DE1959020A1

DE1959020A1 - Servosystem oder Hilfsvorrichtung

Info

Publication number: DE1959020A1
Application number: DE19691959020
Authority: DE
Inventors: Goff Raymon Lee; Gagen Charles Vincent
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1969-06-02
Filing date: 1969-11-25
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3587235A; JPS4836017B1; FR2052265A5; GB1294700A

Description

Unaer Zeichen; T 805

Servosystem oder Hilfsvorrichtung.

Die Erfindung betrifft ein Servosystem oder eine Hilfsvorrichtung und insbesondere ein hydraulisch "betätigtes Servosystem, "bei dem ein einzelner hydraulischer Arbeitszylinder verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Servolenkungen für Fahrzeuge beschrieben, wobei es sich hier um eine Anwendung handelt, für die das Servosystem besonders geeignet ist. Andere Anwendungsmöglichkeiten werden dem Durchschnittsfachmann jedoch erkennbar und es ist möglich, die Erfindung bei allen hydraulisch betätigten Servosystemen zu verwenden

Bei hydraulischen Servolenkungen wird das mechanische Steuergestänge, welches den Ausschlagwinkel der lenkbaren Räder einstellt, von einem Hydraulikzylinder betätigt, der als Arbeitszylinder bezeichnet werden kann. In einigen Systemen wird eine Doppelanordnung verwendet oder eine Anordnung mit abgeglichenen wirksamen Flächen, was bedeutet, daß beispielsweise ein einziger Arbeitszylinder verwendet v/ird, der Kolbenstangen aufweist, die sich von beiden Seiten des Kolbens aus erstrecken oder es werden zwei Arbeitszylinder in Tandem-M * /u schaltung

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schaltung verwendet, wobei beide eine Kolbenstange haben, die sich lediglich von einer Seite des Kolbens aua erstreckt ₀ In jedem Pail dieser Doppelzylinderanordnungen ist die Menge des Druckmittels, die einer Seite des Arbeitszylinders oder der Arbeitszylinder während eines HadausSchlages zugeführt v/ird, derart, daß die Menge des Druckmittels ausgeglichen v/ird, die von der anderen Seite abgezogen v/ird, wobei angenommen wird, daß die Querschnitte der Kolbenstangen gleich sind und daß die inneren Querschnitte der Zylinder, falls mehr als ein Zylinder verwendet wird, ebenfalls gleich sind. Dieser Abgleich der Druclcmittelströmung zum Arbeitszylinder und vom Arbeitszylinder während eines Aufschlages der Räder führt zu einer abgeglichenen oder symmetrischen Aufbringung von Kräften in beiden lenkrichtungen unet awar durch die gleichen Strömungsgeschwindigkeiten und durch die gleichen mechanischen Kraftverhältnisse<,

Bei einigen hydraulischen Servolenkungen ist es jedoch wünschenswert und zwar im allgemeinen aus wirtschaftlichen Gründen, einen einzigen hydraulischen Arbeitszylinder zu verwenden, doh. einen Arbeitszylinder, der eine Kolbenstange aufweist, die sich lediglich von einer Seite des Kolbens aus erstreckt. Einzelanordnungen von hydraulischen Arbeitszylindern werden wegen der verminderten Kosten sehr oft dort verwendet, wo Kosten eine erhebliche Rolle spielen_β

Bei Einzelzylinderanordnungen ist jedoch die hydraulische Flüssigkeitsmenge, die einem Ende des Zylinders zugeführt wird, wenn die Räder gedreht; v/erden, von der Mnnge verschieden, die vom anderen Ende abgegeben wird» Diöse Tatsache kann el en negettiven ■ Ef fηIcL haben, dai-s eine asymmetrische Aufbringung von iiteuio-rkrat'tnn in entj'e.^ongesetzten S fcoiiorrichtungen erzeugt wird.

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Durch die Erfindung -werden viele Betätigungsprobleme und Nachteile überwunden oder auf ein Minimum herabgesetzt, die bei Einzelzylinderanordnungen auftreten und es wird eine abgeglichenem Aufbringung von Steuerkräften erzielt und ein besseres Verhältnis zwischen den Druckmittelgeschwindigkeiten und ein besserer Abgleich der mechanischen Steuerkraftverhältnisse in beiden Steuerrichtungen.

Die Erfindung kann dahingehend zusammengefaßt werden, daß ein hydraulischer Servomechanismus vorgesehen ist, der f

bei Fahrzeugservolenkungen oder bei ähnlichen Servosystemen verwendet werden kann, bei denen eine einteilige, manuell geetauerte, hydraulische Einheit vorgesehen ist, die ine Hauptpumpe mit einem einzelnen Arbeitszylinder verbindet, wobei die Querschnitts!"lache der Kolbenstange die n'ilfte der inneren Querschnittsfläche des Zylinders betr,^::_::t und wobei der Schiebermechanismus der hydraulischer: Einheit, sur Steuerung der Strömungsrichtung zum Arbeitszylinder und vom Arbeitszylinder einen axial verschiebbaren Hülsenscliieber aufweist, mit welchem in einer Steuerrichtuiik dem Arbeit π sj^linder Druckmittel zugeführt v;i.rcic]j kann, welches der hydraulischen Einheit von der |

Pumpr· nuß zu_; epumpt werden kann, wobei keine Flüssigkeit zur I--ur,}}>c ^urü^k^efüiirt wird und wobei in der entgegengesetzten St eu ^'richtung dem Arbeitszylinder Druckflüssigkeit zugeführt wird, die von der Pumpe zur hydrostatics '-;;) Einheit gepumpt wird, wobei die doppelte Menge sur jui]i]-r_; surück^eführt wird _c

Eine hydraulische Servolenkung wdst eine einteilige hydrostatic cho Einholt auf, die mit der-Hauptpumpe verbunden ist und die einen axial verschiebbaren Richtungrjsteuerschiober in Form einer Steuerhül.sr aufweint, v^obei ein einziger Arboiiu^ylinder mit '-dorr· liydrauliro'-firj Einlioit vortiundou ifjt. Me frei^ Hn».ri_Ai]mltti3i"ln.e.\\<- :>nV einer

Seite dea Kolbens des Arbeitszylinders ist doppelt so groß wie die auf der anderen Seite. Die hydrostatisehe Einheit weist eine manuell gesteuerte Betätigüngswelle auf, die, wenn sie in einer Richtung gedreht wird, wirksam ist, um den Hülsenschieber axial in einer Richtung isu verschieben. Dadurch wird die gesamte Druckflüssigkeit, die von der Hauptpumpe zur hydrostatischen Einheit geför-, dert wird, sowie die Flüssigkeit, die aus dem Ende mit vermindertem Querschnitt des Arbeitszylinder austritt, in das Ende des Arbeitszylinders mit erhöhtem Querschnitt eingeführt. Wenn die Betätigungswelle in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, so wird der Hülsenschieber axial in einer entgegengesetzten Richtung verschoben, und alles, Druckmittel, welches von der Hauptpumpe gefördert wird, tritt in das Ende des verminderten Querschnittes des Arbeitszylinders ein und das Druckmittel, welches aus dem Ende mit größerem Querschnitt des Arbeitszylinders austritt, wird zur Hauptpumpe zurückgeführt.

Es ist ein Ziel der Erfindung, bei sogenannten Einzylindersystemen eine verbesserte Steuerfähigkeit zu ermöglichen, wobei dieses Ziel durch einen neuen Aufbau und eine neue Anordnung von Teilen erreicht wird, wobei die den axial verschiebbaren Richtungssteuerschieber umfaßt, der die Druokverluste innerhalb der hydrostatischen Einheit verringert, wobei gleichzeitig die Steuerung der Strömungsrate der beiden Lenkrichtungen verbessert wird und hierduroh wird eine abgegliohenere Aufbringung der Steuerkräfte oder ienkkräfte erzielt und es wird ein besseres Verhältnis«der Druckmittelatrömungagesohwindigkeiten erreicht und ein größerer Abgleich der meohaniaohen Lenkkraftverhältniaae.

Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung aollen ir> der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die

Figuren

Figuren der Zeichnung erläutert werden. Ba zeigen:

Fig. 1 eine achematisohe Darstellung eines hydraulischen Servosystems, welches gemäß der Erfindung aufgebaut ist und welches bei einer Fahrzeuglenkung verwendet wird, wobei die hydrostatische Arbeit im Querschnitt dargestellt ist und wobei sioh der Riohtungssteuerschieber in einer neutralen Stellung befindet,

Fig« 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, wobei der Richtungssteuersohieber sioh in einer ersten Betriebsstellung befindet und

Fig. 3 eine ähnllohe Ansicht wie Fig. T, wobei der EichtungsSteuerschieber sioh in einer zweiten Betriebsstellung befindet.

Ein hydraulisches Servosystem, welohes aur lenkung der lenkbaren Räder eines Fahrzeuge» geeignet 1st und welches erfindungagemäß aufgebaut lit 1st in Äen Figuren der Zeichnung allgemein mit 10 bezeichnet. Das System 10 weist ein* Hauptpumpenbaugruppe ft auf, die eine Pumpe 12 umfaßt un4 eine» Vorratsbehälter t?* Λ·* »it dieser Pumpe verbunden ist« y*r&er ist «In eineeiner hydraulischer ^rbeltazyaiit&er Ϊ4- vorgeritten und «ine handbetätigte, liydro-

Bei der Anwendung auf tem Q»y»iH Ton Fahrseuglenkungen kann die Pumpe 12 τ«η Hauptantrieb des Faiirseugee angetrieben werften* Sin derartiger Aufbau let wagon der Xoetenminderuog, wegen dee wirtschaftlichen BetrisuS und wegen de« geringen Platzbedarfea Im allgemeinen gegenüber Anlagen !»eTOraugt, bei (Lenen ein getrennter Aatriebaoiotor tür die Pumpe vorgesehen iet, obwohl tier Botivleb d«;r S^xapa unterbrochen 'n±ta_t wenn der .BeSxteV ."-jo

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motors unterbrochen wird. Dies hat die Wirkung, daß die Denkfähigkeit des Systems aufhört.

Der Hydraulikzylinder 14 v/eist einen Druckzylinder 16 auf, in dem gleitbar ein Kolben 17 angeordnet ist. Von einem Ende 18 dieses Kolbens erstreckt sich eine Kolbenstange 19 durch eine Öffnung 20 hinduroh, die in einer iändwandung 21 f³:.^ ZjlXiiaeva 16 ausgebildet ist. Die Kolbenstange kann direkt mit dem mechanischen Lenkgestänge verbunden sein, welches den Ausschlagwinkel der lenkbaren Räder des Fahrzeuges steuert.

Mit der hydrostatischen Einheit werden beim lenken zwei Grundfunktionen durchgeführt. Mittels einer Zahnradbaugruppe 22 wird die Strömungsrate ,. Druckmittels sum Hydraulikzylinder 14 und vom Hydraw.:'.'^zylinder 14 augeuseaaen und gesteuert und mittels eines Schiebers 23» der eine axial gleitbare Schieberhülse 24 aufweist.«-wird cie Stromitngariohtung des Druckmittels zum und vom .Zj** ■ ' linder 14- gesteuert und dadurch wire die Bewegungsrichtung des Kolbens 17 und der Kolbenstange 19 gesteuert und daclt. <it* Au^echlagrichtung der lenkbaren Bäder. cle:v.

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Der Richtungssteuerschieber 24 wird axial entsprechend der Drehung einer Steuerwelle 26 verschoben, die in eine*? aehäuse 27 der hydrostatischen Einheit 15 drehbar gelagert ist. Die Betätigungswelle 26 ist mit dem Richtungssteuers chieber 24 über eine Anordnung mit SchraubennuteK und über schraubenförmig angeordnete Kugeln verbunden, wobei diese Anordnung bei 28 dargestellt ist. Am Ende 2Ba sind Einrichtungen vorgesehen, um die Drehung der Welle zu vereinfachen,teispielsweise ein Handsteuerrad·

Die Zahnradbaugruppe 22 weist vorzugsweise zwei Zahnrad <*i

29 und 30 auf, die als !Rotor und als Stator bezeichnet werden sollen. Der Stator 30 weist eine Innenverzahnung auf unu der Rotor 29 eine Außenverzahnung und der Rotor ist innerhalb des Statora 30 angeordnet. Der Rotor 29 weist einen Zahn weniger als der Stator 30 auf und ist derart aufgebaut und angeordnet, daß er sich bei einer Drehung des Rotors 29 nicht nur um seine eigene Achse dreht sondern auch um eine Mittelachse des Stators 30 umläuft. Hierbei werden sich alternierend ausdehnende und zusammendrückende Druckmitteltaachen oder -Kammern zwischen den Zähnen des Rotors und den Zähnen des Statora

30 ausgebildet. Der Rotor 29 lauft um die Achse des Stators 30 η-mal vor jeder Umdrehung um seine eigene Achse um, wobei "n" gleich der Anzahl der Zähne dea Rotors ist.

Die Zahnradbaugruppe 22 weist einen Kommutator 31 auf, der in einer Betriebaverbindung mit den Zahnrädern 29 und 30 steht und der Synohron mit diesen betätigt wird, um Druckmittel in die sich ausdehnenden und zusammenziehenden Taschen hinein und aus diesen heraus zu lenken und zwar in zeitlich abgestimmter Beziehung but Drehbewegung und zur Umlaufbewegung des Rotors 29.

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Ofleisi/rm _BAD0RIGlNM.

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Die Zahnradbaugruppe 22 ist in der US-Patentanmeldung Serial No. 015 331 vom 19. März 1968 dargestellt und beschrieben und da Teile dieser Baugruppe keinen Teil der Erfindung bilden, soll keine weitere eingehende Beschreibung erfolgen.

Die Steuerung 31 wird synchron mit dem Rotor und Stator 29 und 30 mittels einer Taumelwelle 32 angetrieben, wobei diese Taumelwelle einen langgestreckten, im allgemeinen zylindrischen Bauteil aufweist, der an einem Abschnitt 33 mit Keilnuten versehen ist, um sich zusammen mit dem Rotor 29 zu drehen, und der ferner einen linger 34 aufweist, der sich axial erstreckt und der mit der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 29 umläuft und der einen sich drehenden Umschaltschieber mit der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors antreibt.

Ein anderer Abschnitt 36 der Taumelwelle 32 weist ebenfalls eine Keilnutenverzahnung auf, um sich gemeinsam mit dem Richtungssteuerschieber 24 zu drehen, der innerhalb einer zylindrischen Bohrung 37 gelagert ist, die im Gehäuse 27 ausgebildet ist. Der Richtungssteuerschieber 24 dreht sich mit der Drehzahl des Rotors 29, wohingegen der Ums ehaltschieber 31 seine UmscM.tfunktion mit der Umlaufgeschwindigkeit des Rotors 29 ausübt.

Bei der Steuerung der Strömung zum Hydraulikzylinder 16 und aus dem Hydraulikzylinder 16 heraus, verbindet der Richtungssteuerschieber 24 und unterbrioht dieser Riohtungsateuerschiebeer 24 wahlweise verschiedene im axialen Abstand voneinander angeordnete Umfang3nuten, die in der Wandung der Bohrung 37 ausgebildet sind und die mit dem Bezugszeichen P, M, G, X, R, Y, 0', P¹, R» und P" bezeichnet sind. Um diese Funktion durchzuführen, weist der Schieber 24 in einer Umfangswandung 38 eine Reihe von

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im sadLalem &festand voneinander .angeordnet© auf,» die lit 39 fels 44 gekennzeiennet sind» Eine Seiiae

im Äinkel&bstand voneinander angeordneten öffnungen erstreisiteen sieh, radial dursia den SsMsiei¹ 24 ialndureäa, um die Umfangsnute 4 Q mit deffi Inneren des iSoMebera 24 zu verbinden und eine zweite Heiihe von im Winke lafestand Tömeinandea? angeordneten Ö£fmangen 47 feiadet 41φ Bat® 43 mit d«üi Inneren des Ei^ 24- lie Sufren 4öiind 44 kifcmm als© als 3?atiale

In f©a? tojäf©s ta ti seilen linheit 15 ist fearner «in EaupteinlaiS 49 T'©Tg@aßiien₉ der ©it der Vorderseite 4er Eraipe 12 verirantl-en werden kann land zwar übeϊβ ine Iieitiamg 49 woä ein HanptanLslaiB 5-Ö* der mit dem Beliälter 13 ül)©r ©ins 51 Terbianden ist* Die lute Έ stent in direkter

mit äem Haupteinlaß 48 und die Hüten Έ¹ und £* stelien »It äem Sinlajß ülber einen Kanal 52 in VerliindTang, iäer im 'deliäiiase 27 ausgeMldet ist, Weitere zwei Öffnungen 53 oan-d 54 sind im Greliäuse 27 ausgebildet und stetLen mit den Eu ten d unä 0¹ in Verbindung. Bine zusätzlich« Öffnung 53 ist zur Verbindung mit einem Ende 56" des Zjlinäers Iß mber die Isitung 57 Tsrgeselien und die andere üffraaaig 54 ist mit einem entgegengesetzten Ende 58 des lisders tS über die Iieitung 59 Terbund-en* ■:...-

Die. ®sa.i?s@bi3llrtssfläGlie der Sollieiuitange 19 beträgt die Eälffee #@r ^aaera-QJiiMttsflaQlae des Inneren des Zylinder® ael sMsg«a.®mjaen_f daß beide !nden 5& und 58 des £9 t& mit iDrmiskaittsl ,gefüllt sind und daß dar lalfesm If tei ier Barafeellumg im Fig. 1 masn reeHits ·.!».-Sie Btf&maaagsrmifes I©a Bxacteiittiels, das lüsifc ;ä©fip8litr «jb g»liuäs aim

iaa «ata Ende 5-6 aastritt*

wird, so ist die Strömungsrate des Druckmittels, das in das Zylinderende 58 eintritt, doppelt so groß wie die Strömungsrate des Druckmittels, das aus dem Zylinderende 56 austritt.

Der Richtungssteuerschieber 24 ist in die in Fig. 1 dargestellte neutrale Stellung mittels einer Schraubenfeder 60 vorgespannt, die um eine Welle 61 herum angeordnet ist. Diese Welle ist mit einem Ende 62 in die Antriebswelle 26 eingeschraubt und weist ferner einen -verbreiterten Kopf 63 am anderen Ende auf _o Ein Ende 64- der Feder 60 liegt gegen einen Ring 66 an, der von der Welle 61 getragen wird. In der. in der fig. 1 dargestellten Stellung liegt der Ring 66 gegen eine radiale Schulter 67 an, die an der Welle 26 ausgebildet ist* Weiterhin liegt der Ring gegen einen Ring 68 an, der in einer Umfangsnut 69 sitzt, die in der Innenwandung 65 des Richtung Steuerschiebers 24 ausgebildet ist, wobei der Ring praktisch axial mit diesem Schieber beweglich ist.

Das gegenüberliegende Ende 70 der Feder 60 liegt gegen eine Ringbaugruppe 71 an, die in der in Fig. 1 dargestellten Stellung gegen eine radiale Schulter 72 anliegt, die an der inneren Wandung 65 ausgebildet ist. Das verbreiterte Ende 63 der Welle 61 und das benachbarte Ende 26 der Taumelwelle 32 werden mittels einer Feder 73 im Abstand voneinander gehalten.

In der neutralen Stellung des Richtungosteuerschiebörs 24» die in Fig, 1 dargestellt ist, strömt dna Druckmittel, welches von der Vorderseite der "Pumpe 12 abgegeben wird, durch die Umfangsnut P¹, die lute 44 UBd dann zur Hut R', von wo aus dag Druckmittel duroii den Auslaß 50 aträiut und dann durch die I»(utung 51 sum Behälter 13 zurück, der mit der Saugseite oder der Niederdruckaeite der

12 über eine Leitung 74 verbunden ist. Kein Druckmittel strömt über die Nuten O und G", -wobei diese Nuten, da sie mit den beiden Enden des Hydraulikzylinders 16 verbunden sind ι als Zylindernuten bezeichnet werden können. Um die Beschreibung der Betriebsweise, des Systems 10 zu vereinfachen, sei angenommen, daß die Betätigungswelle 26 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns gedreht wird. Die aus Kugeln und Hüten bestehende Antriebsanordnung 28, die einen Kugelbauteil 75 aufweist, der in komplementär geformten Aussparungen 76 angeordnet ist, die in einer Umfangswandung 77 ausgebildet ist, wobei dieser Kugelkörper 75 in einer Schraubennut 78 gleitet, die in der Wandung 37 ausgebildet ist, bewirkt, daß der Richtungssteuerschieber 24 nach links verschoben wird und zwar in die in Pig« 2 dargestellte Stellung. Diese axiale Verschiebung des Schiebers 24 erfolgt deshalb, weil er sich in der neutralen Stellung nicht drehen kann.Der Schieber kann sich in dieser Stellung nicht drehen, da er für eine gemeinsame Drehung mit dem Rotor 29 verbunden ist, der stillsteht und zwar durch das Abplocken der inneren hydraulischen Verbindung zur Zahnradbaugruppe 22_β Nachdem der ^ichtungssteuerschieber 24 nach links in die in Fig.2 dargestellte Betriebsstellung verschoben wurde, strömt das Druckmittel von der Pumpe 12 durch den Haupteinlaß 48 in die Nut P und dann durch die Nute 39 in die Nute M. Aus der Nute M strömt das Druckmittel durch den Kanal 79 zur Zahnradbaugruppe 22 und bewirkt, daß sich der Rotor 29 dreht und zwar gegenüber dem Stator 30 und daß der Rotor 29 ferner gegenüber dem Stator 30 umläuft.

Das Druckmittel strömt dann von der Zahnradbaugruppe 22 durch die Kanäle 32a und 32b, die in der Taumelwelle 32 ausgebildet sind und durch eine Mittelbohrung 80, die im Rotor 29 ausgebildet ist, wobei diese Bohrung mit ei-

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ner Keilnutenverzahnung versehen ist, die komplementär zur Keilnutenverzahnung 33 der Taumelwelle 32 ausgebildet ist.

Das Druckmittel strömt dann in das Innere des Richtungssteuerschiebers 24» von v/o aus das Druckmittel durch die radialen Kanäle 46 und 47 in die Nuten 40 und 43 strömt. Die Buten 40 und 43 äind derart angeordnet, daß sie mit den Zylindernuten C und 0- in Verbindung stehen, die ihrerseits mit den beiden Enden 56 und 58 des Hydraulikzylinders 16 verbunden sind. Da der Druckmitteldruck am Kolben 17 abgeglichen ist (beide Hüten ö und 0' stehen in direkter Verbindung miteinander und in beiden Hüten herrscht im wesentlichen der gleiche Druckmitteldruck) und da die Antriebsoberfläche auf einer Seite 81 des Kolbens 17, die in Verbindung mit dem Zylinderende 58 steht, doppelt so groß ist, -wie die der gegenüberliegenden Seite 18, die mit dem Zylinderende 56 in Verbindung steht, wird der Kolben 17 nach links gedrückt. Dadurch wird der Einschlagwinkel der steuerbaren Räder über die Kolbenstange 19 in entsprechender Weise geändert.

Wenn der Rotor 29 umläuft und sich dreht, so dreht dieser den Richtungssteuerschieber 24 in der gleichen Richtung, in der die Betätigungswelle 26 gedreht wird. Auf diese Weise läuft die Bewegung des Richtungssteuerschiebers 24 der Bewegung der Betätigungswelle 26 nach und so lang als die Winkelverschiebung zwischen dem Schieber 24 und der Welle 26, die erforderlich war, um den Schieber 24 nach, links zu verschieben, aufrecht erhalten wird, wird der Schieber in der linken Betriebsstellung, die in Fig» 2 dargestellt ist_:, gehalten. So lange die Welle 26 weiter nach links gedreht wird, werden der Kolben 17 und di0 Kolbenstange 19 sich ebenfalls weiter nach links bewegen.

Die

Die Rückführungsnut R^! ist durch den Steuerschieber 24 blockiert und dadurch wird verhindert, daß Druckmittel zum Behälter R zurückströmt. Da die Strömungsrate des Druckmittels, das aus dem Zylinderende 56 austritt, halb so groß ist, wie die Ströinungsrate des Druckmittels, das in das Zylinderende 58 eintritt, erfolgt eine Hälfte der Strömung in den Zylinder 58 durch das Strömungsmittel, welches aus der Pumpe P stammt und die andere Hälfte ist das Druckmittel, das aus dem Zylinderende 56 austritt und -welches durch das hohle Innere de3 Schiebers 24 hin- durchgeht und in das Zylinderende 58 gelangt und zwar überdie lute 0, die Öffnung 46, die Öffnung. 47'inid die Nute 0«.

Wenn die Drehung der Betätigungswelle 26 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn aufhört, so wird die Zahnradbaugruppe 22 -weiter betätigt, bis der Rotor 29 den Richtungssteuerschieber 24 relativ zur Welle 26 so verdreht hat, daß der Schieber 24 nach rechts axial zurück in die neutrale Stellung bewegt wird, die in Jig, 1 dargestellt · ist. Da die Nuten in der Bohrungswandung 57 mit Ausnahme der Hüten P¹ und R" blockiert sind, tritt eine Bewegung des Kolbens 17 nach links zusammen mit einer Bewegung der steuerbaren Räder des Fahrzeuges auf. Obwohl der Schieber 24 im wesentlichen in die neutrale Stellung zurückbewegt ist, ist es klar, daß er nicht vollständig in diese Stellung zurückbewegt ist, da die Bewegung aufhört, sobald die Strömung durch die Nuten im Schieber blockiert ist. Die neutrale Stellung des Schiebers liegt jedoch etwas über dieser Stellung hinaus und ist tatsächlich die Stellung des Schiebers, die ererreioht, wenn der sich aus dieser um die gleiche Strecke in einer Richtung bewegen muß, um die Strömung durch die Nute zu öffnen, "Wie in der anderen Richtung»

Die .

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Die feder 60 ist ein Schieberzentrierelement, um den Schieber in eine vollständig neutrale Stellung zurückzufüh ren, nachdem die Nuten G und G' vollständig geschlossen sind. Wenn der Richtungssteuerschieber 24 nach links verschoben wurde, so wird der Ring 68 ebenfalls verschoben und dadurch wird die !Feder 60 zusammengedrückte Hachdem die Drehung der Betätigungsteile beendet ist, v;ird der Schieber 24 verschoben, um die Hüten G und G' zu verschließen. Die Vorspannung der Feder 60 drückt den Schieber 24 weiter nach rechts in die endgültige neutrale Stellung.

Als nächstes sei angenommen, daß die Betätigungswelle 26 in entgegengesetzter Richtimg gedreht wird«, Der Richtungssteuerschieber 24 wird dann aus einer neutralen Stellung heraus nach rechts, in die in Figo 3 dargestellte Lage bewegt, in der die Umfangsnut P¹ mit dem radialen Kanal 47 durch den Schieber 24 fluchtet. Das Druckmittel strömt durch das Innere des Schiebers 22 und dann durch die Öffnung 80_? die im Rotor 29 ausgebildet ist und dann durch den Steuerkornmutator 31 hindurch in eine der sich ausdehnenden Taschen, die zwischen den Zähnen des Rotors 29 und des Stators 30 ausgebildet werden. Die Unterdrucksetzung dieser Kammern bewirkt, daß der Rotor 29 sich gegenüber dem Stator 30 dreht und gegenüber diesem umläuft, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu den Richtungen, die eingeschlagen werden, wenn der Schieber nach links in die in Fig. 2 dargestellte Stellung verschoben ist.

Das Druckmittel, das auf den sich zusammenpressenden Taschen der Zahnradbaugruppe 22 abgegeben wird, strömt; über die Steuerkommutatorbaugruppβ 71 und den Kanal79' in die Nut M und von dort ar; gelangt das Druckmittel" in die · Zylindernut G und dann in das linke Ende 56 des Arbeitszylinder s

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Zylinders 16. :

Der Kolben 17 wird nach rechts bewegt. Dahei wird das Druckmittel aus dem rechten Ende 58 des Zylinders 16. durch die Leitung 29 und in die Hut C abgegeben* Ton dort aus strömt das Druckmittel durch die Nut;42» die Nut Y, die Nut 41 und in die Nut E und von dort wird das Druckmittel über einen Kanal 83, der im Gehäuse 27 ausgebildet ist, zur Nut R¹ geleitet. Das Druckmittel strömt dann vom Hauptauslaß 50 durch die Leitung 51 zum Behälter 13 der Hauptpumpenbaugruppe 11. ™

Die Strömungsrate des Druckmittels, das aus dem rechten Ende 58 des Zylinders 16 austritt, ist doppelt so groß wie die Strömungsrate des Druckmittels, das in das linke Ende 56 des ,Zylinders eintritt. Die Menge des Druckmittels, das in den Behälter R zurückgeführt wird, beträgt das Doppelte des Druckmittels, welches von der Pumpe 12 gefordert wird, In diesem k^xu *,.- in das erfindungsgemäße Steuersystem als ein sogenanntes regeneratives System bezeichnet werden, da die Gesamtmenge des Druckmittels, die in der Baugruppe 11 enthalten, ist, immer in der'Mittelstellung des Kolbens 17 innerhalb des Zylinders 16 I konstant ist und zwar auch dann, wenn die Menge innerhalb der Baugruppe 11 bei einer Steuerrichtung abfällt« Diese Menge steigt wieder an, wenn das System in entgegengesetzter Richtung betätigt wird»

In der Zwischenzeit dreht der Rotor 29 den. Richtungssteuerschieber 24 in entgegengesetzter Richtung* damit dieser der Bewegung der Betätigungswelle 26 nachlauft* So lan.ge_: als die Betätigungswelle 26 in dieser Richtung gedreht wird, wird der Steuerschieber 24 in einer versetzten .!Winkellage gegenüber der. Betätigungowelle gehalten,., damit weiter Draoonittel in das linke Snde 56 . ■ ^: ,.'■

des Hydraulikzylinders 16 eingeführt werden kann und damit weiter Druckmittel aus dem rechten Ende 58 in den Vorratsbehälter R zurückgeführt werden kann.

Wenn die Drehung der Betätigungswelle 26 wieder aufhört, so wird die Drehung des Richtungssteuerschiebers 24 fortgesetzt und zwar wegen der Antriebsverbindung mit dem Rotor 29, bis der Schieber 24 axial nach links im wesentlichen in die vollständig neutrale oder Mittelstellung verschoben ist, die in Figo 1.dargestellt ist. Wenn einmal die Kanäle vom und zum Zylinder 16 durch den Schieber 24 unterbrochen sind und wenn die Drehung des Rotors aufhört, so wird der Schieber 24 durch die Feder 16 in die neutrale Stellung zurückgeführt.

Die Anordnung der Umfangsnuten in der Bohimng 37 - ' im axialen verschiebbaren Richtungssteuerschieber führt zu einer Steuerung, durch die der Betrieb des Systems 10 verbessert wird. Wegen der Art der Muten, die sich in Umfangsrichtung anstatt axial erstrecken, ist eine sehr geringe axiale Bewegung des Schiebers 24 ausreichend, um verhältnismäßig große Änderungen der Strömungsquerschnitte in den Nuten herbeizuführen. Dadurch wird nicht nur die Ansprechempfindlichkeit des Systems 10 verbessert, sondern es wird auch der Wirkungsgrad des Systems verbessert, indem die Druokverluste innerhalb der hydrostatischen Einheit 15 vermindert werden.

Zusätzlich wird jedoch eine sehr genaue Steuerung beim normalen Geradeausfahren nicht beeinträchtigt, da die Umfangsnutenanordnung von selbst zu einem glatten und stoßfreien Betrieb führt und zwar auch dann, wenn die Strömung durch die Nuten lediglich etwas geöffnet wird, wobei es sich hier um einen Betriebszustand handelt, der im allgemeinen beim normalen Geradeaunfahren auftritt.

Die

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Die neue Anordnung der Umfangsnuten ist in einer Lenk- oder Steuerrichtung -wirksam, um die volle Strömung von der Hauptpumpe 12 in das Zylinderende 58 mit größerem Querschnitt zu leiten und um"das Druckmittel, das aus dem Ende mit vermindertem Querschnitt bei 56 austritt, in das Zylinderende 58 zurücizuleiten, während der Rückfluß zum Vorratsbehälter 13 blockiert wird. In der anderen Längsrichtung üben jedoch die Umfangsnuten die Punktion aus, daß diese das Druckmittel von der Pumpe 12 dem Ende 56 des Zylinders mit vermindertem Querschnitt zuführen und das gesamte Druckmittel, welches aus dem " ■" Ende 58 mit verbreitertem Querschnitt austritt,in den Behälter 13 zurückleiten»Die Anordnung und Ausbildung der Umfangsnuten vereinfacht sowohl den Aufbau und die Gestaltung als auch die Betriebsweise der hydrostatischen Einheit 15. "

Das System 10 kann betätigt werden, um die Auslenkung von steuerbaren Rädern auch zu Zeitpunkten zu steuern, in dem die Pumpe 12 durch einen Ausfall der Pumpe selbst unwirksam ist oder durch ein Abschalten des Antriebes, durch den die Pumpe angetrieben wird.

.·■■ ■;---■.... ■■■■..- - . . ■.-■:■·■ ■ ■·■■ . ■ - ■ : i Zu diesem Zweck ist ein Gewindezapfen 295 vorgesehen, der einen verbreiterten Kopf 295a aufweist und dieser Zapfen ist in einer Bohrung 296 eingebohrt, die in der Welle vorgesehen ist. Der Kopf 25a erstreckt sieh aus der Bohrung 296 heraus und in eine Nute oder in einen Sohlitz 297 hinein, der im Schieber 24 ausgebildet ist.

Die Umfangsbreite des Schlitzes 297 ist in Bezug auf den Durchmesser des Kopfes 295a derart, daß bei einer Servo« steuerung, wenn die Pumpe 12 arbeitet, die Welle 26 sich ausreichend drehen kann, um den Schieber 24 in eine Betriebsotellung zu bringen, ehe der Kopf 295a des Zapfens

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295 gegen eine Seitenwandung des Schlitzes 297 anschlägt< >

Während der manuellen Lenkung hat jedoch die Bewegung.des Schiebers 24 in eine Betriebsstellung keine Einwirkung auf die Bewegung der Auslenkbaren Räder, da das Druckmittel nicht über den Schieber in den Zylinder 16 eingeführt wird ·

Bei einer fortgesetztenDrehung der Welle 26 über die Stellung hinaus, in der der Schieber 24 in eine Betriebsstellung gebracht wird, legt sich der Kopf 295a gegen die Seitenwandung des Schlitzes 297 an und dadurch wird der Schieber 24, der sich nunmehr in einer Betriebsstellung befindet, durch die Welle 26 angetrieben und zwar zu einer gemeinsamen Drehung mit dieser ^irelle.

Die Drehung des Schiebers 24 bewirkt, daß die Zahnradbaugruppe 22 bewegt wird und zwar durch eine Drehung.der Taumelwelle 32. Eine Betätigung der Zahnradmaschine 22 bewirkt, daß Druckmittel durch das System 10 umgewälzt wird und zwar in der Weise, als ob die Pumpe 12 in Tätigkeit wäre, da die Zahnradbaugruppe 22 nunmehr aneitatt als Zumeßgerät zu wirken, die Arbeit einer Pumpe ausübt»

Die Steuerleistung, die auf die Welle 26 aufgebracht wird, erhöht sich natürlich bei einer manuellen Steuerung da:¹ alle Arbeit, die zur Betätigung der Zahnradbaugruppe 22 als Pumpe erforderlioh ist, vom Fahrer des Fahrzeuges auf die Betätigungswelle 26 übertragen werden muß»

Patentansprüche

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Claims

Pat e η t a η s ρ r ü c h e

Servolenksystem, gekennzeichnet durch einen Arbeitszylinder, der auf einer Seite des Kolbens eine freie Quer«chnittsflache hat, die doppelt so groß ist wie die auf der anderen Seite, Einrichtungen, die erste und zweite Zylinderöffnungen an den Enden des Arbeitszylinders bilden* eine einteilige hydrostatische Ein- · heit, die ein erstes Gehäuse aufweist, welches erste und zweite Zylinderöffnungen hat, die mit dem ersten und zweiten Zylinderöffnungen des Arbeitszylinders in Verbindung stehen, einen Haupteinlaß und einen Hauptauslaß und mit einer Pumpen- und Zumeßzahnradbaugrup-. pe, die ein drehbares Zahnrad aufweist, wobei eine zylindrische Bohrung vorgesehen ist, ein axial'verschiebbarer Richtungssteuerschieber in der Bohrung, eine drehbare, manuell betätigte Steuerwelle , Einrichtungen, um den Hülsenschieber und die Steuerwelle zu verbinden, um den Hülsenschieber axial aus einer neutralen Stellung in eine erste und zweite Betriebsstel- ■ lung in entgegengesetzten Richtungen zu verschieben und zwar gemäß einer Drehung der Steuerwelle in entgegengesetzten Richtungen, lachfolgeeinrichtungen, um { das drehbare Zahnrad und den Hülsenschieber für eine gemeinsame Drehung miteinander zu verbinden und Kanäle, die eine Reihe von in axialem Abstand voneinander angeordneten Schieberkanten und Nuten in der Wandung der Bohrung und in der Hülse umfassen, um die Öffnungen, die Zahnradbaugruppe und die Bohrung miteinander zu verbinden, wobei diese Druckmittelkanäle derart aufgebaut und angeordnet sind, daß in der ersten Betriebsstellung des Hülsenschiebers die Einlaßöffnung, die Zahnradbaugruppe und die ersten und zweiten Zylinderöffnunf'ien miteinander verbunden sind, und die Auslaßöffnung blockiert ist, wobei der Druck des Druckmittels

auf

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auf beiden Seiten des Arbeitszylinders abgeglichen ist, und derart, daß in der zweiten Betriebsstellung des Hülsenschiebers die Einlaßöffnung, die Zahnradbaugruppe und die zweite Zylinderöffnung in Serie geschaltet sind, wobei eine andere und die erste Zylinderöffnung und. der Auslaß in Serie miteinander verbunden sind.

2» Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelkanäle ferner derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung in der neuetralen Stellung des Hülsenschiebers miteinander verbindet.

% Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenschieber eine hohle Zylindrische Wandung aufweist, und ein Paar von in axialem Abstand voneinander angeordneten radialen Kanälen, die sich durch die Zylinderwandung hindurch erstrecken, und die mit dem ersten und zweiten Zylinderöffnungen in der ersten Betriebsstellung des Hülsenschiebers in Verbindung stehen, um die ersten und zweiten Zylinderöffnungen duroh den hohlen Innenraum des Hülsenschiebers miteinander zu verbinden.

4. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenschieber eine hohle zylindrische Wandung aufweist und ein Paar von in axialem. Abstand voneinander angeordneten radialen Kanälen, die sich durch die Zylinderwandung hinduroh erstrecken, wobei wenigstens einer dieser radialen Kanäle mit dem Einlaß in der zweiten Betriebsstellung des Hülsenochiebers in Verbindung steht, um Druckmittel aus der Einlaßöffnung der Zahnradbaugruppe durch den hohlen Innenraum des Schiebers zuzuführen. .■,.-·...< :

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Servolenkung mit einem einzigen ArloeitskolTaen,,-'gekennzeichnet durch eine einteilige hydrostatische Einheit, die ein G-ehäuse aufweist, welches eine Auslaßöffnung und eine Einlaßöffnung hat, und eine Bohrungswandung, wobei eine Zumeß- und Pumpenbaugruppe in dem Gehäuse angeordnet ist und wobei in der Bohrung ein hohler Riehtungssteuerschieber angeordnet ist, der axial in entgegengesetzte Richtungen aus einer neutralen Stellung heraus verschiebbar ist und zwar 1 η eine' erste und eine zweite.Betriebsstellung, die zu beiden Seiten der (| neutralen Stellung liegen und wobei eine erste, eine zweite, eine dritte, eine vierte, eine fünfte, eine sechste,; eine siebente und eine aohte Nut in der Bohrungswandung vorgesehen ist, wobei diese Nuten in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und wobei eine erste,, eine zweite, eine dritte und eine vierte Nute im Umfang des Hülsenachiebers vorgesehen ist, wo-*, bei auah die se nuten in axialem Abstand voneinander angeordnet sind und wobei zwei in axialem Abstand voneinander angeordnete Strömungskanäle vorgesehen sind, die 3ich radial durch die Wandung des Hülsenschiebers erstrecken und die zwischen der ersten und der drit - * ten Hülsennute und der dritten und der vierten Hülsennute angeordnet sind und wobei Verbindungen im Gehäuse zwischen der ersten und der siebten Wändungsnute vorgesehen 3ind und zwar mit der Einlaßöffnung und zwischen der vierten und achten Wandungsnute und der Auslaßöffnung jr wobei die Bohrungswandunganuten und die HüladnsQhiebernuten und die radialen Strömungskanal e derart aufgebaut und angeordnet sind* daß la der neut ratlin at ellung des Hülsenaciil ebers ein© Strömungsmit-' telvarbindiTAKjgj durch die- Bohruag zwiaeh.en der siebten moht&xi landunggiiutt vör^eae-üeja -^t* wobei e&m_: ?©rdea ϊ^^ϋαΐΜ Wandu^^a^te'R blockiert ilt der traten leitri^bastellTiiJit eine Strö-

mimgsmittelverbindung durch die Bohrung zwischen der ersten und zweiten Wandunganute und zwischen der dritten und sechsten Wandungsnute hergestellt ist und wobei eine Verbindung zwischen den restlichen Wandungsnuten blockiert ist und wobei in der zweiten Stellung eine Strömungsmittelverbindung durch die Bohrung zwischen· der zv/eiten und dritten Wandungsnute und zwischen der vierten, fünften und sechsten Wandungsnut herge- ' stellt ist und wobei nunmehr eine Verbindung zwiaohen den restlichen Wandungsnuten'blockiert int.

6. Servolenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte.Hülsennute mit der siebten und achten Wandungsnute in der neutralen Stellung des Schiebers in Verbindung steht»

7. Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Betriebsstellung des Schiebers aie erste Hülsennute mit der ersten und,zweiten Wandunganute in Verbindung steht und daß die radialen Strömungskanäle in dem Hülsenschieber mit der dritten und sechstel Wandungsnute in Verbindung stehen»

8» Servolenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Betriebsstellung des Hülsenschiebers die erste Hülsennute mit der zweiten und dritten Wandungsnut* in Verbindung steht und daß die zweite und dritte Hülsennute mit der vierten, fünften und sechsten Bohrungawandungsnute in Verbindung steht und daß einer der radialen Strömungakanäle in der Hülse mit der siebten Wandungsnut in Verbindung steht.

9« Servolanksystem, gekennzeichnet; duroh eine Hauptpumpenbaugruppe, einen einzigen Arbeitszylinder, der eine Kolbenstange aufweist, die sich von einer Seite dea

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Kolbens aus erstreckt und eine manuell betätigte, hydrostatische Einheit, um die Strömung des Strö'~ mungsiiiittels zwischen der ..Pumpenbaugruppe und den beiden Enden des Arbeitszylinders zu steuern, wobei die hydrostatic ehe Einheit eine Bohrungswandung aufweist, die eine Reihe von in axialem Abstand voneinander angeordneten Umfangsnuten hat und wobei ein axial verschieblicher hohler-Ilülsenschieber in die- ; .. ser Bohrung angeordnet ist und eine Reihe von in axialem Abstand angeordnete Umfangsnuten in der äuße- λ mn Wandung aufweist, wobei dieser Schieber aus einer neutralen Stellung> in der die Druckmittelströmung in der Pumpe blockiert ist, in zwei Betriebsstellungen verschiebbar ist, die zu beiden Seiten der neutralen Stellung liegen und wobei die Umfangsnuten in der Bolirungswandung und im Schieber in einer der Betriebsstellungen_: wirksam sind, um die Hochdruckseite • der Pumpe mit beiden Enden des Arbeitszylinders zu verbinden und um in der anderen Betriebsstellung lediglich das Ende des Arbeitszylinders, welches die Kolbenstange enthält, mit der Hochdruckseite der Pumpe zu verbinden und um das andere Ende des Arbeitszylinders mit der Mederdruckseite der Pumpe zu verbinden. \

10. Servolenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dati die Umfangsnuten in der Bohrungswandung und im Iiülsenschieber derart angeordnet und aufgebaut sind, daß die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Pumpe in der neutralen Stellung des Schiebers miteinander verbunden sind.

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