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Gegenstand: Itydraulische Servolenkeinrichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydraulische Servolenkeinrichtung für Fahrzeuge aller Art mit einer
Druckquelle, einem Vorratsbehälter, einer mindestens zweiteiligen Kraftübertragungsvorrichtung
zwischen einem Eingangsglied und einem Ausgangsglied, einem auf geringe Relativbewegungen
zwischen den Teilen der Kraftübertragungsvorrichtung reagierenden Lenkventil zum
wahlweisen Verbinden eines Arbeitsraumes eines die Bewegung des Eingangsgliedes
unterstützenden, an einem der dem Eingangsglied abgewandten Teile der Kraftübertragungsvorrichtung
angreifenden Servomotors entweder mit der Druckquelle oder einem Ablauf zum Vorratsbehälter,
wobei ein anderer Arbeitsraum des Servomotors über ein Steuerventil ebenfalls wahlweise
mit der Druckquelle oder dem Ablauf zum Vorratsbehälter verbindbar ist und wobei
weiterhin Reaktionsglieder vorgesehen sind, welche die Drücke in den Arbeitsräumen
fühlen und an das Eingangsglied rückmelden.
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bekanntlich finden lerartige Servolenkeinrichtungen bei Servolenkungen
von Kraftfahrzeugen Verwendung. Es ist aber auch möglich, Ruderanlagen von Schiffen
damit auszurüsten oder - ganz allgemein - irgendwelche Drehmomente zu verstärken.
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Es ist weiterhin bekannt, bei Servolenkeinrichtungen der genannten
Art das Steuerventil in der gleichen Weise auszuführen wie das Lenkventil. Gemaß
der deutschen
Patentschrift 1 ool 132 sind dazu zwei Steuerkolben
mit jeweils der Funktion eines 3/3-Wegeventil-Kolbens vorgesehen. Diese Steuerkolben
werden gegensinnig betätigt, so daß sich insgesamt die Funktion eines 4/3-Wegeventils
ergibt. Die Betätigung erfolgt über einen llebel, welcher auf beide Steuerkolben
einwirkt.
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Eine solche Anordnung erfordert eine genaue Einstellung der Kraftangriffspunkte
des llebels, da die beiden Steuerkolben relativ zueinander eine-ganz bestimmte Lage
einnehmen müssen. Genaue Einstellung bedeutet aber zusätzliche Einstellmittel und
zudem einen gewissen Montageaufwand.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und
eine Anordnung zu schaffen, bei welcher sich die Mittelstellung des Steuerventils
automatisch dann einstellt, wenn auch das Lenkventil,seine mittlere Stellung einnimmt
und welches die Verbindung Arbeitsraum - Ablauf herstellt, wenn das Lenkventil die
Verbindung Druckquelle - Arbeitsraum geschaffen hat und umgekehrt.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsqemäß dadurch, daß das
Steuerventil hydraulisch vom Druck des vom Lenkventil gesteuerten Arbeitsraumes
gelten eine im wesentlichen konstante Kraft derart beaufschlagt wird, daß bei Uberwiegen
der durch den Druck erzeugten Druckkraft über die Kraft die Verbindung Arbeitsraum
- Ablauf hergestellt wird, während bei Uberwiegen der Kraft über die Druckkraft
die Verbindung Druckquelle - Arbeitsraum hergestellt wird. Die
konstante
Kraft wird dabeizweckmäßigerweise durch Beaufschlagung des Steuerventils mit einem
konstanten hydraulischen Druck, insbesondere dem Druck der Druckquelle, gewonnen.
Bei dieser Anordnung sollten die wirksamen Flächen des Steuerventils im wesentlichen
das gleiche Verhältnis aufweisen wie die entsprechenden wirksamen Flächen der Arbeitsräume,
wobei allerdings bei genau gleichen Flächen auf der dem geste.uerten Arbeitsraum
zugeordneten Seite des Steuerventils eine Ililfskraft angebracht werden muß, da
sonst bei Erreichen des maximalen Druckes auf beiden Seiten keine Schaltung erfolgen
könnte. Diese Llilfskraft kann durch eine Feder oder eine geringe Flächendifferenæ
bewirkt werden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßenAnordnun ist darin zu seien, daß
an Stelle von zwei mechanisch betätigten Ventilen nur noch ein mechanisch betätigtes
vorhanden ist, welches das zweite auf hydraulischem Wege so steuert, daß es immer
die richtige Schaltstellung einnimmt.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Figur 1 zeigt mit Hilfe von Symbolen den grundsätzlichen Aufbau einer
Servolenkeinrichtung.
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Figur 2 zeigt Ausschnitte der Anordnung von Figur 1 in ausführlicherer
Darstellung.
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Eine Pumpe 1 saugt Druckmittel aus einem Vorrasbehälter 2 an und fordert
es über eine Druckleitung 3 zu einem Anschluß P eines Lenkventils 4. Das
Lenkventil
4 weist drei weitere Anschlüsse A, fl und T auf. Der Anschluß A ist über eine Leitung
5 mit einem Anschluß A1 eines Servomotors 6 verbunden. In ähnlicher eisc steht der
Anschluß B über eine Leitung 7 mit einen Anschluß 21 des Servomotors 6 in Verbindun.
er Anschluß T schließlich ist über eine Ablaufleitung 8 mit dem Vorratsbehälter
2 verbunden.
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Von der Druck leitung 3 zweigt eine weitere Druckleitung 3' zu eineni
Anschluß P1 eines Steuerventils 9 ab, welches zwei weitere Anschlüsse T1 und B2
sowie zwei SteueranschlüSse Y und Z aufweist. Der Anschluß T1 ist über eine Ablaufleitung
8' mit der Ablaufleitung 8 verbunden, während der Anschluß 132 über eine Leitung
7' rit der Leitung 7 bzw. dem Anschluß B1 verbunden ist. Der Steueranschluß Y steht
über eine Steuerleitung 5' mit der Leitung 5 in Verbindung. Eine Steuerleitung 3"
verbindet den Steueranschluß Z mit der Druckleitung 3. Der Servomotor b besitzt
einen Kol-L,en lo, welcher mit einer zweiseitigen Kolbenstange 11 fest verbunden
ist und innerhalb eines Zylinders 12 gleitet. In dem Zylinder 12 befinden sich zwei
Arbeitsräume 13 und 14. In den Arbeitsraum 13 mündet der Anschluß A1- Jer Anschluß
b1 ist dem Arbeitsraum 14 zugeordnet. Die Kolbenstange 11 wirkt auf ein Lenkgetriebe
1S, welches auf nicht näher dargestellte weise z.B. mit den als Ausgangsglied dienenden
Rädern eines Fahrzeuges verbunden ist. Auf das Lenkgetriebe 15 wirkt weiterhin ein
Teil 16 einer mehrteiligen Kraftubertragungsvorrichtung, welches in einem Anschlußkörper
17 des Lenkventils 4 gelagert ist. Ein weiterer, in das Lenkventil 4 hineinragender
Teil 18 ist mit einem als Eingangsglied dienenen Lenkrad 19 verbunde. Innerhalb
des Anschlußkörpers 17 ist der Teil 16 fest mit einem Ventilkörper
20
verbunden, welcher mit dem Anschlußkörper 17 auf nicht näher dargestellte Weise
in Art eines Drehverteilers zusammenwirkt. Der einfacheren Darstellung wegen sind
deshalb die Anschlüsse A, B, P und T des Anschlußkörpers von figur 1 in Figur 2
noch einmal direkt am Ventilkörper 20 bezeichnet. In dem Ventilkörper 20 sind quer
und außermittig zu seine-r Achse ein Steuerkolben 21 und ein Reaktionskolben 22
angebracht.
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Steuerkolben 21 und Reaktionskolben 22 werden von einem hebel 23 über
Stößel 24 und 25 betätigt.
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Der Hebel 23 ist fest mit Teil 18 verbunden und kann gegenüber dem
Ventilkörper 20 eine geringe Relativbewegung ausführen. Der Steuerkolben 21 besitzt
die Funktion eines 3/3-Wegeventil-Steuerkolbens, d.h. er besitzt drei Schaltstellungen
für drei Anschlüsse. In einer ersten, mittleren Schaltstellung sperrt er die Anschlüsse
A, P und T voneinander. In einer zweiten Schaltstellung stellt er die Verbindung
P - A her und in einer dritten Schaltstellung schließlich verbindet er A mit T.
Der Steuerkolben 21 dient gleichzeitig als Reaktionskolben, da seine freie Stirnfläche
f über den Anschluß B mit dem Druck am Anschluß B1 des Arbeitsraumes 14 beaufschlagt
wird. Der Reaktionskolben 22 hingegen fühlt auf seiner freien Stirnfläche den Druck
des Anschlusses A1 des Arbeitsraumes 13.
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Das Steuerventil 9 besitzt einen Steuerkolben 26, welcher ebenfalls
die Funktion eines 3/3-Wegeventil-Steuerkolbens aufweist. In einer ersten Schaltstellung
sind die Anschlüsse B2, P1 und T
von einander gesperrt. In einer
zweiten Schaltstellung wird die Verbindung P1 - B2 hergestellt.
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In der dritten Schaltstellung wird der Anschluß B 2 mit der Ablaufleitung
8' verbunden. Die über den Steueranschluß z beaufschlagte Stirnflache des Steuerkolbens
26 ist mit F bezeichnet. Die gegenüberliegende Stirnfläche Fy wird über den Steueranschluß
Y hydraulisch und zusätzlich von einer ililfsfeder 27 beaufschlagt.
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Zur Erklärung der Funktion sei angenommen, daß sich alle Teile der
Servolenkeinrichtung in der gezeichneten Stellung befinden. Unter der weiteren Voraussetzung,
da3 die jiilfsfeder 27 relativ schwach ist, wird sich überall ein hydraulischer
Druck ausbilden, der gleich oder geringfügig niedriger ist als der Pumpendruck.
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ulenn nunmehr der Hebel 23 gegen den Uhrzeigersinn betätigt wird,
stellt der Steuerkolben 21 eine Verbindung vom Anschluß A zur Ablaufleitung T her.
Im System A, 5, 5', A1, 13 entsteht dadurch ein Druckabfall. Die Druckkraft auf
der Stirnfläche Fy des Steuerkolbens 26 wird geringer, so daß die vom Pumpendruck
auf der Stirnfläche F erzeugte Kraft den Steuerkolben 26 nach links verschiebt.
In der dadurch erreichten Schaltstellung ist der Anschluß 1> mit dem Anschluß
B2 verbunden, d.h. Druckmittel kann von der Pumpe 1 über die Druckleitung 3, das
Steuerventil 9 und die Leitung 7' zum Anschluß B1 des Arbeitsraumes 14 strömen.
Der Kolbeii lo des Servomotors Ü bewegt sich nach links, da der Druck in Arbeitsraum
14 höher ist als jener im Arbeitsraum 13. Wenn in rungekehrter Weise der hebel 23
in Uhrzeigersinn bewegt wird, stellt der Steuerkolben 21 die Verbindung P - A tier.
Der Druck im System
A, 5, 5', A1, 13 wird daher etwa so hoch werden
wie der Pumy,endruck. Zusammen mit der Kraft der liilfsfeder 27 reicht der Druck
aus, um den Steuerkolben 26 nach rechts gegen die durch den Pumpendruck ausgeübte
Kraft zu verschieben. Die dadurch hergestellte Verbindung B2 - T1 erlaubt dem Drucknittel
den Abfluß aus dem Arbeitsraum 14.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Sie ist inshesondere auch für andere Arten von Lenkventilen zu verwenden, sofern
diese Lenkventile die Funktion eines 3/3-hegeventiles besitzen oder - anders ausgedrückt
- die Funktion einer Zwei-Kanten-Steuerung gewahrleistet ist. In gleicher Weise
sind andere Bauformen für das Steuerventil denkbar, welches ebenfalls eine Zwei-Kanten-Steuerung
bewirken muß. Der Ausdruck "Servomotor" ist sinngemäß so zu interpretieren, daß
auch mehrere gleichsinnig wirkende Servomotore mit entsprechend verbundenen Arbeitsräumen'
oder zwei oder mehrere gegensinnig wirkende unter den Begriff fallen. Auch die Art
des Lenkgetriebes kann eine andere sein. Die Reaktionsglieder können getrennt-von
dem Steuerkolben des Lenventils angebracht sein. Es ist aber auch möglich, den Steuerkolben
mit einer - wie dargestellt - oder zwei gegensinnig wirkenden Reaktionsflächen zu
verseilen.