden soll, so daß daher auch darauf verzichtet werden kann, die Flüssigkeitsleitungen zu entlüften, um Lufteinschlüsse zu entfernen, wie es erforderlich ist, wenn die Flüssigkeitsleitungen abgetrennt werden müssen.

Am Ende eines Hubes wird die Anordnung mit verringertem Fluddruck gehalten, und die Endbelastung des Kolbens wird innerhalb des Gehäuses aufgenommen, ohne über die Gelenke des Lenksystems auf Achsanschlage übertragen zu werden, wie das bei einigen Ausführungsformen üblich ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Hydraulisches Stellglied für ein Servo-Lenksystem mit einem zylinderartigen Gehäuse und einem dicht darin geführten , doppeltwirkenden Kolben sowie auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens in dem Gehäuse vorgesehenen An-Schlüssen für die Zufuhr von unter Druck stehendem Flud in das Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) mit einer Ventilanordnung (42, 43; 42a, 43a) ausgestattet ist, die sich normalerweise im geschlossenen Zustand befindet, und daß das Gehäuse einen Anschlag aufweist, der mit der Ventilanordnung (42, 43; 42a, 43a) zusammenwirkt, so daß diese bei Erreichen der einen Endlage des Kolbens

wird
(30) zwangsläufig geöffnet und damit das Flud den Kolben

(30) in Axialrichtung durchströmen kann.

2. Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (42, 43; 42a, 43a) einen axialverschieblichen Schaft (37) aufweist, der in axialer Richtung über den Kolben (30) hinausragt und daß der Anschlag als Kragen (27) ausgebildet ist, dessen Stirnfläche die gleiche radiale Höhe wie der Schaft (37)._f hat, und daß der Schaft (37) bei Anlage an der Stirnfläche die Ventilanordnung (42, 43; 42a, 43a) öffnet.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Stellglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längshub des Kolbens (30) durch Längenänderung des Gehäuses (4) verstellbar ist.

4. Stellglied nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3O) mit einer Kolbenstange (3) verbunden ist, die mit einem Befestigungsteil (1) über das eine Ende des Gehäuses (4) hinausragt und daß das Gehäuse an sei-

(2)

nem anderen Ende in ein Verbindungsteil/übergeht.

5. Stellglied nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4} ein den Kragen (27) tragendes Gehäuseteil (15) aufweist, das mit einem Schurz (16) auf das Gehäuse (4) aufgeschraubt und im Verhältnis zu diesem verdrehbar ist und daß das Gehäuseteil (15) nach Einstellung einer bestimmten Relativlage durch einen Sicherungsring (20) verspannbar ist.

6. Stellglied nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kolben (30) von zwei plattenartigen Körpern (31_r 32) gebildet XSt₁ die mit ihren Stirnflächen aneinander angrenzen,

T. Stellglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenartigen Körper (31, 32) durch ein äußeres Mantelglied miteinander verbunden sind, das an seinem Umfang einen Sitz für einen Dichtungsring (33) bildet, der die Kolbenanordnung

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(30) im Verhältnis zur Innenwand des Gehäuses (4) abdichtet.

8. Stellglied nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnungen (42, 43; 42a, 43a) von Jeweils mit einem geeigneten Ventilsitz (42; 42a) zusammenwirkenden Kugel-Ventilkörpern (43; 43a) gebildet und zwischen den aneinander angrenzenden plattenartigen Körpern (31, 32) eingeschlossen sind.

9. Stellglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnungen (42, 43; 42a, 43a) über einen von entsprechenden Ausnehmungen in den einander zugekehrten Stirnflächen der plattenartigen Körper (31, 32) gebildeten Kanal (53) miteinander sowie über Bohrungen (35; 35a) mit dem Inneren des Gehäuses (4) in Verbindung stehen.

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ORIGINAL IMSPECTED