DE2256072A1

DE2256072A1 - Anordnung zur begrenzung der reaktionskraft bei hydraulischen servolenkeinrichtungen

Info

Publication number: DE2256072A1
Application number: DE2256072A
Authority: DE
Inventors: Guenter Strauff
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1972-11-16
Filing date: 1972-11-16
Publication date: 1974-06-06
Also published as: US3922953A; FR2207052B1; DE2256072B2; FR2207052A1; DE2256072C3; GB1448270A; JPS4980727A; IT995987B

Description

Patentanmeldung

Gegenstand: Anordnung zur Begrenzung der Reaktionskraft bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen

Anmelderin: Fa. Langen & Co.

. 4 Düsseldorf, Klosterstr. 49

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Begrenzen der Reaktionskraft bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen, welche ein Betätigungsglied sowie ein gegenüber dem Betätigungsglied relativ bewegbares, mit einem mit Arbeitsräumen versehenen Servomotor in Wirkverbindung stehendes Abtriebsglied besitzt, wobei die zwischen Betätigungsglied und Abtriebsglied entstehende Relativbewegung zur Betätigung eines Ventilmechanismus herangezogen wird, welcher die Arbeitsräume im Sinne einer Verstärkung we-chselweise mit einer Druckquelle oder einem Ablauf verbindet und wobei auf das Betätigungsglied rückwirkende Reaktionsglieder vorgesehen sind, welche in Reaktionsräume bis zu einem Grenzwert von den Drücken der Arbeitsräume oder diesen proportionalen Drücken beaufschlagt werden und dann durch Druckbegrenzung nur noch einen Druck von im wesentlichen konstanter Größe fühlen.

Es sei zunächst erläuternd festgestellt, daß der Ausdruck "Servomotor" nicht nur einfache Kolben-Zylinder-Systernebeinhalten soll, sondern gleichermaßen für mehrere parallel geschaltete Kolben-Zylinder-Systeme gelten soll. Sinngemäß sind sowohl doppelt wirkende Zylinder

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als auch gegeneinander geschaltete, einfach wirkende gemeint. Neben Servomotoren mit translatorischem Abtrieb können prinzipiell gleichwertig auch solche mit rotatorisehern Abtrieb treten. In entsprechender Weise beinhaltet der Ausdruck "Ventilmechanismus" Lenkventile mit einem oder zwei Steuerkolben. Die Reaktionsglieder können vollkommen getrennt von den Steuerkolben angebracht sein. Üblicherweise werden Steuerkolben und Reaktionsglieder aber einteilig ausgeführt, wobei der Steuerkolben ein oder zwei Reaktionsflachen erhält.

Es sind bereits Anordnungen der eingangs erwähnten Art bekannt geworden, bei welchen an zwei Reaktionsräume je ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist, wodurch der Druck in den Reaktionsräumen auf einen vorgegebenen Viert begrenzt wird. Fine solche Anordnung bringt die Notwendigkeit mit sich, beide Druckbegrenzungsventile genau aufeinander abzustimmen, u.. nämlich ein symmetrisches Lenkverhalten zu erzielen. Da sich nach längerer Betriebszeit durch Verschleiß von Steuerkanten, Setzen von Federn und dergleichen die ursprünglichen Verhältnisse ändern können, ist eine regelmäßige Wartung notwendig. Es ist zwar vorgeschlagen worden, Kugelsitzventile zu verwenden, jedoch ist allgemein bekannt, daß Kugelsitzventile praktisch nicht zu dämpfen sind und daher zur Geräuschbildung neigen und Ronktionnschwankungen verursachen .

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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden, d.h., eine Anordnung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß bei geringem Raumbedarf über längere Zeit ein symmetrisches Lenkverhalten erhalten bleibt, der Wartungsaufwand verringert wird und unangenehme Geräuschentwicklungen und Reaktior.sschv/ar.?- ur-cr r iirlc^hirccp verölen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß jeder Reaktionsraum mit dem zugehörigen Arbeitsraum über eine Drosselstelle und mit einem einzigen Druckbegrenzungsventil über in Richtung Druckbegrenzungsventil öffnende Rückschlagventile verbunden ist. Zweckmäßigerweise erfolgen die Abgänge zu den Rückschlagventilen von den höchstgelegehen Punkten der Reaktionsräume aus. Es besteht dann die Möglichkeit, durch Drehen des Lenkrades bis auf Anschla" ein Ansprechen des Druekbearenzungsventils zu erzielen und diesen Effekt z.B. nach der Montage zum Entlüften des Reaktionsraumes auszunutzen. Das Druckbegrenzungsventil kann als Schieber- "odor als Sitzventil ausgeführt sein. Es sollte aber immer ein Dämpfungsglied besitzen. Sofern eire Verstellung der Rückstellkraft vorgesehen ist, lassen sich verschiedene maximale Reaktionskräfte erzielen. Die Drosselsfellen .können in verschiedenen Arten vorgesehen werden. Empfehlenswert sind solche mit eino-i Selbstreinigungs-· effekt, da sie unempfindlicher gegen Verschmutzung sind .

Die Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert.

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Fiqur 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Schaltung für ein mit zwei gegensinnig wirkenden Reaktionsflächen versehenes Reaktionsqlied.

Fiqur 2 zeiqt die qleiche Schaltung für zwei qetrennt anqeordnete Reaktionsglieder.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel*, welches der Anordnung nach Figur 2 entspricht und bei dem die Reaktionsglieder gleichzeitig als Steuerkolben wirken.

In einer Bohrung 1 eines Gehäuses 2 gleitet ein als Reaktionsglied dienender Kolben 3. Der Kolben 3 ist an seinen Stirnflächen mit Kolbenstangen 4 bzw. 5 versehen, die durch das Gehäuse 2 dicht nach außen geführt sind. Eine dieser Kolbenstangen 4 bzw. 5 wirkt auf nicht näher dargestellte Weise auf einen mit einem Lenkrad verbundenen Teil einer Lenkspindel ein. Das Gehäuse 2 ist mit einen anderen Teil, welcher beispielsweise über ein Lenkgetriebe oder derqleichen auf die gelenkten Räder wirkt, verbunden. Die zwischen den Kolbenstangen 4 und 5 und dem Gehäuse 2 befindlichen Rinqr.^r;ume 6 und 7 dienen als Reaktionsräume. An die Ringräurae 6 und 7 sind Leitungen 8 und 9 angeschlossen, in welche Drosselstellen Io und einqetaut sind. Die Leitungen 3 und 9 stehen mit nicht näher dargestellten Arbeitsräumen eines Servomotors in Verbindung, welcher iia Sinne einer Verstärkung auf den dein Lenkrad abqewandten Teil der Kraftübertragungsvorrichtunq einwirkt. Die Beaufschlagung der Arbeitsräume des Servomotors erfolgt über ein nicht näher dargestelltes Lenkventil, Der

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jeweilige Druck in den Arbeitsräumen pflanzt sich über die Leitungen 8 urtd 9 in die Ringräume 6 und 7 fort und wirkt dort auf die als Reaktionsflächen dienenden Ringflächen 12 und 1" des Kolbens 3. An die Ringraume 6 und 7 sind weitere Leitungen 14 und 15 angeschlossen, in welche Rückschlagventile 16 und 17 eingebaut sind, welche in einer von den Ringräumen 6 und 7 fortweisenden Richtung öffnen. Die Leitungen 14 und 15 vereinigen sich zu einer Leitung 18, in welche ein Druckbegrenzungsventil 19 eingebaut ist. Es ist einfach ersichtlich, daß der Druck in den Ringräumen 6 und 7 nur bis auf den durch das Druckbegrenzungsventil 19 vorgegebenen Wert ansteigen kann. Wird dieser Wert überschritten, öffnet das Druckbegrenzungsventil 19, und Druckmittel strömt in einen Vorratsbehälter zurück. Die auf die Flächen 12 und 13 wirkenden Drücke und damit die Reaktionskraft auf den Kolben 3 können somit nicht weiter ansteigen. Ein Überströmen vom Ringrauiu 6 in Ringraum 7 oder ungekehrt wird durch die gegeneinander geschalteten Rückschlagventile 16 und 17 verhindert.

In Figur 2 sind in Bohrungen 2o und 21 eines Gehäuses 22 als Reaktionsglieder dienende Kolben 23 und 24 angeordnet, welche über Stößel 25 und 26 von einem als Betätigungsglied dienenden Hebel 27 bewegt werden können. DiG als Reaktionsflachen dienenden Stirnflächen 28 und 29 der Kolben 23 und 24 begrenzen Reaktionsräume 3o und 31. An den Reaktionsraum 3o ist ein« Leitung 3 2 angeschlossen, in wtilche eine Drosselstelle 33 eingebaut ist. In ähnlicher

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Weise ist an den Reaktionsraum 31 eine Leitung 34 angeschlossen, in welche eine Drosselstelle 35 eingebaut ist. Die Leitungen 32 und 34 stehen mit den entsprechenden Arbeitsräumen eines nicht näher dargestellten Servomotors in Verbindung. An die Reaktionsräume 3o und 31 sind zwei weitere Leitungen 36 und 37 angeschlossen, in welche Rückschlagventile 38 und 38' eingebaut sind, Vielehe in einer von den ReaktionsrSumen 3o und 31 fortweisenden Richtung öffnen. Die Leitungen 36 und 37 vereinigen sich zu einer Leitung , in welche ein Druckbegrenzungsventil 39 eingebaut ist. Die Funktion ist die gleiche wie schon für Figur 1 beschrieben. Durch das Druckbegrenzungsventil 39 werden die Drücke in den Reaktionsräumen 3o und 31 auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Damit wird auch die auf das Betätigungsglied 27 wirkende Reaktionskraft begrenzt. Die Drosselstellei 33 und 35 haben die Aufgabe, einen zu starken Flüssiqkeitsverbrauch über das Druckbegrenzungsventil 39 zu verhindern. Das bedeutet r.ti.t anderen Worten daß die Drosselstellen 33 und 35 nach dem Ansprechen des Druckbegrenzungsventils 39 ein Druckgefälle zwischen den Arbeitsräumen und den Reaktionsräumen 3o und 31 ermöglichen. Der Druck in einem Arbeitsraum kann dann weiter ansteigen, während der Druck in dem zugehörigen Reaktionsraum begrenzt wird.

In Figur 3 ist eine gegenständliche Ausführung der Anordnung nach Figur 2 zu sehen. Es ist bemerkenswert, daß die Reaktionsqiieier gleichzeitig als Steu-

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erkolben dienen. In einem Ventilkörper 4o sind quer

und außermittig zu dessen Achse zwei parallele Bohrungen 41 und 42 angebracht. In der Bohrung 41 gleitet ein Steuerkolben 43, während in der Bohrung 42 ein Steuerkolben 4 4 angeordnet ist. Die Betätigung der Steuerkolben 43 und 44 erfolgt über Stößel 45 und 46 von einem als Betätigungsglied 47 dienenden Hebel. Dieser Hebel 47 steht auf nicht näher dargestellte Weise mit einem Lenkrad 4 8 in Wirkverbindung. Der Steuerkolben 43 verbindet wechselweise einen Anschluß A mit einem Anschluß P. oder T.. Der Anschluß P₁ ist über eine Druckleitung 49 mit einer Druckquelle

50 verbunden. Vom Anschluß A führt eine Leitung

51 zu einem Anschluß A. eines Servomotors -52. Der Anschluß T₁ ist mit einem Vorratsbehälter verbunden. Der Steuerkolben 44 verbindet wechselweise einen Anschluß B mit einem Anschluß P- bzw. einem Anschluß T₉. Der Anschluß P~ ist über eine Druckleitung 53 mit der Druckquelle 5o verbunden. Der Anschluß B steht über eine Leitung 54 mit einem Anschluß Bj des Servomotors 52 in Verbindung. Der Anschluß T₂ schließlich ist mit einem Vorratsbehälter verbunden. Der Servomotor 52 besitzt ein Gehäuse 55, In dem Gehäuse 55 ist eine Bohrung 56 angeordnet, in welcher ein mit einer beidseitigen Kolbenstange 57 bzw. 57'versehener Kolben 58 gleithar angeordnet ist. Die Zwischen den Kolbenstanqen 57 und 57'und dem Gehäuse 55 entstehenden Ringräume sind die Arbeitsräume 59 und 6o, Auf nicht näher dargestellte Weise besteht eine Wirkverbindung zwischen dem Ventilkörper 4o und einer der Kolbenstangen 57 bzw. 58. Es muß

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an dieser Stelle bemerkt worden, daß die in dem Ventilkörper 4o dargestellten Anschlüsse in der Praxis meist nicht im Ventilkörper 4o selbst vorhanden sind,sondern in einem nicht näher dargestellten Anschlußkörper, mit welchem der Ventilkörper 4o in Art eines Drehverteilers zusammenwirkt. Der Anschlußkörper ist meist ortsfest angebracht, während der Ventilkörper 4o drehbar ist. Die Stirnflächen der Steuerkolben 43 und 44 dienen als Reaktionsflachen 61 und 62. Sie begrenzen ReaktionsrHune 63 und 64. Der Reaktionsraum 63 ist mit dem Anschluß A über eine im Steuerkolben 4 3 vorgesehene Bohrung 6 5 verbunden. Tn der Bohrung 65 ist eine Drosselstelle 66 vorgesehen. Eine Bohrung 67 innerhalb des Steuerkolbens 4 4 verbindet den Anschluß B mit dem Reaktionsraum 64. In der Bohrung 67 ist eine Drosselstelle vorgesehen. Eine Bohrung 69 verbindet den Reaktionsraum 63 mit einem Rückschlagventil 7o. Von dem Rückschlagventil 7o gelangt die Flüssigkeit zu einem Druckbegrenzungsventil 71. Aus dem Reaktionsraum 64 gelangt die Flüssigkeit über eine Bohrung 72 und ein Rückschlagventil 73 zu dem Druckbegrenzungsventil 71. Das Druckbegrenzungsventil 71 besitzt einen Steuerkolben, welcher nit zwei durch einen Steg 74 getrennten Schulter 75 und 76 versehen ist. In der Ruhestellung trennt die Schulter 76 die den Steg 7 4 umgebende Ringnut 77 von einem AbIaufkanal 78. Die Betätigung des Druckbegrenzungsventils erfolgt durch Flüssigkeit, welche aus dem Ringraum über Drosselstellen 79 an der Schulter 75 zur Stirnseite der Schulter 75 gelangt. Bei Überschreiten

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eines vorgegebenen Druckes wird dann der Steuerkolben gegen die Kraft einer auf die Schulter 76 wirkenden Feder 8o angehoben. Dabei gibt die Schulter 76 eine Verbindung zwischen den Ringraum 77 und dem Ablaufkanal 78 frei.

Es ist klar, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere in der Ausführung des Druckbegrenzungsventil stehen verschiedene Möglichkeiten offen. Es ist zum Beispiel möglich, ein Sitzventil zu verwenden. Es sollte aber darauf geachtet werden, daß auch ein solches Ventil gedämpft ist. Die der Dämpfung dienenden Kerben 79 können bei gleicher Funktion beispielsweise durch eine eingeschraubte Düse oder durch einen Ringspalt ersetzt werden. Auch kleine Bohrungen können angewendet werden. Analog dazu können auch die Drosselstellen 66 und 6 8 auf andere Weise verwirklicht werden.

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Claims

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^Patentansprüche:

./Anordnung zum Begrenzen der Reaktionskräfte bei ^/ hydraulischen Servolenkeinrichtungen, welche ein Betätigungsglied sowie ein gegenüber dem Betätigungsglied relativ bewegbares,mit einem mit Arbeitsräumen versehenen Servomotor in Wirkverbindung stehendes Abtriebsglied besitzt, wobei die zwischen Betätigungsglied und Abtriebsglied entstehende Relativbewegung zur Betätigung eines Ventilmechanismus herangezogen wird, welcher die Arbeitsräume im Sinne einer Verstärkung wechselweise mit einer Druckquelle oder einem Ablauf verbindet und wobei auf das Betätigunqsglied rückwirkende Reaktionsglieder vorgesehen sind, welche in Reaktionsräumen bis zu einem Grenzwert von den Drücken der Arbeitsräume oder diesen proportionalen Drücken beaufschlagt werden und dann durch Druckbegrenzung nur noch einen Druck von im wesentlichen konstanter Größe fühlen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktionsraum (6,7;3o,31;63,64) mit dem zugehörigen Arbeitsraum (59,60} über eine Drosselstelle (lo,ll; 33,34;66,68) und mit einem einzigen Druckbegrenzungsventil (19,3 9,71) über in Richtung Druckbegrenzungsventil (19,39,71) öffnende Rückschlagventile (16,17;38,3B·;7o,73) verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgänge zu den Rückschlagventilen (16,17; 38,38';7o,73) von den höchstgelegenen Punkten der Reaktionsräume (6 ,7; ,3o,31;63,64) aus erfolgen,

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