DE2261872A1

DE2261872A1 - Druckmittelsteuereinrichtung fuer speicherlenkungen

Info

Publication number: DE2261872A1
Application number: DE19722261872
Authority: DE
Inventors: Guenter Strauff
Original assignee: Langen and Co
Current assignee: Langen and Co
Priority date: 1972-12-18
Filing date: 1972-12-18
Publication date: 1974-06-27
Also published as: JPS4988233A; IT999159B; GB1450436A; DE2261872B2; DE2261872C3; FR2214280A5

Description

Patentanmeldung

Gegenstand: Druckirittelst^acreinrichtung für Speicherlenkungen

Anmelderin: Fa. Langen & Co.

4 Düsseldorf, Klosterstr. 49

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelsteuereinrichtung für Speicherlenkungen mit einem Steuerventil mit 4-Kanten-Steuerung und einem oder vorzugsweise zwei Steuerkolben zum wahlweisen Verbinden der Arbeitsräume eines Servomotors mit einer Druckquelle oder einer Rückleitung zu einem Vorratsbehälter, wobei der Servomotor mit einem auf die gelenkten Räder wirkenden Kraftausgangsglied in Wirkverbindung steht, welches seinerseits mit einem Kräfteingangs-· glied über elastisch nachgiebige, vorzugsweise vorgespannte Kupplungsmittel verbunden ist, wobei der oder die Steuerkolben von den Drücken der Arbeitsräume beaufschlagte Reaktionsflächen besitzen oder mit entsprechenden Reaktionsglieder in Wirkverbindung stehen und über Betätigunqsmittel auf Grund von Relativbewegungen zwischen Krafteinqangsglied und Kraftausgangsglied betätigbar sind.

Steuerventile herkömmlicher Druckmittelsteuereinrichtungen für Speicherlenkungen haben eine "geschlossene Mitte", d.h., in einer Neutralstelluna des oder der Steuerkolben sind alle Anschlüsse voneinander getrennt. Vienn der zugehörige Servokolben durch äußere Kräfte im Sinne einer Geradeaus-Stellung der Räder oder durch

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einen Lenkvorgang in Bereich des vorgespannten Kupplungsmittels ohne Servounterstützung bewegt werden soll, muß aus einem Arbeitsraum Druckmittel verdrängt werden, während in den anderen Arbeitsraum Druckmittel nachströmen muß. Das Verdrängen bringt einen mehr oder Weniger großen Druckanstieg mit sich, der sich auf eine Reaktifconsfläche eines Steuerkolbens fortpflanzt und <|ie^sen so bewegt, daß eine Verbindung zum Rücklauf hergestellt wird. In dem anderen Arbeitsraum entsteht während dessen ein Druckabfall, der sich auf die andere Reaktionsfläche fortpflanzt. Dadurch wird die Bewegung des Steuerkolbens unterstützt, so daß schließlich eine Verbindung von der Druckquelle zu dem letzteren Arbeitsraum hergestellt wird. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich bei der Verwendung von zwei Steuerkolben. Bei diesem Vorgang zeigen sich zwei Nachteile. Der eine Nachteil ist insbesondere dann zu beobachten, wenn die Verbindung zum Rücklauf auf Grund unsymmetrischer Uberdeckung der Steuerkanten früher geöffnet wird als die Verbindung des anderen Arbeitsraumes zur Druckquelle. Wie schon erwähnt, entsteht dann ein Unterdruck, Wenn dieser Arbeitsraum dann mit der Druukquelle verbunden wird, enspannt sich das unter hohem druck stehende Druckmittel. Es ist bekannt, daß eine solche Entspannung Luftausscheidungen mit sich bringt. Luftausscheidungen bedingen aber Geräuschbildung und eine Undefinierte Weichheit des Systems. Diese unerwünschten Erscheinungen treten umsomehr auf, je niedriger der Druck ist. Unterdruck sollte daher auf jeden Fall vermieden

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werden. Eine andere unerwünschte Erscheinung besteht darin, daß unter hohem Druck stehendes . Druckmittel dazu .verwendet wird, einen Arbeitsraum aufzufüllen, der in dem in Betracht stehenden Bereich eines Lenkvorganges keines Druckes bedarf. Die Folge ist ein unnötig schnelles Entleeren des zur Versprgung der Speicherlenkung dienenden Hydrospeichers.

Es ist daher Aufgabe der' Erfindung, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden μηα eine Druckmittel-Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß dem Hydrospeicher nur die notwendigste Menge an Druckmittel entzogen wird und in keinem der Arbeitsräume Unterdruck entstehen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß in einer Neutralstellung die Arbeitsräume untereinander und mit der Rückleitung verbunden sind und In die Rückleitung ein Widerstandsventil eingebaut ist. Da bei der Verwendung eines oder mehrerer Steuerkolben fast immer davon auszugehen ist» daß von der Druckquelle her eine gewisse ι Leckströmung erfolgt, welche über das Widerstandsventil abfließt, kann tatsächlich ein einstellbarer Mindestdruck aufrecht erhalten werden.. Für Sonderfälle besteht die Möglichkeit, den Auslaß eines von der Druckqueile gespeisten Druckregelventils mit den Arbeltsräumen Über jeweils ein in Richtung Arbeitsraum öffnendes Rückschlagventil zu verbinden, wobei die Einstellung des Druckregelventils

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niedriger ist als die des Widerstandsventils. Auf diese Weise gelingt es, unabhängig von der Größe irgendwelcher Leckströme oder tJberdeckungen immer einen überdruck aufrecht zu erhalten. Der Druckmittelstrorn durch das Druckregelventil ist aber sehr gering, da es nur bei Druckabfall öffnet. Insgesamt wird der Druckmittel-Verbrauch dadurch herabgesetzt, daß zunächst ein überströmen von einem Arbeitsraum in den anderen stattfindet. Bei Druckmittelsteuereinrichtungen mit zwei in einem Ventilkörper quer und vorzugsweise außernittig angebrachten Steuerkolben, wobei der Ventilkörper mit einem Anschlußkörper in Art eines Drehverteilers zusammenwirkt, hat es sich zur Vermeidung von Dichtungen reibung zwischen Ventilkörper und Anschlußkörper als günstig erwiesen, das Widerstandeventil innerhalb des Ventilkörpers anzubringen. Das Druckmittel gelangt dann bereits entspannt und, drucklos zum Anschlußkörper.

Anhand eines in den Abbildunaen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher er* läutert.

Figur 1 zeigt echematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen DruckmitteIsteuereinrichtung. Figur 2 zeigt die zusätzliche Anordnung elftes Druckregelventils und zweier Rückschlagventile. Figur 3 stellt einen Schnitt längs der Achse und parallel zu den Steuerkolben einfr in Art eines Drehverteilers wirkenden Druckmittelsteuereinrichtuncr dar.

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Figur 4 zeiqt einen Schnitt gemäß der Schnitt-% linie C-D von Fiqur 3.

Gemäß Fiqur 1 sind in einem nicht näher dargestellten Ventilkörper 1 zwei parallele Bohrungen 2 und 3 angebracht, in denen Steuerkolben 4 und 5 gleitbar angeordnet sind. Die Steuerkolben 4 und 5 sind über Stößel 6 und 7 mit einem als Betätigungsmittel dienenden Hebel 8 verbunden, welcher seinerseits in Wirkverbindunq mit einem Lenkrad 9 steht. Der Ventilkörper Γ ist, wie durch eine Wirklinie Io angedeutet ist, wirkungsmäßig mit einer Kolbenstange 11 eines Servomotors 12 verbunden. Der Servomotor 12 besitzt einen Zy.-linder 13, in dem ein mit der Kolbenstange 11 verbundener Kolben 14 gleitbar angeordnet ist. Der Kolbenstange 11 gegenüber ist mit dem Kolben 14 eine weitere Kolbenstange 15 verbunden. Jener die Kolbenstange 11 innerhalb des 7,vlinders 13 umgebende Ringraura wird als Arbeitsraum 16 bezeichnet . In entsprechender VJeise umqibt ein Arbeitsraum 17 die Kolbens-tanae 15. Der Steuerkolben 4 besitzt zwei Schultern 18 und 19, welche durch eine Taille 2o getrennt sind. Tn entsprechender Weise besitzt der Steuerkolben 5 Schultern 21 und 22, welche durch eine Taille 23 voneinander getrennt sind. Die dem Stöfiel 6 geaenüberliegende Stirnfläche des ßtauerkolhens Ί ist mit 24 bezeichnet. Die entsprechende Stirnfläche des Steuerkolbens 5 hat die Bezuaszahi 25. Die an die

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Stirnflächen 24 und 25 angrenzenden Räume sind die ReaktionsrMume 26 um! 27. In einer Neutralstellung des Hebels 8 wirkt dieser mit seinen beiden Enden auf vorgesDannte Federn 28 und 29, welche sich am Ventilkörper 1 abstützen und welche als elastisch nachgiebige Kupplungsmittel zwischen den als Krafteingangsqlied dienenden Hebel 8 und dem als Kraftausgangsolied dienenden Ventilktfrper 1 dienen. In. dieser Neutralstellung sind die Steuerkolben 4 und 5 so angeordnet, daß sie mit ihren Schultern ΐε und 21 Anschlüsse P, und P_ verschließen,welche über Leitungen 3o und 31 mit einer nicht nSher definierten Druckquelle 32 verbunden sind. In die; die Taillen 2o und 23 umgebenden Ringräume 33 und 34 münden in dieser Stellung den Schulter 19 und

20 benachbart Anschlüsse T. und T-. Diese Anschlüsse T. und T_ sind miteinander über eine Leitung 35 verbunden, von der eine Rückleitung 36 abzweigt, in welche ein V/iderstandsventil 37 eingebaut ist. Etwa-in der Mitte zwischen den Schultern IR und 19 mündet in den Ringraum 33 ein AnschluP A, welcher über eine Leitung 3R mit einem Anschluß A. verbunden ist, welcher in den Arbeitsraum 16 nündet. Von der Leitung 3Θ zweint eine Leitung "19 ab, welche zu dem Reaktionsraum 26 führt. Tn den Ringraum 34 mündet etwa in der Mitte zwischen den beiden Schultern

21 und 22 ein Anschluß B, welcher über eine Leitung 4o mit einem AnschluP P, verbunden ist, welchor in den Arbeitsraum 17 mündet. Von der Leituno Ao zweigt eine zum Reaktionsraum 27 führende Leituna

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BAD ORlQMiAL

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die Druckquelle 32 einen bestimmten Druck erzeuge. Dieser Druck pflanzt sich über die Leitungen 31 und 30 zu den Anschlüssen P-j und P2 fort. Da die Schultern 18 und 21 mit einem gewissen Spiel in den Bohrungen 2 und 3 eingepaßt sind, wird eine Leckströmung durch den Passungsspalt erfolgen. Diese Leckströmung pflanzt sich einerseits bis in die Arbeitsräume 16 und 17 fort, andererseits aber auch über die Leitungen 35 und 36 zu dem Widersatndsventil 37, Sobald in dem gesamten System ein gewisser, geringer Druck hervorgerufen worden ist, öffnet das Widerstandsventil 37, so daß der Druck auch bei weiter strömender Leckflüssigkeit auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Es sei weiterhin angenommen, daß dem Hebel 8 vom Lenkrad 9 her eine Im Uhrzeigersinn wirkende Bewegung erteilt wurde* Der Lenkwiderstand an den gelenkten Rädern sei zunächst noch so gering, daß ein Lenkvorgang über die vorgespannten Federn 28 bzw. 29 erfolgen kann. Die Bewegung des Hebels 8 wird dann ohne Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Hebel 8 und Ventilkörper 1 auf diesen übertragen. Der Ventilkörper 1 leitet die Bewegung, wie durch die Wirklinie 10 angedeutet ist, auf die Kolbenstange 11 weiter. Die Kolbenstange möge sich zusammen mit dem Kolben 14 dadurch nach rechts bewegen. Diese Bewegung bedeutet, daß sieh der Arbeitsraum 17 verkleinert und Flüssigkeit aus diesem Arbeitsraum 17 über den Anschluß B>j und die Leitung 40 zum Anschluß B verdrängt wird, über den Ringraum 34, den Anschluß T2, die Leitung 35,

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den Anschluß T., den Rinqraum 33, den Anschluß A, die Leitung 38 und den Anschluß A₁ qelangt das Druckmittel dann in den Arbeitsraum 16. Das bedeutet, daß solange keine Relativbewegung zwischen dem Krafteingangsglied und dem Kraftausgangsglied erfolgt, ein überströmen des Druckmittels von einem Arbeitsraum in den anderen stattfindet. Trotz Vergrößerung des Arbeitsraumes 16 entsteht deshalb dort kein Unterdruck. Wenn bei anwachsenden Lenkwiderständen schließlich die Vorspannung der Feder 28 überwunden wird, findet eine Relativbewegung zwischen dem Hebel 8 und dem Ventilkttrper 1 statt. Die Folge ist, daß über den Stößel 6 der Steuerkolben 4 weiter in die Bohrung 2 hineingeschoben wird. Dabei bleibt zunächst die flberströmmöglichkeit erhalten. Schließlich aber wird der Anschluß T. vollständig abgesperrt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Steuerkolben 5 eine entgegengesetzte Bewegung aus der Bohrung 3 heraus ausgeführt. Das bedeutet, daß dort nach wie vor eine Verbindung zwischen den Anschlüssen B und T₂ besteht. Sofern der Steuerkolben 4 mit einer sogenannten Nullüberdeckung ausgestattet 1st, wird sich sofort nach dem Abschließen des Abschlusses T₁ der Anschluß P₁ öffnen, so daß Druckmittel von diesem Anschluß zum Anschluß A hinströmen kann. Bei einer üblicherweise eingehaltenen kleinen positiven Uberdeckung wird im Arbeitsraum 16 ein geringfügiger Druckabfall stattfinden,ehe ein Zufluß von Druckmittel vom Anschluß P her erfolgt. Da dieser Druckabfall aber von einem Oberdruck

* , wobei ein Abströmen durch die Rücklaufleitung durch das Widerstandeventil 37 verhindert wird.

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aus erfolqt, wird die Rildunq von Unterdruck vermieden. Eine sehr sichere, aber auch etwas aufwendiqe Methpde zum Aufrechterhalten eines Überdruckes besteht darin, qemnß Fiqur 2 ein von der Druckquelle 32 qespeistes Druckreqelventil 42 vorzusehen, dessen Auslaß über Leitunqen 4 3 und 44 mit den Leitunqen 39 und 41 verbunden ist. Dabei ist in die Leitunq 43 ein in Richtung der Leitung öffnendes Rückschlaqventil 45 einqebaut, während in die Leitunq 44 ein in Richtunq Leitunq 41 öffnendes Rückschlaqventil 46 einqebaut ist. Das Druckreqelventil 42 ist auf einen etwas qerinqeren Wert einqestellt als das Widerstandsventil 37. Sofern in den Arbeitsräumen 16 und 17 und damit auch in den Leitunqen 39 und 41 ein dem Widerstandsventil 37 entsprechender Druck herrscht, bleibt das Druckreqelventil 42 qeschlossen, da der von ihm abgegebene Diruck nicht ausreicht, die Rückschlagventile 45 und 46 zu öffnen. Das Druckreqelventil tritt nur dann in Punktion, wenn in einer der Leitunqen 39 oder 41 ein beträchtlicher Druckabfall

auftritt. Ein solcher Druckabfall könnte beispielsweise dann entstehen, wenn an einem der Steuerkolben 4 und 5 eine sehr qroße positive tiberdeckunq vorhanden wäre, so daß zwischen Abschließen des Anschlusses T₁ oder T_ und dem öffnen eines Anschlusses P. bzw. P_ ein qewisse Zeit verstreicht.

Es sei an dieser Stelle noch einmal erwähnt, daß das beschriebene überströmen des Druckmittels

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auch dann statt findet, wenn der Servokolben 14 durch äußere KrSfte beweqt wird. Diese Bewequnq tritt immer dann auf, wenn sich die qelenkten Räder selbsttätig in Geradeausstelluna zurückstellen. Es sei weiterhin daraufhinqewiesen, daß die dargestellten vorgespannten Federn 28 und 29 nur symbolisch für irgendein voraespanntes Kupplungsmittel stehen. Es ist andererseits aber auch denkbar, nicht vorgesnannte Kupplunasmittel, beispielsweise Torsionsstäbe, zu verwenden.

In Figur 3 ist ein Krafteinnanqsqlied 47 dargestellt, welches mit einem nicht nMher gezeigten Lenkrad verbindbar ist. An dem Krafteingangsqlied

47 ist ein als Betätigungsmittel dienender "Hebel

48 befestigt. Das Krafteingangsglied 47 ist in einem Ventilkörper 49 gelagert. Der Ventilkörper

49 wirkt seinerseits mit einem nur teilweise dargestellten Anschlußkörper 5o in Art eines Drehverteilers zusammen. Der Hebel 48 wirkt gemäß Figur. 4 über Stößel und 52 auf Steuerkolben 53 und 54, welche in Bthnungen 55 und 56 des Ventilkörpers 49 gleitbar angeordnet sind. Die Steuerkolben 53 und 54 sind im Gegensatz zu den Steuerkolben 4 und 5 mit drei Schultern versehen. Es ist ersichtlich, daß jeweils die mittlere Schulter 57 bzw. 58 zunächst eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A und T. bzw. B und T_ freigibt. Bei EinwSrtsbewegunqen der Steuerkolben 53 und werddn dann zunächst die Anschlüsse A oder B von T abgesperrt. Nach einer weiteren Bewegung wird dann eine Verbindung vom Anschluß A zum Anschluß P. bzw. vom

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Anschluß B zum Anschluß P₃ hergestellt. Die Wirkungsweise ist dabei die gleiche wie schon für Figur 1 beschrieben. Die Verbindung zwischen den Anschlüssen T₁ und T, erfolgt dabei innerhalb des Ventilkörpers 49. Von einer Verbindungsbohrung " 59 zweigt eine weitere Bohrung 60 ab, welche zu einem Widerstandsventii 61 führt. Das Widerstandsventil 61 besitzt einen Kolben 62, welcher stirnseitig auf eine Blattfeder 63 wirkt und auf seiner gegenüberliegenden Stirnfläche vom Druckmittel beaufschlagt wird. Als elastisch nachgiebiges Kupplungsmittel dient ein ringförmiges Federelement, wie es beispielsweise in den Patentanmeldungen P 22 42 o2o.8 und P 22 56 o73.2 beschrieben ist.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist insbesondere möglich, sie auch auf Druckmittelsteuereinrichtungen mit nur einem einzigen Steuerkolben anzuwenden.

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Claims

Patentansprüche:

Druckmittelsteuereinrichtung für Speicherlenkungen mit einem Steuerventil mit 4-Kanten-Steuerung und einem oder vorzugsweise zwei Steuerkolben zum wahlweisen Verbinden der ArbeitsrÄume eines Servomotors mit einer Druckquelle oder einer Rtickleitung zu einem Vorratsbehälter, wobei der Servomotor mit einem auf die gelenkten Rüder-> wirkenden Kraftausgangsglied in Wirkverbindung steht, welches seinerseits mit einem Krafteingangsglied über elastisch nachgiebige, vorzugsweise vorgespannnte Kupplungsmittel verbunden ist, wobei der oder die Steuerkolben von den Drücken der Arbeitsrfiume beaufschlagte Reaktionsflachen besitzen oder mit entsprechenden Reaktionsgliedern in Wirkverbindung stehen und über BetÄtigungsmittel auf Grund von Relativbewegungen zwischen Krafteingangeglied und Kraftausgangsglied betutigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Neutnalsstellung die ArbeltsrHume (16,17) untereinander und mit der Rückleitung (36,Bokbung 6o) verbunden sind und in die Rückleitung (36,Bohrung €o) ein Widerstandsventil (37,61) eingebaut ist.

Druckmitte!steuereinrichtung auch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß eines von der Druckquelle (32) gespeisten Druckregelventil· (42) mit den ArbeitsrSumen (16,17) über jeweils ein in Richtung Arbeitsraum (16,17) öffnendes Rückschlagventil (45,46) verbunden 1st, wobei die

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Einstellung des Druckreqelventils (42) niedriger ist als die des Widerstandsventils (37,61).

Druckmittelsteuereinrichtunq nach Anspruch 1 oder 2 mit zwei in einem Ventilkörper quer und vorzuqsweise außermittig angebrachten Steuerkolben, wobei der Ventilkörper mit einem Anschlußkörper in Art eines Drehverteilers zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsventil (61) im Ventilkörper angebracht ist.

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