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Lenkeinrichtung mit hydraulischer Hilfskraft, insbesondere für Kraft
fahrzeuge mit Knickgelenk Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung mit hydraulischer
Hilfskraft, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Knickgelenk, mit einer Servopumpe,
einem Steerventil und einem bzw. mehreren Servomotoren9 deren Druckräume synchron
mit der Drehbewegung des Lenkhandrades beaufschlagt werden.
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Bei solchen schweren Kraftfahrzeugen mit Knikgelenk besteht der Fahrzeugrahmen
aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Teilern, dem Vorderwagen und dem Hinterwagen
mit je einer Achse9 an der die Räder nicht lenkbar befestigt sind, und wobei das
Lenken durch Ver.
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schränken (Knicken) des Vorder- und des Hinterwagens erfolgt. Da I3odenunebenheiten
bzw. Fahrbahnstöße ein großes Lenkmoment auf das Knickgelenk ausüben, ließ man früher
zur Erreichung eines stablien Fahrverhaltens durch entsprechendes Auslenken des
Steuerkolbens die Hilfskraft der Stoßrichtung entgegenwirken. Durch die vorhandenen
großen Spiele in den tJbertragungsgliedern trat bei Geradeausfahrt eine Pendelbewegung
ein, Später ging man dazu über für diesen Zweck die Arbeitstylinder der Lenkhydraulik
durch besondere Blockierungs ventile vom übrigen Steuersystem zu trennen. Aber auch
solche Blockierungsventile arbeiten nur mit einer gewissen Verzögerung, weil das
in den Servomotoren abgeschlossene Druckmittel oft nur mit dem niederen Druchlaufdruck
beaufschlagt ist, so dass bei einem Druckstoß bis zur Ausbildung eines wirksamen
Gegendruckes ein großer Verstellweg mit entsprechend großer Zeit erforderlich wird,
Dadurch kann die Hydraulik nur mit einer gewissen Verzögerung auf von der Fahrbahn
bherrührende Druckstöße reagieren, was zu Pendelbewegungen und zu einem unstabilen
Fahrverhalten führt.
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Diesem Mangel soll die Erfindung abhelfen. Die Erfindung besteht
darin, dass die Zylinder mit einem Vorspannungsdruck beaufschlagt sind. Zwischen
dem Steuerventil und den gleichsinnig wirkenden Druckräumen der Servomotoren ist
je ein Vorspannungsventil angeordnet, das aus einem Überdruckventil und aus einem
Rückschlag ventil gebildet wird. Jeweils eines in Zulaufrichtung liegendes Rückschlagventil
öffnet bei geschlossenem Überdruckventil, während das andere in Rücklaufrichtung
liegende ÜÜberdruckventil bei geschlossenem Rückschlagventil Öffnet, sobald der
Zulaufdruck größer als der in den Druekräumen herrschende Vorspannungsdruck wirdR
der einerseits durch die einstellbare Feder des Überdruckventils, andererseits durch
die Differenz der unterschiedlicfl großen Kolben fiaen den beidseitig mit dem gleichen
Druck beaufschlagten tolbens des Überdruckventils bestimmt ist, Die erfindungsgemäßen
Vorspannungsventile halten bei Geradeausfahrt Ln den gegenseitigen Druckräumen der
Servomotoren einen bestimmten, einstellbaren Druck aufrecht, beispielsweise von
25 kp/cm2, auch weine der Durchlaufdruck des hydraulischen Steuersystems auf einen
Ublichen Wert von etwa 3 kpJcm2 gefallen ist. Dadurch tritt eine doppelte Wirkung
ein: ELn Druckstoß muß immer zuerst den im Zylinder wirksamen Vorspannungsdruck
überwinden. Dadurch werden bisher aufgetratene Lenkbewegungen durch kleine Bodenunebeheiten
vermieden, die bisher die Pendelbewegung bei Geradeausfahrt erzeugt haben. Bei einem
Stoß auf den Zylinder tritt eine Druckerhöhung in dem beaufschlagten Zylinder ein.
Auf der nicht beaufschlagten Zylinderseite fällt der Vorspannungsdruck ab9 weil
der Druck9 der 25 atU übersteigt, durch das Über druckventil abgebaut wird.
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Durch die Erfindung werden die Pendelbewegungen bei Geradeausfahrt
vermieden, die nicht durch Druckmittelsteuerungen mit Blockierungsventilen oder
mit Druchlaufsystem behoben werden können.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 die schematische Anordnung zweier Vorspannungsventile
in einer Servolenkanlage mit zwei Servomotoren; Fig. 2 einen Längsschnitt durch
die beiden in einem Gehäuse vereinigten Vorspannungsventile.
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Die Servolenkanlage für ein Kraftfahrzeug mit Knickgelenk besteht
aus einer Servopumpe 1, die über eine Zulaufleitung 2 das Druckmittel zu einem Mengenregelventil
9 und weiter zu einem Steuerventil 4 fördert. Von dem Steuerventil 4 führt eine
Druckleitung 5 über ein Vorspannungsventil 7 und eine weitere Druckleitung 9 zu
einem Druckraum 11 eines Servomotors 13 und zu einem Druckraum 15 eines Servomotors
16. Weiter führt von dem Steuerventil 4 eine zweite Druckleitung 6 über ein Vorspannungsventil
8 und eine weitere Druckleitung 10 zu einem Druckraum 12 dedi Servomotors 13 und
zu einem Druckraum 14 des Servomotors 16. Vom Steuerventil 4 fließt daß Druckmittel
über eine Rücklaufleitung 17 in einen Behalter 19 zurück, von wo die Servopumpe
1 das Druckmittel nachsaugt. Zwischen der Zulaufleitung 2, vor dem Mengenregelventil
3, und der Rücklaufleitung 17 ist ein Überdruckventil 18 angeordnete An Stelle der
beiden Servomotoren 15 und 16 können auch mehrere Servomotoren oder auch nur ein
einziger angeordnet sein.
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Die beiden Vorspannungsventile 7 und 8 sind in ihrem Aufbau einander
gleiche Sie können Jedes für sich in einem Gehäuse untergebracht sein oder, wie
Fig. 2 zeigt, zusammen in einem einzigen Gehäuse. Hierbei sind die beiden Vorspannungsventile
7 und 8 in einem Gehäuse 20 angeordnet. Das Vorspannungsventil 7 bzw. 8 besteht
aus einem Überdruckventil 7' bzw. 8' und aus einem Rückschlagventil 32 bzw. 52.
Ferner weist das Vorspannungsventil 7 einen Anschluß 21 für die Druckleitung 5 und
einen Anschluß 22 für die Druckleitung 9 auf. Entsprechend weist das Vorspannungsventil
8 einen Anschluß 41 für die Druckleitung 6 und einen Anschluß 42 für die Druckleitung
10 auf Der Anschluß 21 führt zu einer Ringnut 23, die einen Kolben 25 des Überdruckventils
72 umgibt. Der Kolben. 25 ist in einer Bohrung 24 axial verschiebbar gelagert. An
seinem einen Ende weist er eine etwas kleinere Kolbenfläche 26 auf als an seinem
anderen Ende mit einer größeren Kolbenfläche 27. Über eine Bohrung 28
findet
ein Druckausgleich zwischen den beiden Kolbenflächen 26 und 27 statt. An Stelle
der Bohrung 28 im Kolben 25 kann auch eine entsprechende Bohrung in Gehäuse 20 vorhanden
sein. Am Kolben ende 26 ist eine Bohrung 30 zur Aufnahme einer Kolbenfeder 31 vor
handen, die den Kolben 25 mit seiner größeren Kolbenfläche 27 in einem Ventilsitz
37 in Anlage hält. Auf dieser Seite des Kolbens 25 ist ein Rückschlagventil 32 angeordnet
das aus einem Ventilkegel 33, einer Ventilfeder 34 und einer Ventilhalterung 35
mit einem Sicherungsring 36 besteht. Über Bohrungen 29 im Kolben 25 steht die Ringnut
23 mit dem Rückschlagventil 32 in Verbindung.
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Entsprechendes gilt für das Vorspannungsventil 8. Der Anschluß 41
führt zu einer Ringnut 43, die einen Kolben 45 des Überdruekven tils 8' ' umgibt.
Der Kolben 45 ist in einer Bohrung 44 axial verschiebbar gelagert. An seinem einen
Ende weist er eine etwas kleinere Kolbenfläche 46 auf als an seinem anderen Ende
mit einer größeren Kolbenfläche 47. Ueber eine Bohrung 48 findet ein Druckausgleich
zwischen den beiden Kolbenflächen 46 und 47 statt. An Stelle der Bohrung 48 im Kolben
45 kann auch eine entsprechende Bohrung im Gehäuse 20 vorhanden sein. Am Kolbenende
46 ist eine Bohrung 50 zur Aufnahme einer Kolbenfeder 51 vorhanden, die den Kolben
45 mit seiner größeren Kolbenfläche 47 in einem Ventilsitz 57 in Anlage hält. Auf
dieser Seite des Kolbens 45 iet ein RUckschlagventil 52 angeordnet, das aus einem
Ventilkegel 53, einer Ventilfeder 54 und einer Ventilhalterung 55 mit einem Sicherungsring
56 besteht. Über Bohrungen 49 im Kolben 45 steht die Ringnut 43 mit dem Rückschlagventil
52 in Verbindung.
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Die Aufgabe der beiden Vorspannungsventile 7 und 8 besteht darin,
in den Druckräumen der Servomotoren 13 und 16 einen Restdrucks beispielsweise 25
kp/cm2ß aufrechtzuerhalten, auch wenn die Servopumpe 1 und das übrige Hydrauliksystem
bereits wieder auf den Durchlaufdruck von beispielsweise 3 kp/cm2 abgefallen ist.
Der gewünschte Vorspannungsdruck ist von der Kraft P der Kolbenfeder 31 bzw. 51
abhängig und daher einstellbar. Ist Pv = Vorspannungsdruck, #F = Differenz der beiden
Kolbenflächen, dann muss P = Pv # #F sein. Das Einstellen der Federkraft kann beispielsweise
durch entsprechende Wahl der Federkonstanten oder der Breite des Ventilsitzes
erfolgen.
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Sobald am Lenkhandrad eine Lenkbewegung eingeleitet und dadurch das
Steuerventil. 4 verstellt wird, baut sich der Lenkrichtung entsprechend, beispielsweise
in der Druckleitung 5, ein Druck auf9 der Uber den Anschluß 21, die Ringnut 23 und
die Bohrungen 29 au.f den Ventilkegel 33 wirkt. Übt dieser Druck eine größere Kraft
auf den Ventilkegel 33 aus als auf dessen anderer Seite der Torspan nungsdruck einschließlich
der Ventilfeder 349 so öffnet das RUckschlagventil 32 und über den Anschluß 22 und
die Druckleitung 3 wird in den zugehörigen Druckräumen 11 und 15 der Servomotoren
13 und 16 der für die Lenkarbeit erforderliche Arbeitsdruck aufgebaut, Dabei werden
die Kolben der Servomotoren verstellt und der Vorspannungsdruck in den Druckräumen
12 und 14 soweit erhöht bis das überdruckventil 8' beigeschlossenem Rückschlagventil
52 öffnet und der Kolben 45 vom Ventilsitz 57 abgehoben wird. Dabei fließt eine
entsprechende au.s den Zylindern 12, 14 verdrängte Druckmittelmenge vom Anschluß
42 über den offenen Ventilsitz 57 sur Ringnut 43, den Anschluß 41 und weiter über
das Steuerventil 4 zum Behälter 19 zurück.
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Dieser RUckfluß hält solange an wie gelenkt wird. Wenn am Lenkhandrad
nicht mehr gedreht wird, geht das Steuerventil 4 in Neutralstellung zurück, der
Zulaufdruck fällt auf Durchlaufdruck und die beiden Überdruckventile 7' und 8' schließen,
aobald in den Druckräumen der Vorspannungsdruck wieder erreicht ist. Beim Lenken
in die entgegengeaetste Richtung gilt das Entsprechende.