DE2242020A1 - Druckmittelsteuereinrichtung zum steuern eines servomotors einer servolenkeinrichtung - Google Patents

Description

• Gecgenstand: Druckmittelsteuereinrichtung zum Steuern eines Servomotors einer Servolenkeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelsteuereinrichtung zum Steuern eines Servomotors einer Servolenkeinrichtung mit einem oder mehreren Steuerventilen, welches oder welche durch kleine Relativverdrehungen zweier Teilen einer mehrteiligen Kraftübertragungsvorrichtung zwischen Lenkrad oder dergleichen und den gelenkten Bädern oder dergleichen betätigt werden, wobei die zwei Teile durch ein verdrehweiches Kupplungsglied miteinander verbunden sind.
• Bekanntlich finden mit derartigen Druckmittelsteuereinrichtungen versehene Servolenkeinrichtungen in erster Linie in Kraftfahrzeugen Verwendung. Es ist aber auch möglich solche Servolenkeinrichtunqen auf Schiffen zu gebrauchen.
• bisher war es-üblich, als Kupplungsglied einen Torsionsstab zu verwenden, welcher mit seinen Enden in den zwei Teilen der Kraftübertragungsvorrichtung befestigt war. Obwohl diese Anordnung sich vielfach bewährt hat, bringt sie doch gewisse Nachteile mit sich. liner dieser Nachteile besteht in der relativ großen Baulänge des Torsionsstabes und des damit verbundenen Bauaufwandes. Ein weiterer, schwerwiegenderer Nachteil besteht darin, daß ein Torsionsstab in seiner Mittelstellung keine Kraft abgibt und deshalb beim Auftreten von Reibungen oder dergleichen das Letnkventil oder die Lenkventile nicht in ihrer Mittelstellung zentrieren kann. Gemäß der DOS 1 924 o32 ist es deshalb auch schon vorgeschlagen worden, zusätzlich zum Torsionsstab zwischen den Ventilkolben der Lenkventile und dem die Ventilkolben aufnehmenden Ventilkörper zusätzliche Zentrierfedern anzuordnen. Diese Zentrierfedern geben zwar, sofern ihre Vorspannung genau einzustellen ist, die Gewähr einer genauen Zentrierung , jedoch erscheint es zweifelhaft, ob bei den heute verwendeten kleinen Kolbendurchmessern Federn entsprechender Stärke in den Kolbenbohrungen unterzubringen sind.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung , eine Druckmittelsteuereinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß sich eine kurze Baulänge ergibt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Kupplungsglied so.auszuführen, daß eine genaue Zentrierung möglich ist. Dabei soll auf die Anordnung zusätzlicher Zentriermittel verzichtet werden können.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß das Kupplungsglied aus zwei im wesentlichen gleichen biegebalken besteht, welche in einer zur Achse der Teile der Kraftübertragungsvorrichtung senkrecht verlaufenden Ebene derart angeordnet sind, daß ihr freies Ende auf einem Auf lager an einem der Teile in tangentialer' Richtung freibeweglich aufliegt, während das andere Ende in dem Teil einspannt ist oder dort sein Widerlager findet, wobei ein mit dem anderen Teil verbundenes Betätigungsglied so angeordnet ist, daß es je nach Betätigungsvorrichtung eines der beiden Enden von seinem Auflayer abheben kann. In günstiger Weise ist die Anordnung so getroffen, daß die freien Enden mit Vorspannung auf ihren Auflagern auflieyen.
• Eine besonders günstige Bauform ergibt sich dann, wenn die beiden Biegebalken einstückig in Forrzl eines yeschlitzten Ringes ausgebildet sind, wobei die Auflager der durch die Schlitzung entstehenden Enden gleichermaßen als Widerlager dienen, wenn das gegenüberliegende Ende abgehoben ist. Der Querschnitt des Ringes kann dabei von seinen Enden ausgehend zunehmen. Zweckmäßigerweise erfolgt die Zunahme dabei so, daß sich Querschnittegleicher Spannung ergeben. In einer günstigen Ausführung bestehen die Auflager bzw.
• Wider lager für die Enden aus irt wesentlichen achsparallel verlaufenden, gegéneinander gerichteten und durch einen Steg getrennten Schlitzen, welche in senkrecht zu der Ebene der Schlitze verlaufender Richtung von einem Durchbruch lngeschnitten werden, dessen axiale Ausdehnung geringer ist als die axiale Ausdehnung der Enden, dessen tangentiale Ausdehnung größer ist als die tangentiale Ausdehnung des Steges und dessen radiale Ausdehnung größer ist als die radiale Ausdehnung der Schlitze, wobei das Betätigungsglied in den Durchbruch hineinragt und dort tangential beweglich auf die Enden einwirken kann. Eine spielfreie Betätigung ergibt sich dann, wenn die tangentiale Ausdehnung des Betätigungsgliedes ebenso groß ist wie die tangentiale Ausdehnung des Steges.
• Die Erfindung wird anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Servolenkeinrichtung.
• Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die Druckmittelsteuereinrichtung längs ihrer Achse.
• Figur 3 stellt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie C - D in Figur 2 dar.
• Figur 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie E - F von Figur 2.
• Figur 5 zeigt in vergrößerter Darstellung die Auflager bzw. Widerlager für ein ringförmiges Kupplungsglied sowie das zugehörige Betätigungsglied.
• Eine Pumpe 1 saugt Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 2 an und fördert es über eine Druckleitung 3 zu einem Anschluß P einer Druckmittelsteuereinrichtung 4. Diese Druckmittelsteuereinrichtung besitzt drei weitere Anschlüsse A, B und T. Der Anschluß T ist über eine Ablaufleitung 5 mit dem Vorratsbehälter 2 verbunden. Vom Anschluß A führt eine Leitung 6 zu einem Anschluß A1 eines Servomotors 7. Ein weiterer Anschluß B1 des Servomotors 7 ist mit dem Anschluß B über eine Leitung 8 verbunden. Der Servomotor 7 besteht aus einem Zylinder 9, in welchem ein Kolben lo gleitend angeordnet ist. Der Kolben lo ist mt einer zweiseitigen Kolbenstange 11 fest verbunden, welche auf ein Lenkgetriebe 12 einwirkt. Das Lenkgetriebe 12 ist weiterhin mit einem Teil 13 einer zweiteiligen Kraftübertragungsvorrichtung zwischen einem als Eingangsglied dienenden Lenkrad 14 und nicht näher dargestellten, gelenkten Rädern verbunden. Ein weiterer Teil der Kraftübertragungsvorrichtung ist mit dem Lenkrad 14 verbunden und trägt die Bezugszahl 15. Im Servomotor 7 teilt der Kolben lo zwei Arbeitsräume 16 und 17 ab.
• In den Arbeitsraum 16 mündet der Anschluß A1, während dem Arbeitsraum 1-7 der Anschluß B1 zugeordnet ist. Die Druckmittelsteuereinrichtung 4 besitzt einen Anschlußkörper 18, welcher eine Längsbohrung 19 aufweist, in welcher eine Büchse 20 axial unverschiebbar angeordnet ist. Die Büchse 2o ist mit inneren und äußeren durch Querbohrungen verbundenen Ringnuten 21, 21; 22,23,23' und 24 versehen. Das Innere der Büchse 20 wird flüssigkeitsdicht von einem fest mit dem Teil 13 verbundenen Ventilkörper 25 durchsetzt. In dem Ventilkörper 25 sind quer und außermittig zu seiner Achse Steuerkolben 26 und 27 angebracht.
• Der Zulauf zu bzw. der Ablauf von Druckmitteln von den Kolben erfolgt über Längsbohrungen und Querbohrungen im Ventilkörper 25. Von diesen Längs- und Querbohrungen ist in Figur 2 eine Längsbohrung 28 im Ventilkörper 25 sichtbar, welche über die Ringnuten 21 und 23 mit dem Druckanschluß P in Verbindung steht. Die Ldngsbohrung 28 wird von einer in Figur 3 sichtbaren Querbohrung 29 angeschnitten. Der Steuerkolben 26 ist somit in der Lage, in einer ersten Schaltstellung die Anschlüsse P, A und T miteinander zu verbinden. In einer zweiten Schaltstellung wird die Verbindung vom Anschluß P zum Anschluß A hergestellt, während in einer dritten Schaltstellung der Anschluß A mit dem Anschluß T verbunden wird. In entsprechender Weise ist der Steuerkolben 27 in der Lage, die Anschlüsse P, B und T miteinander zu verbinden1 sowie in zwei weiteren Schaltstellungen entweder den Anschluß B mit dem Anschluß P oder mit dem Anschluß T zu verbinden. Die Betätigung der Steuerkolben 26 und 27 erfolgt über einen Hebel 30, der mit dem Teil 15 fest verbunden ist. In den Hebel 30 sind Verstellschrauben 31 und 32 angebracht.
• Die Verstellschraube 31 wirktüber einen Stößel 33 auf den Steuerkolben 26. Der Steuerkolben 27 ist mit der Verstellschraube 32 über einen Stößel 34 verbunden. Zum besseren Verständnis sei darauf hingewiesen, daß die Bezugszeichen A, X, P und T noch einmal an die Längs- bzw. Querbohrungen im Ventilkörper 25 angezogen sind, obwohl die eigentlichen Anschlüsse sich am Anschlußkörper 18 befinden. Zur Zentrierung der gesamten Anordnung ist ein geschlitzter Ring 35 vorgesehen, dessen Enden mit 36 und 37 bezeichnet sind. Die Enden 36 und 37 ragen in axial verlaufende Schlitze 38 und 39 hinein, welche sich entweder im Ventilkörper 25 oder einem damit fest verbundenen Ansatz 25' befinden. Die Schlitze 38 und 39 werden von einem senkrecht zu ihrer Ebene verlaufenden Durchbruch 40 angeschnitten, dessen axiale Ausdehnung kleiner ist als die axiale Ausdehnung der Schlitze.
• Die tangentiale Ausdehnung des Durchbruches 40-ist größer als die tangentiale Ausdehnung des zwischen den Schlitzen 38 und 39 befindlichen Steges 41. In den Durchbruch 40 ragt ein fest mit dem Teil 15 verbundenes Betätigungsglied 42 hinein, dessen axiale Ausdehnung geringfügig kleiner ist als die axiale Ausdehnung des Durchbruches 40 und dessen tangentiale Ausdehnung nicht größer ist als die tangentiale Ausdehnung des Steges 41.
• Zur Erklärung der Funktion sei zunächst angenommen, daß keine äußeren Kräfte vom Lenkrad 14 über Teil 15 auf das Betätigungsglied 42 wirken. Die beiden Enden 36 und 37 des Ringes 35 werden dann sowohl am Boden der Schlitze 38 und 39 als auch beidseitig am Betätigungsglied 42 anliegen. Dadurch wird eine ganz bestimmte Lage des Teiles 15 relativ zum-Ventilkörper 25 bewirkt. Es wird weiterhin vorausgesetzt, daß die Steuerkolben 26 und 27 mit hilfe der Verstellschrauben 31 und 32 so eingestellt worden sind, daß sie in der genannten bestimmten Lage des Teiles 15 und damit des hebels 30 gerade alle Anschlüsse so miteinander verbinden, daß sich in den Arbeitsräumen 16 und 17 jeweils der gleiche Druck ergibt. Wenn nunmehr das Lenkrad 14 im Uhrzeigersinn betätigt wird, wird das Betätigungsglied 42 ebenfalls im Uhrzeigersinn auf das Ende 3t des Ringes 35 wirken. Sofern die Vorspannung des Ringes 35 größer ist als die am Lenkgetriebe 12 erforderlichen Kräfte, wird sich das Ende 36 nicht vom Boden des Schlitzes 38 fortbewegen, so daß eine starre Kraftübertragung zwischen den Teilen 15 und 13 entsteht. Der Kraftfluß erfolgt dabei vom Lenkrad 14 üLer Teil 15, das Betätigungslied 42, den Ring 35, den Boden des Schlitzes 39 sowie den Ansatz 25' auf den Ventilkörper 25 und von dort auf freil 13.
• Erst wenn die Kräfte ani Lenkgetriebe 12 anwachsen, wird sich schließlich das Ende 36 des Ringes 35 vom Boden des Schlitzes 38 fortbewegen. Da sich dabei das andere Ende 37 des Ringes 35 weiterhin am Ansatz 25' abstutzt, bleibt der vorher beschriebene Kraftfluß weiter erhalten. Zusätzlich wird aber auf Grund der Relativbewegung zwischen dem Teil 15- und dem Ventilkörper 25 der hebel 30 ebenfalls relativ zum Ventilkörper 25 verdreht und betätigt somit die Steuerkolben 26 und 27.
• Der Steuerkolben 26 drosselt dabei zunehmend die Verbindung zwischen dem Anschluß A und dem Anschluß T, so daß sich am Anschluß A ein Druckanstieg ergibt. In umgekehrter Weise drosselt der Steuerkolben 27 die Werbindung zwischen dem- Anschluß P und dem Anschluß B, während die Verbindung zwischen dem Anschluß B und dem Anschluß t weiter geöffnet wird. Die Folge ist ein Druckabfall am Anschluß B. Die Druckerhöhung am Anschluß A setzt sich über die Leitung 6 und den Anschluß A1 in den Arbeitsraum 16 fort. Der Druckabfall am Anschluß B pflanzt sich über die Leitung 8 und den Anschluß B1 in den Arbeitsraum 17 fort. Die dadurch bedingt Druckdifferenz in den -Arbeitsräumen 16-und 17 bewirkt eine zusätzliche Kraft auf den Kolben 10 Wenn in umgekeÅrter Weise das Lenkrad 14 gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird, wird diese Bewegung über das Butätigungsglied 42, das Ende 37 des Ringes 35, den Ring 35 sowie das Ende 36 auf den Boden des Schlitzes 38 des Ansatzes 251 übertragen. Vom Ansatz 25* erfolgt die Kraftübertragung über den Ventilkörper- 25 und das Teil 13 auf das Lenkgetriebe 12, Das Ende 37 wird dabei solange nicht von sei ner Anlage am Boden des Schlitzes 39 fortbewegt, wie seine Vorspannung zur Überwindung der an Lenkgetriebe 12 auftretenden Kräfte- ausreicht. Erst wenn die Vorspannung des Ringes 35 überwunden ist, wird das Ende 37 von seiner Anlage fortbewegt. Das gegenüberliegende-Ende 36 stützt sich dabei nach wie vor am Boden des Schlitzes 38 ab. Entsprechend der R'elatibewegung zwischen dem ßetätigungsglied 42 und dem Ansatz 25' wird sich auch der Hebel 30 relativ zum Ventilkörper 25 bewegen, Diese Bewegung gegen den Ührzeigersinn bewirkt, daß der Steuerkolben 27 die Verbindung zwischen dem Anschluß B und dem Anschluß T zunehmend drosselt und die Verbindung zwischen dem Anschluß P und dem Anschluß B weiter öffnet, In entsprechender Weise wird durch den Steuerkolben 26 die Verbindung zwischen dem Anschluß und dem Anschluß T weiter geöffnet, während die Verbindung zwischen dem Anschluß A und dem Anschluß P zunehmend gedrosselt wird. Die Folge ist ein Druckanstieg am Anschluß a und in dem damit vertundinen Arbeitsraum 17. Am Anschluß A und in dem damit verbundenen Arbeitsraum 16 hingegen findet ein Druckabfall statt, so daß im Servomotor 7 eine Druckdifferenz entsteht, die eine Boaufschlsgung des Kolbens lo nach links bewirkt. Da die Steuerkolben 26 und 27 gleichermaßen als Reaktionaglieder ausgebildet sind, werden die auftretenden Druckunterschlede jeweils dem Fahrzeuglenker mitgeteilt. Da die Teil, 13 und 15 bis zum Erreichen der Vorspannung des nges 35 durch diesen praktisch starr gekuppelt sind, erfolgt bei relativ geringen Kräften eine lenkung ohne Verstärkung. Erst nach Überwindung der Vorspannung setzt eine Servountersttitaung ein. Da sich das Betätigungsglied 42 in dem Durchbruch 40 nur uar ein bestimmtes Maß tangential bewegen kann ist auf jeden @@ Nall gewährleistet, daß sowohl bei Aurfall der Hydraulik als auch bei einer möglichen Be schädigung des Ringes 35 eine Lenkung ermöglicht wird, Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann insbesondere auch für Druckmittelsteuereinrichtungen mit sogenannter Zweikantensteuerung Verwendung finden. Dabei können sowohl die Anordnung des Steuerkolbens oder der Steuerkolben also auch die Art der Betätigung variiert werden. Es ist weiterhin möglich, Reaktionsglieder getrennt von dem oder tien Steuerkolben auszuführen. Wie schon erwähnt, ist es auch möglich, dem Ring 35 versciedene Formen zu geben, so daß sich Diegelinien bestinunter Art ergeben. Mit Hilfe dieser Biegelinien läßt sich in bestimmten Grenzen die Lenkcharakteristik variieren.

Claims (7)

Patentanspruche;

1. Druckmittelsteuereinrichtung zum Steuern eines Servomotors einer Servolenkeinrichtung mit einem oder mehreren Steuerventilen, welches oder welche durch kleine Relativverdrehungen zweier Teile einer mehrteiligen Kraftiibertragungsvorrichtung zwischen einem Lenkrad oder dergleichen und den gelenkten Rädern oder dergleichen betätigt werden, wobei die zwei Teile durch ein verdrehweiches Kupplungsglied miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsglied aus zwei im wesentlichen gleichen Hiegebalken besteht, welcheineiner zur Achse der Teile (13,15) der Kraftdbertragungsvorrichtung senkrecht verlaufenden Ebene derart angeordnet sind, daß ihr freies Ende (36,37) auf einem Auflager (Ansatz 25') an einem der Teile (13) in tangentialer Richtung frei beweglich aufliegt, während das andere Ende (36,37) in dem Teii (Ansatz 25') eingespannt ist oder dort sein widerlager findet, wobei ein mit dem anderen Teil (15) verbundenes Betätigungsglied (42) so angeordnet ist, daß es je nach Betätigungsrichtung eines der beiden Enden (36,37) von seinem Auf lager abheben kann.

2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (3b,37) mit Vorspannung auf ihren Auflagern (Ansatz 25') ruhen.

3. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Biegebalken einstückig in Form eines geschlitzten Ringes (35) ausgebildet sind, wobei die Auflager der durch die Schlitzung entstehenden Enden (36,37) gleichermaßen als Widerlager dienen, wenn das gegenüberliegende Ende abgehoben ist.

4. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ringes (35) von seinen Enden (36,37) ausgehend zuninunt.

5. Druckmittelst'euereinrichtung nach Anspruch -4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt so zunimmt, daß sich Querschnitte gleicher Spannung ergeben.

6. Druckmittelsteuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflager bzw. Widerlager für die Enden (36, 37) aus im wesentlichen achsparallel verlaufenden, gegeneinander gerichteten und durch einen Steg (41) getrennten Schlitzen (38,39) bestehen, welche in senkrecht zu der Ebene der Schlitze (38,39) verlaufender Richtung von einem Durchbruch (40) angeschnitten werden, dessen axiale Ausdehnung geringer ist als die axiale Ausdehnung der Enden (36,37), dessen tangentiale Ausdehnung größer ist als die tangentiale Ausdehnung des Steges (41) und dessen radiale Ausdehnung größer ist als die radiale Ausdehnung der Schlitze 138,39), wobei das Betätigungsglied (42> in den Durchbruch (40) hineinragt und dort tangentialbeweglich auf die Enden (36,37) einwirken kann.

7. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentiale Ausdehnung des Betätigungsgliedes (42) ebenso groa ist wie die tangentiale Ausdehnung des Steges (41).

Leersteite