DE2413252A1 - Anordnung zur begrenzung der reaktionskraft bei hydraulischen servolenkeinrichtungen - Google Patents

Description

Patentanmeldung

Gegenstand: Anordnung zur Begrenzung der Reaktionskraft bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen

Anmelder: Langen & Co, 4000 Düsseldorf, Klosterstraße 49

Die Erfindung bezieht sieh auf eine Anordnung zum Begrenzen der Reaktionskraft bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen, welcne ein mit einem Lenkrad in Wirkverbindung stehendes Betätigungsglied sowie ein gegenüber dem Betätigungsglied relativ bewegbares, mit einem mit Arbeitsräümen versehenen Servomotor sowie den zu lenkenden Rädern 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 Druckmittelquelle oder einem Ablauf verbindet und wobei auf das Betätigungsglied 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 mittels eines Druckbegrenzungsventils Druck von im wesentlichen konstanter Größe fühlen, wobei jeder Reaktionsraum mit dem zugehörigen Arbeitsraum über eine Drosselstelle verbunden ist.

509840/0499

Es sei zunäcnst erläuternd festgestellt, daß der Ausdruck "Servomotor" nicht nur einfache Kolben-Zylinder-Systeme beinhalten soll, sonder gleichermaßen für mehrere parallel geschaltete Kolben-Zylinder-Systeme gelten soll. Sinngemäß sind sowohl doppelt wirkende Zylinder als auch gegeneinander geschaltete, einfach wirkende gemeint. Neben Servomotoren mit translatorischem Abtrieb können prinzipiell gleichwertig auch solche mit rotatorischem 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 Reaktionsflächen erhält·.

Anordnungen der eingangs erwähnten Art sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt bzw. vorgeschlagen worden (DAS 1 129 847, ältere Patentanmeldung P 2 256 072.1). Die jeweils zwischen Reaktionsraum und zugehörigen Arbeitsraum eingebaute Drosselstelle hat die Aufgabe, beim Ansprechen des Druckbegrenzungsventils. das Abströmen einer unerwünscht großen Druckmittelmenge zu verhindern. Darüber hinaus kommt der Drosselstelle die Aufgabe zu, eine Dämpfung der Reaktionskolben bzw. Steuerkolben zu bewirken. Diese Aufgabe wird zwar unterhalb der Ansprechschwelle des Druckbegrenzungsventils gut erfüllt, jedoch nach dem öffnen des Druckbegrenzungsventils ist eine Dämpfung nicht mehr vorhanden. Die fehlende Dämpfung macht sicn insbesondere bei zu Schwingungen neigenden Druckbegrenzungsventilen störend bemerkbar, da dann auch in den Reaktionsräumen Druckschwankungen auftreten, die sich über das Betätigungsglied bis zum Lenkrad bemerkbar machen können.

509840/0499

Man hat nun bei Untersuchungen gefunden, daß sich vorzügliche Dämpfungseigenschaften erzielen lassen, wenn zwischen Arbeitsraum und Reaktionsraum zwei Drosselstellen in Reihe geschaltet" sind und der Strömungspfad zum Druckbegrenzungsventil zwischen den zwei Drosselstellen abzweigt.

Diese Anordnung kann sowohl dann benutzt werden, wenn jedem Reaktionsraum ein eigenes Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, als auch dann, wenn zwei Reaktionsräume über gegeneinander geschaltete Rückschlagventile oder sonstige Verblockungs- ■ einrichtungen mit einem gemeinsamen Druckbegrenzungsventil verbunden sind. Als Drosseistellen kommen alle in der Hydraulik bekannten Arten in Betracht... Als Beispiele seien enge Bohrungen, eingeschraubte Düsen, blendenartige Lochscheiben oder Ringspalte genannt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Abbildung zeigt am Beispiel einer mit zwei Steuerkolben, die gleichzeitig als Reaktionsglieder dienen, versehenen Servo lenkeinrichtung^ in schematischer Darstellung mit Hilfe von Hydrauliksymbolen eine Anordnung zum Begrenzen der Reaktionskräfte.

In einem Ventilkörper 1 sind quer und außermittig zu seiner Achse Bohrungen 2 und 3 angebracht, in denen Steuerkolben 4 und 5 gleitbar angeordnet sind·. Die Steuerkolben 4 und 5 wirken über Stößel 6 und 7 auf einen als Betätigungsglied dienenden Hebel 8. Der Hebel 8 ist fest mit einem Teil 9 verbunden, welcnes über nicht näher dargestellte Mittel mit einem Lenk-

SQ984Ö/Ö49

rad 10 in Wirkverbindung steht. Der Steuerkolben 4 verbindet je nach seiner Stellung einen Anschluß A mit einem Druckanscnluß P₁ oder mit einem Ablaufanschluß T.. . In analoger Weise verbindet der Steuerkolben 5 je nach seiner Stellung einen Anschluß B entweder mit einem Druckanschluß P₂ oder einem Ablaufanschluß T„. Die Druckanschlüsse P₁ und P₂ sind über Leitungen 11 und 12 mit einer nicht näher dargestellten Druckmittelquelle 13 verbunden. Vom Anschluß A führt eine Leitung 14 zu einem Anschluß A₁ eines Servomotors 15. Vom Anschluß B führt eine Leitung 16 zu einem Anschluß B₁ des Servomotors Der Servomotor 15 besteht aus einem Zylinder 17, in dem ein mit beidseitigen Kolbenstangen 18 und 19 versehener Kolben gleitbar und dicht angeordnet ist. Der Anschluß A₁ mündet in einen Arbeitsraum 21, welcher sich zwischen der Kolbenstange 18 und dem Zylinder 17 befindet. Der Anschluß B₁ ist mit einem zwischen der Kolbenstange 19 und dem Zylinder 17 befindlichen Arbeitsraum 22 verbunden. Eine Wirklinie 23 soll andeuten, daß die Bewegung der Kolbenstange 18 mechanisch auf nicht näher dargestellte Weise auf die zu lenkenden' Räder sowie auf den Ventilkörper 1 zurückwirkt. Die Leitung 14 bzw. der Anschluß A ist über eine Leitung 24, in welche Drosselstellen 25 und 26 eingebaut sind, mit dem den Steuerkolben 4 stirnseitig begrenzenden Reaktionsraum 27 verbunden. In ähnlicher Weise steht ein den Steuerkolben 5 stirnseitig begrenzender Reaktionsraum 28 mit der Leitung 16 bzw. dem Anschluß B über eine Leitung in Verbindung, in welche Drosselstellen 30 und 31 eingebaut sind. Zwischen den Drosselstellen 25 und 26 zweigt von der Leitung 24 eine Leitung 32 ab, in welche ein im vom Abzweigpunkt fortweisender Richtung öffnendes Rückschlagventil 33 eingebaut ist. Zwischen den Drosselstellen 30 und 31 zweigt von der Leitung 29 eine Leitung 34 ab/ in welche ein in vom

50984070499

Abzweigpunkt fortweisender Richtung öffnendes Rückschlagventil 35 eingebaut ist. Die Leitung 34 vereinigt sich mit der Leitung 32 zu einer Leitung 36, in welche ein Druckbegrenzungsventil 37 eingebaut ist. Das Druckbegrenzungsventil begrenzt den Druck in der Leitung 36 und somit in den Leitungen 32 und 34. . .

Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß der Hebel 8 über das Lenkrad 10 so bewegt werde, daß eine Drehung im Uhrzeigersinn erfolgt. Der Steuerkolben 4 wird dann tiefer in die Bohrung 2 hineingeschoben und stellt die Verbindung P₁-A her. Die Folge ist ein dem Widerstand der gelenkten Räder entsprechender Druckanstieg im System 21,;AL, 14, A. Dieser Druckanstieg pflanzt sich über die Leitung 24 mit den eingebauten Drosselstellen 25 und 26 in den Reaktionsraum 27 fort und beaufschlagt dort stirnseitig den Steuerkolben 4. Die sich aus Druck und wirksamer Querschnittsfläche ergebende Reaktionskraft wirktauf den Hebel 8 und damit auf das Lenkrad 10 entgegen der Betätigungsrichtung zurück. Der Fahrzeuglenker bekommt dadurch ein Fahrgefühl. Der Druckanstieg pflanzt sich über die Leitung 32, das eingebaute Rückschlagventil 33 und die Leitung 36 bis zum Druckbegrenzungsventil 37 fort, ohne indes eine öffnung zu bewirken. Da ein Einwirken des Druckanstieges auf den Reaktionsraum 28 durch das in dieser Richtung schließende Rückschlagventil 35 verhindert ist, kann der Druck im Reaktionsraum 28 nur einen vergleichweise niedrigen Wert annehmen. Das Fahrgefühl ist also, solange das Druckbegrenzungsventil 37 geschlossen bleibt, im wesentlichen proportional den an den gelenkten Rädern auftretenden Kräften. Erst wenn die Kräfte ein bestimmtes Maß übersteigen, überschreitet auch der Druck einen Grenzwert, und das Druckbegrenzungsventil 37 öffnet. Von diesem Zeitpunkt" an bleibt

509840/0499

eier Druck in den Leitungen 32 und 36 im wesentlichen konstant. Konstanter Druck in der Leitung 32 bedeutet aber auch konstanter Druck zwischen den Drosseln 25 und 26 sowie im Reaktionsraum 27. Der Druck in der Leitung 14 und dem damit verbundenen Arbeitsraum 21 kann zwar weiter entsprechend der benötigten Kraft ansteigen,durch die Drossel 25 wird aber ein zu starkes Abströmen von Druckmittel in die Leitung 32 bzw. in den Reaktionsraum 27 verhindert. Schwingungs- oder Rattererscheinungen, wie sie beispielsweise häufig bei federbelasteten Kugelventilen auftreten, pflanzen sich nur bis zur Drosselstelle 26 fort. Die dadurch verursachten Volumenschwankungen im System 24, 32, 36 wirken sich im wesentlichen nur dort aus und pflanzen sich in ihren Wirkungen nicht bis in den Reaktionsraum 27 fort. Der Steuerkolben 4 wird daher von dort nicht beaufschlagt, bleibt ruhig und ist durch die Drosselstelle 26 immer gedämpft.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Andere Steuerkolben, getrennte Reaktionsglieder, andere Arten der Betätigung sowie andere Servomotore können verwendet werden. Unter dem Ausdruck "Leitungen" sind alle zur definierten Weiterleitung eines Druckmittels geeignete Mittel zu verstehen, insbesondere auch gebohrte oder gegossene Kanäle in Gehäusen und dergleichen.

509340/0499

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum Begrenzen der Reaktionskräfte bei hydraulischen Servolenkeinrichtungen, welche ein mit einem Lenkrad in Wirkverbindung stehendes Betätigungsglied

   sowie ein gegenüber dem Betätigungsglied relativ bewegbares, mit einem mit Arbeitsräumen versehenen Servomotor sowie den zu lenkenden Rädern 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 Druckmittelquelle oder einem Ablauf verbindet und wobei auf das Betätigungsglied 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 mittels eines
   DruckbegrenzungsventiIs nur noch einen Druck von im wesentlichen konstanter Größe fühlen, wobei jeder Reaktionsraum mit dem zugehörigen Arbeitsraum über eine Drosselstelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Arbeitsraum (21 und 22) und Reaktionsraum (27 und 28) zwei Drösseistellen (25, 26 und 30, 31) in Reihe geschaltet sind und der Strömungspfad
   (Leitung 32 und Leitung 34) zum Druckbegrenzungsventil (37)
   zwischen den zwei Drosselstellen (25, 26 und 30, 31) abzweigt.

   509840/0499

   Leerseite