DE3411261A1

DE3411261A1 - Hydraulische, zweistufige betaetigungseinrichtung fuer einen servomotor

Info

Publication number: DE3411261A1
Application number: DE19843411261
Authority: DE
Inventors: Bohumil Dipl.-Ing. Brünn/Brno Polá&ccaron;ek
Original assignee: ZAVODY TEZKEHO STROJIRENSTVI
Current assignee: ZAVODY TEZKEHO STROJIRENSTVI
Priority date: 1983-04-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1984-10-31
Also published as: BG45600A1; CS235845B1; SU1572902A1

Description

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN - DIPL.-ΙΝβ. W- LEHN DlPL-INe. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIR-INQ. K. GDRa DIPL-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

Zävody tezkeho strojirenstvi

V^zkumn^ üstav stavebnich a zemnich stroju, Brno (CSSR)

Hydraulische/ zweistufige Betätigungseinrichtung für einen Servomotor

Die Erfindung betrifft eine hydraulische, zweistufige Steuereinrichtung eines Servomotors, die besonders für die Lenkung von Fahrzeugen, bei der dieser zusammen mit einem weiteren Hydromotor von einer gemeinsamen Hydropumpe gespeist wird, bestimmt ist.

Es sind viele Steuereinrichtungen dieser Art bekannt. Zum Beispiel wird bei der Einrichtung nach DE-OS 27 23 490 und 27 36 463 eine Steuereinheit benützt, die ein Schieberventil, eine Steuerpumpe, eine regelbare Blende und einen Lastsignalkanal enthält. Die Steuereinheit steuert die zweite Stufe,.nämlich einen Stromverstärker, in dem der Steuerstrom auf den gesamten Strom ergänzt wird, der zum Servomotor geleitet wird.. Die Steuereinheit .und auch der Stromverstärker werden von einer Hydropumpe über ein Prioritätsventil lastunabhängig gespeist. Die Proportionalität beider Ströme wird hier durch druckbetätigte Steuer- und Arbeitsventile gewährleistet, die geometrisch ähnliche Strömungsöffnungen, genaue Federn und dieselbe Druckdifferenz auf beiden öffnungen haben, die durch eine Druckwaage gesichert ist. Die Einrichtung besteht aus einer großen Anzahl von Steuerrückschlagventilen, einer Druckwaage, einer Anzahl von genauen Federn, Rückschlagventilen und Düsen. Eine derartige Einrichtung hat

auch sehr komplizierte Strömungskanäle, die zu beträchtlichen Stromdruckverlusten führen. Sie ist kompliziert, kostspielig und dadurch unzuverlässig im Betrieb.

Bei einer neueren, vervollkommneten Einrichtung nach · DE-OS 2 932 847 sind die Druckwaage, der Verstärkerund das Steuerventil als eine einzige Schiebereinheit ausgeführt, der ein 3-Wege-Stromregelventil (Stromverteiler-Prioritätsventil) und eine spezielle Dosiersteuerpumpe mit schaltbarer Blende .und einem Signalkanal zugeordnet ist. Das 3-Wege-Stromregelventil, das nicht der Ablaufdrosselung aus dem Servomotor angepaßt ist, erfordert bei Lenk-Servomotoren, auf die laufend Wechselkräfte wie in der Bewegungsrichtung, so auch in der Gegenrichtung (sogenannte negative Last) wirken, beträchtliche zusätzliche Drosselung durch die Schieberkanten oder durch zusätzliche Bremsventile, damit der Lenk-Servomotor stabil arbeiten kann. Die. angeführte Einrichtung ist immer noch verhältnismäßig kompliziert mit komplizierten Kanälen und mit ziemlich beträchtlichen Energieverlusten durch die Flüssigkeitsdrosselung.

Es ist eine hydraulische Einrichtung nach US-PS 3 561 488 mit einem Schieber (oder Schiebern) bekannt, der auf seinem Umfang Paare von Austrittsöffnungen hat, von denen die kleineren öffnungen an den Steuerkreis und die größeren öffnungen an den Arbeitskreis angeschlossen sind. Der Steuerkreis ist aus einem Steuerschieber oder einem System Klappe zwei Düsen und mindestens zwei Drosseln gebildet. Die

Einrichtung wird von einer Quelle - Hydropumpe mit konstantem Druck - gespeist und dient nur zur Steuerung eines Hydromotors. Entsprechend dem Eintrittssignal verstellt sich der Steuerschieber oder die Klappe und durch die entstandene Druckdifferenz verstellt sich der Hauptschieber, der den Strom zu dem Hydromotor steuert. Die Einrichtung erlaubt vor allem keine Mengenabmessung, da dies weder der Steuerschieber noch die Steuerklappe ermöglicht. Weil die Einrichtung einer Quelle mit konstantem Druck angepaßt ist, wird alle Energie der Quelle verbraucht, auch wenn sich der Verbraucher nicht bewegt und deshalb keine Energie benötigt. Die Einrichtung ist auch nicht zur Ablaufdrosselung eines Hydromotors, und

15' dadurch zum Auffangen der richtungswechselnden Kräfte, die auf die Servomotoren der Fahrzeuglenkung wirken, angepaßt.

Es ist auch ein hydraulischer Verstärker (DE-OS 2 941938) für einen Hydromotor bekannt, der einen einzigen Schieber mit Steuer- und Arbeitsöffnungen an denselben Schieberbunden enthält, der mit Hilfe von Federn in den Stirnbetätigungsräumen in der Mittellage gehalten wird, die durch Steuerleitungen mit der manuell betätigten Steuerhydropumpe verbunden sind. Jede Arbeitsleitung und auch jede Steuerleitung sind mit der Hydropumpe über Rückschlagventile verbunden, mit denen man verschiedene Druckverluste in den Steuer- und Arbeitskanälen so eliminieren sollte, daß die Drücke in den Steuer- und auch Verstärkeröffnungen ungefähr gleich sind und sich nicht viel vom Druck in dem Verdrängungsraum der Hydropumpe unterscheiden. Die Hauptnachteile dieses Verstärkers sind, daß er nicht mehrere

Verbraucher, als einen Hydromotor, gleichzeitig speisen kann und während des Betriebes - wenn der Schieber aus der Mittellage verschoben ist - mit dem Maximaldruck der Hydropumpe arbeitet, auch wenn der Hydromotor nur einen kleinen Druck benötigt. Die Funktion des Verstärkers setzt relativ kleine Druckdifferenzen auf den Rückschlagventilen voraus, also schwache Federn, was aber wieder das Risiko des Klemmens erhöht und dadurch eine Störung der Funktion des ganzen Verstärkers hervorrufen kann. Die Funktion des Verstärkers setzt voraus, daß auf der manuell betätigten Steuerhydropumpe immer eine positive Druckdifferenz (+ Δ P3) entsteht; in Wirklichkeit ist diese Druckdifferenz während des Betriebs sehr veränderlich

15' und kann auch Negativwerte erreichen.

Die komplizierte Gliederung aller angeführten Einrichtungen verschlechtert ihre dynamischaiEigenschaften und erniedrigt die Betriebszuverlässigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuereinrichtung des beschriebenen Types zu schaffen, bei der alle Funktionen, nämlich Stromregelung, Druckverstärkung und Lastbremsen, mit einer kleinen Anzahl von Bestandteilen, mit kleinen Druckverlusten über die Flüssigkeitsdrosselung und mit maximaler Betriebszuverlässigkeit gesichert sind.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Steuereinrichtung gelöst.

Die angeführten Nachteile werden danach erfindungsgemäß durch eine Einrichtung beseitigt, bei der das

Schieberventil, der Stromverstärker und die Last-Drosseln als eine einfache Schiebereinheit ausgebildet sind, wobei die Verstärkeröffnungen des Schiebers mit dem Primärausgang des Stromverteilers, und die Steueröffnungen mit den Steuerkanälen der Steuerstufe und die Verbraucherkanäle mit dem Servomotor verbunden sind. Die Betätigungsräume sind durch Abzweige mit den Steuerleitungen verbunden und mittels der Signalkanäle neben den Verbrauchskanälen angeschlossen. Einerseits von den Verbrauchskanälen sind die Stromverstärker - die als nebeneinander liegende Verstärker- und Steueröffnungen ausgebildet sind andererseits die Last-Drosseln angeordnet. Die Lastdrosseln sind als ständig mit dem Tankkanal verbun-

15' dene Drosselöffnungen ausgebildet.

Da die verlangte Funktion durch eine Schiebereinheit gesichert ist, arbeitet die Einrichtung exakt und ohne störende Zeitverzögerung und ist auch wesentlich weniger als andere komplizierte Einrichtungen dieser Art gegen verschiedene Störungseinflüsse, wie z.B. Unreinheiten, empfindlich. Nachdem die Regelvorgänge durch eine kleine Anzahl von Steueröffnungen gesichert sind und die Verbindungskanäle einfach und kurz sind, sind auch die Druckverluste durch die Drosselung des Flüssigkeitsstromes relativ klein. Man kann leicht einen beliebig großen Stromverstärkungskoeffizienten gewährleisten, z.B. von 2 bis 50. Die Einrichtung ist sehr kompakt, d.h. mit niedrigen Ansprüchen auf Raum und mit relativ kleinem Gewicht, woraus ein sehr günstiges Verhältnis der Ubertragungsleistung zum Gewicht resultiert.

Der Erfindungsgegenstand ist schematisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 das Prinzip des Erfindungsgegenstandes, 5

Fig. 2 eine Alternative des Prinzips des Erfindungsgegenstandes mit einer Regelhydropumpe,

Fig. 3 eine Alternative des Prinzips des Erfindungsgegenstandes mit einer Steuerstufe mit einem

Signalkanal, und

Fig. 4 das Prinzip der Erfindung in der schematischen Konstruktionsdarstellung im Längsdurchschnitt.

Die hydraulische, zweistufige Steuereinrichtung des Servormotors, besonders zur Lenkung der Fahrzeuge in der Ausführung nach Fig. 1 der Erfindung, besteht aus einer Steuerstufe 1, die ein Steuerventil 2 und eine mit diesem gekuppelte Dosierpumpe 3 enthält, die mit dem Lenkrad 4 verbunden ist, und aus einer Verstärkerstufe 11, die ein Schieberventil 12 und einen Stromverteiler 35 enthält. Das Steuerventil 2 weist einen Eintrittskanal 5, einen Tankkänal 6 und zwei Steuerkanäle 7, 7¹ auf. Das Schieberventil 12 der Verstärkerstufe 11 umfaßt die Stromverstärker 13, 13' und die Lastdrosseln 16, 16' und bildet eine Schiebereinheit mit Steueröffnungen 14, 14" und Verstärkeröffnungen 15, 15'. Beide Stufen, nämlich die Steuerstufe 1 und die Verstärkerstufe 11, zusammen mit einem eventuellen Sekundärverbraucher 31, der durch ein Sekundärwegeventil 32 und einen Sekundärhydrornotor 33 repräsentiert wird, sind von der gemeinsamen Hydropumpe

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über den Stromverteiler 35 gespeist. Der Stromverteiler 35 ist über den Pumpenzweig 36 mit der Hydropumpe 34, über den Primäraustritt 37 mit dem Zuflußkanal 17 der Verstärkerstufe 11 und durch den Zuflußkanalzweig 17' mit dem Eintrittskanal 5 der Steuerstufe 1 und durch den Sekundäraustritt 39 mit dem Sekundärverbraucher 31 verbunden. Der Stromverteiler 35 hat einen Federbetätigungsraum 40 mit einer Feder 41, der mittels einer Signalleitung, in der eine Düse 43 ist, und mittels eines Wechselventils 44 mit den beiden Steuerleitungen 8, 8' verbunden ist, und einem gegenüberliegenden Betätigungsraum 45, der über den Zuflußzweig 38 mit dem Primäraustritt verbunden ist. An den Federbetätigungsraum 40 kann noch ein kleines Überdruckventil 46 angeschlossen werden, das den Druck im Betätigungsraum 40 und dadurch auch im Primäraustritt 37 begrenzt. Die Tankleitung 47 der Steuerstufe 1, die Tankleitung 48 des Schieberventils 12, die Tankleitung 49 des überdruck-Ventils 46 des Stromverteilers 35 und die Tankleitung 50 des Sekundärwegeventils 32 werden in den Tank 51 geführt. Der Stromverteiler 35 hat Drosseln 52 und 53, die den Strom aus dem Pumpenzweig 36 in den Primäraustritt 37 und den Sekundäraustritt 39 teilen und die Richtung des Durchflußstromes regeln.

Die hydraulische, zweistufige Steuereinrichtung des Servomotors 21 in der Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 dadurch, daß anstatt der Hydropumpe 34 mit konstantem geometrischen Volumen, hier die Regelhydropumpe 34' mit einem veränderlichen geometrischen Volumen verwendet wird, und das Sekundärwegeventil 32" des Sekundärverbrauchers

-f-L

COPY

Verdrehen im Körper 24 kommen kann. Der Grundteil des Stromverteilers 35 ist ein Verteilerschieber 61 in der Öffnung 60 des Körpers 24, um den herum die Rundaussparungen 437 und 4 39 angeordnet sind. Dort beginnt die Rundaussparung 437 und koinzidiert mit dem Primäraustritt 37, aus dem der Zuflußkanal 17 und auch sein Abzweig 17' geführt wird. Die Rundaussparung 4 39 ist verbunden und koinzidiert (funktionell) mit dem Sekundäraustritt 39. Der Verteilerschieber 61 hat eine Mittelrundaussparung 66, die an dem Pumpenzweig 36 beginnt. Seitlich der Rundaussparung 66 des Verteilerschiebers 61 sind Drosselöffnungen 452, 453, die zusammen mit den Wänden der Rundaussparungen 437, 439 Drosseln 52, 53 des Stromverteilers 35 bilden (Fig. 1, 2, 3).

15" Die Öffnung 60 ist mit Deckeln, nämlich dem linken Deckel 71 und dem rechten Deckel 72, abgedeckt, die den Federbetätigungsraum 40 und den gegenüberliegenden Betätigungsraum 45 begrenzen. Die Steuerleitungen 8, 8' sind mittels eines einfachen, z.B. Kugelwechselventil's44, und einer eine Düse 43 enthaltenden Signalleitung 42 mit dem Federbetätigungsraum 4 0 verbunden. Im linken Deckel 71 ist ein kleines Überdruckventil eingebaut, das aus einem Kegel mit einer Feder besteht, der mit seiner Eingangsöffnung an den Federbetätigungsraum 4 0 und mit der Tankleitung 49 an den Tank 51 an-• geschlossen ist.

Ist das Lenkrad 4 im Stillstand, nimmt das Steuerventil 2 seine Mittelstellung 0 ein, in der es beide Steuerkanäle 7, 7¹ mit dem Tankkanal 6 durchschaltet. Infolgedessen sind die Drücke in den Steuerleitungen 8, 8' und in den mit diesen verbundenen Betätigungs-

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räumen 25, 25' ausgeglichen und das Schieberventil 12 nimmt durch die Wirkung der Zentrierfedern 26/ 26' seine Mittelstellung O ein, in der der Zuflußkanal 17, der Tankkanal 18 und die Verbrauchskanäle 19, 19' und die Signalkanäle 29, 29" gegeneinander getrennt sind. Damit ist die Stellung des Servomotors 21, der einen nicht eingezeichneten Lenkmechanismus steuert, arretiert. Im Federbetätigungsraum 40 des Stromverteilers 35, der mittels der Signalleitung 42, des Wechselventils 44, der Steuerleitungen 8, 8' und des Steuerventils 2 mit dem Tankkanal 6 verbunden ist, besteht ein niedriger Abfalldruck. Durch den Druck im gegenüberliegenden Betätigungsraum 45, der über den Zuflußzweig 438 mit dem Primäraustritt 37 verbunden ist, wird der Stromverteiler 35 gegen die Federkraft 41 in der Stellung 0 gehalten, in der der von der Hydropumpe 34 gelieferte gesamte Strom über den Sekundärausgang 39 zum Sekundärverbraucher 31 abfließt. Wird das Lenkrad 4 nach rechts gedreht, stellt sich das Steuerventil 2 in die Stellung R ein (siehe Fig. 1 und 4); dabei nimmt die Dosierpumpe 3 die Flüssigkeit aus dem Zuflußkanalzweig 17' ab, mißt sie und befördert sie über den Steuerkanal 7 und die Steuerleitung 8 in den linken Betätigungsraum 25 des Schieberventils 12 und weiter über das Wechselventil und die Signalleitung 42 in den Federbetätigungsraum des Stromverteilers 35. Dadurch werden das Schieberventil 12 in die Stellung R und der Stromverteiler in die Stellung I umgestellt. Die Flüssigkeit von der Hydropumpe 34 fließt aus dem Primäraustritt 37 des Stromverteilers 35 in beide Stufen 1 und 11 der

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Steuereinrichtung des Servomotors 21 und ein Überschuß fließt über den Sekundärausgang 39 zum Sekundärverbraucher 31. Ein Steuerstrom q, der von der Dosierpumpe 3 abgemessen wird und den diese über den Steuerkanal 7 und die Steuerleitung 8 liefert, fließt über die Steueröffnungen 14 mit einer momentanen Durchströmungsfläche a in den Verbrauchskanal 19 zur Rundaussparung 419. Ungefähr gleichzeitig öffnen sich die Verstärkeröffnungen 15 gegen den Verbrauchskanal 19 (seiner Rundaussparung 419) mit der gesamten Durchströmungsfläche A, durch die aus dem Zuflußkanal 17, der Radialöffnungen 17", dem konzentrischen Längskanal 17"' ein Arbeitsstrom Q fließt. Beide Ströme, nämlich der Steuerstrom q und der Arbeitsstrom Q, vereinigen sich im Verbrauchskanal 19 (seiner Rundaussparung 419) in einen gesamten Strom Q„ = Q + q, der in den Servomotor 21 gefördert wird. Ungefähr gleichzeitig mit den Steueröffnungen 14 und den Verstärkeröffnungen 15 schaltet sich mittels des Signalkanals 29' (seiner Lokalaussparung 429' im Schieber 23) momentan der Austrittsbetätigungsraum 25' mit dem Verbrauchskanal 19 (429) ein. Aus dem Verbrauchskanal 19 zweigt sich ein vernachlässigbar kleiner Signalstrom Q ab, dessen Momentan-Große von der Größe der Drosselblende 27' und von dem Momentan-Druck im Verbrauchskanal 19 bestimmt ist. Auf diese Weise überträgt sich der Belastungsdruck in den Passivbetätigungsraum 25": darum muß der Druck im Eintrittsbetätigungsraum 25 und auch in der Eintritts-Steuerleitung 8 größer sein, damit die Wirkung der Zentrierfeder 26' (event. 26 Fig. 4) sowie die Wirkung der hydrodynamischen Kräfte aller Flüssigkeitsströme auf

den Schieber 23 überwunden werden. Der Stromverteiler 35 - sein Verteilerschieber 61 - wird rechtsseitig mit dem Druck von dem Zuflußkanal 17, 17' und linksseitig mit dem Druck von der Eintrittssteuerleitung 8 oder 8¹ beaufschlagt. Der Stromverteiler 35 - unabhängig von dem Belastungsdruck im Servomotor 21 und auch vom Druck im Sekundärverbraucher 31 - teilt den gesamten Strom von der Hydropumpe 34 auf in den Strom in beide Stufen 1, 11 der hydraulischen 2-stufigen Steuereinrichtung und in den Strom zum Sekundärverbraucher 31. Dabei hat die hydraulische, zweistufige Steuereinrichtung immer volle Priorität. Die Feder 41 und teilweise auch die hydrodynamischen Kräfte wirken auf den Verteilerschieber 61 des Stromvertei-

15· lers .35 und bestimmen auch den sogenannten Vorspannungsdruck P_v, das heißt die Druckdifferenz, um die der Druck im Primäraustritt 37 (im Zuflußkanal 17 oder 17') größer als der Druck im Servomotor 21 ist. Ein Teil dieses Vorspannungsdruckes P in den Kanälen und Leitungen zwischen dem Primärausgang 37 und dem Servomotor 21 geht in den Steueröffnungen 14, 14' und den Verstärkeröffnungen 15, 15' verloren. Weil die Kanäle und Leitungen, über die der Steuerstrom q fließt, gewöhnlich beträchtlich verschieden von den Kanälen sind, über die der Arbeitsstrom Q fließt, ist die Druckdifferenz P = f(x) auf den Steueröffnungen 14, 14' gewöhnlich verschieden von der Druckdifferenz P- = f(x) auf den Verstärkeröffnungen 15, 15'. Bei bekannten Einrichtungen ist deshalb üblicherweise in den Weg wenigstens eines der Ströme q,Q, meistens dem Arbeitsstrom Q, eine Druckwaage einzuschalten, die die Druckdifferenzen vor den Steuer- 14, 14' und Verstärkeröffnungen 15, 15' auf denselben Wert ausgleicht. Da die

Druckwaage die Ansprüche auf Raum und Kostenaufwand steigert und einen Teil der Druckenergie, die man rationaler ausnützen kann, verbraucht, wird sie bei der Einrichtung nach der Erfindung nicht benötigt. Einen ständigen Koeffizienten i der Proportionalität des Arbeitsstromes Q und des Steuerstroms q, also i = ^=4—r- =· konst., erreicht man hier dadurch,

<3 \2C

daß die Durchströmungsflächen (A, B) der Verstärkeröffnungen 15, 15' und die Durchströmungsflächen (a, b) der Steueröffnungen 14, 14' den im Betrieb entstehenden Druckdifferenzen P_R und P, angepaßt sind, und eventuell auch den Strömungskoeffizienten der angeführten Öffnungen. Die Bezeichnungen (A, a,oc) beziehen sich auf die Öffnungen 15, 14 - des linken Endes des Schiebers 23 des Schieberventils 12 und die Bezeichnungen (B, b, ß) beziehen sich auf die Öffnungen 15", 14' des rechten Endes des Schiebers 23 des Schieberventils 12. Die angeführten Beziehungen kann man kurz mathematisch ausdrücken:

^QA ^K'^AcI

¹⁰⁰ -t -^w ^=konst>l

iß = Tr- = - = konst:
^b

iOC, ip - Koeffizienten der Strömungsproportionalität A - momentane Durchströmungsfläche der Verstärkeröffnungen 15

B - momentane Durchströmungsflache der Verstärkeröffnungen 15'

a - momentane Durchströmungsfläche der Steueröffnungen 14

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b - momentane Durchströmungsfläche der Steueröffnungen 14 '

P - Druckdifferenz auf den Verstärkeröffnungen P - Druckdifferenz auf den Verstärkeröffnungen 15' ρ - Druckdifferenz auf den Steueröffnungen 14 ρ . - Druckdifferenz auf den Steueröffnungen 14' K - Koeffizient des Durchflusses der Verstärkeröffnungen 15, 15'
k - Koeffizient des Durchflusses der Steueröffnungen 14, 14'

Die Einrichtung nach der Erfindung kann man ohne große Schwierigkeiten, nur mit verschiedener Zahl oder verschiedener Größe der Verstärkeröffnungen 15 auf der

15' linken Seite gegen die Verstärkeröffnungen 15' auf der rechten Seite des Schieberventils 12 den verschiedenen geometrischen Volumen und Hubvolumen des geradlinigen Servomotors 21 mit einer einseitigen Kolbenstange anpassen. Zum Beispiel ist bei einem Servomotor mit einer Kolbenstange mit Durchmesser d, der Hälfte des Durchmessers des Zylinders D, das Verhältnis der Flächen und Hubvolumen:

5? = 3

2 ' D ^{2 1} - °'²⁵

^D - (f) ■

Man kann im Schieberventil 12 z.B. auf der rechten Arbeitsseite 4 Verstärkeröffnungen 15' und auf der linken Seite drei Verstärkeröffnungen 15' ausführen und damit eine gleiche Drehzahl des Lenkrades nach rechts

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und auch nach links gewährleisten. Bei der Bewegung nach rechts wird die Flüssigkeit aus der rechten Austrittsseite des Servomotors 21 durch den Verbrauchskanal 19' über die Drossel 16' des Schieberventils 12 in den Tankkanal 18 gedrängt. Die Durchströmungsflächen (C, D) der öffnungen den Drosseln 16, 16' sind hinsichtlich der Durchströmungsflächen (A, B, a, b) der Verstärkeröffnungen 15, 15' und der Steueröffnungen 14, 14' passend dimensioniert und öffnen sich ungefähr gleichzeitig mit ihnen. Bei einer positiven Belastung, d.h. einer Belastung gegen die Bewegungsrichtung des Servomotors 21, ist die Drosselwirkung der Drosseln 16, 16' verhältnismäßig klein. Bei einer negativen Belastung, d.h. einer Belastung in der Bewegungsrichtung des Servomotors 21, ist in der momentanen Zufluss-Steuereinrichtung 8, 8' und im ihr zugehörigen Betätigungsraum 25, 25' der Druck etwas niedriger.· als bei einer positiven Belastung, so daß der Schieber 23 etwas weniger aus der Mittellage geschoben wird. Infolgedessen ist die Drossel 26, 26' auf der Ablaufseite des Servomotors 21 weniger geöffnet und der ablaufende Flüssigkeitsstrom wird mehr gedrosselt. Die Funktion des Schiebers 23 ist in diesem Falle analog, wie die Funktion des druckgesteuerten Rückschlagventils. Weil alle Funktionen, nämlich die Flüssigkeitsverteilung, Stromverstärkung, übertragung des Lastsignals und auch die Drosselung des Ablaufstromes vom Servomotor 21 nur mit einem einzigen Schieber 23 im Körper 24 gesichert sind, verlaufen alle Regelvorgänge (Anläufe, Nachläufe) ohne störende Zeitverzögerung. Die Einrichtung nach

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der Erfindung neigt infolgedessen wenig zu instabilem/ schwingenden Verhalten.

Die Einrichtung in der Ausführung nach Fig. 2 der Erfindung arbeitet ähnlich wie die Einrichtung nach Fig. T, jedoch mit folgendem Unterschied:

Wenn weder der Servomotor 21, noch der Sekundärhydromotor 33 arbeiten, ist in beiden Signalleitungen 42, ein niedriger Ablaufdruck.Infolgedessen wird die Regelhydropumpe 34' auf ein kleines geometrisches Volumen geschaltet, das zur Deckung der Leckverluste genügt. Wenn einer der Verbraucher, nämlich Servomotor 21,oder Sekundärhydromotor 33, arbeitet, stellt sich die Regelhydropumpe 34' auf ein geometrisches Volumen ein, das der Flüssigkeitsentnahme des tätigen Verbrauchers entspricht. Wenn beide Verbraucher gleichzeitig arbeiten, stellt sich die Regelhydropumpe 34' durch das Signal mit höherem Druck aus der Signalleitung oder 53 auf einen Durchfluß ein, der der Entnahme beider Verbraucher entspricht und durch den Stromverteiler 35 proportional den Bedürfnissen beider Verbraucher verteilt wird. Dabei arbeitet die Regelhydropumpe 34' mit dem Druck des mehr, belasteten Verbrauchers.

Die Einrichtung in der Durchführung nach Fig. 3 arbeitet ganz ähnlich wie die Einrichtung nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß das Signal zum Steuern des Stromverteilers 35 aus einem fünften Kanal, einem Signalkanal 22 der Steuerstufe 1' abgenommen wird.

Eine Reihe anderer Ausführungen des Erfindungsgedankens kann leicht durch Kombinationen der abgebilde-

, " -^:- ^: ■-"-" -' 341126

, - 22 -

deten Darstellungen geschaffen werden. Z.B. muß das Signal zur Betätigung des Stromverteilers 35 nicht aus den Steuerleitungen 8, 8' über das Wechselventil j 44 gewonnen werden, sondern kann direkt aus dem

j 5 Schieberventil 12 mittels der Kanten des Schiebers 23 j gewonnen werden. Die Ausführung der Kanäle und öff-

nungen der Verstärkerstufe kann von der schemati-

- sehen Konstruktionsdarstellung verschieden ausgeführt

sein, soweit damit eine der schematischen Darstellungen des Erfindungsprinzips oder ihrer Kombination

erreicht wird. Die in die Aussparungen 429, 429' : mündenden Signalkanäle 29, 29' können mit relativ

großen Toleranzen hergestellt werden, ohne die Steuerfunktionen zu beeinflussen.

. A3 .ν

- Leerseite -

Claims

HOFFMANN· EITLE & PARTNER 34*] 1261

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

D1PL.-INQ. K. FOCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS . DIPLMNQ. K. QORG

DIPU-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

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Brno (CSSR)

Hydraulische, zweistufige Betätigungseinrichtung für einen Servomotor

Patentansprüche:

/!.Hydraulische, zweistufige Steuereinrichtung eines Servomotors, insbesondere zum Lenken von Fahrzeugen, mit einer Steuerstufe, die ein Steuerventil und eine Dosierpumpe enthält, die im Zusammenhang mit der Befehlseinrichtung arbeitet, sowie mit einer Verstärkerstufe, die einen Verstärkerschieber, der einen durch gleichzeitig geöffnete Verstärker- und Steueröffnungen gebildeten Stromverstärker enthält, wobei die Eintrittsöffnungen der Steuer- und auch der Verstärkerstufe sich an eine Pumpe über einen lastunabhängig arbeitenden Stromverteiler anschliessen, der unabhängig von der Belastung arbeitet, und ihre Äustrittsöffnungen zur gemeinsamen Speisung des Servomotors verbunden sind, dadurch g e k e η η zeichnet, daß sie als ein Stromverstärker ausgebildet ist, der ein Schieberventil (12), die Stromverstärker (13, 13') und die Drosseln (16, 16') umfaßt, und daß der Stromverstärker als eine Schiebereinheit ausgebildet ist, die einen Schieber (23) in einem Körper (24) enthält, wobei die Verstärkeröffnungen (15, 15') des Schiebers (23) über einen

Zuflußkanal (17, 17', 17") mit dem Primäraustritt (37) des Stromverteilers (35) verbunden sind, die Steueröffnungen (14, 14') über die Steuerleitungen (8, 8") mit den Steuerkanälen (7, 7¹) der

Steuerstufe (1) verbunden sind, die Verbrauchskanäle (19, 19¹) mit dem Servomotor (21) verbunden
sind, die Betätigungsräume (25, 25") durch die Abzweige (9, 9¹) mit den Steuerleitungen (8, 8¹)
verbunden sind, und die Signalkanäle (29, 29')

mit einem Ende in die Betätigungsräume (25, 25')
und mit dem anderen Ende neben den Verbrauchskanälen (19, 19¹) münden, wobei ferner die Stromverstärker (13, 13") als nebeneinander liegende
Verstärkeröffnungen (15, 15') und Steueröffnungen (14, 14') ausgebildet sind, die in Gruppen (15, 14, und 15', 14') an den einen Seiten der Verbrauchskanäle (19, 19') angeordnet sind, und die Lastdrosseln (16, 16'), die dauernd mit dem Tankkanal (18) verbunden sind, als Drosselöffnungen (416,

416') ausgebildet sind, die an den anderen Seiten derselben Verbrauchskanäle (19, 19') angeordnet
sind.
2. Hydraulische, zweistufige Steuereinrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet-, daß die Durchströmungsflächen (A, B) der Verstärktiröffnungen (15, 15') und die Durchströmungsflächen (a, b) der Steueröffnungen (14, 14') von beliebiger Form sind und miteinander mittels einer
Beziehung betreffend einen ständigen Koeffizienten der Strömungsproportionalität (i) verbunden sind, der durch ein Verhältnis des Arbeitsstromes Q_A und des Steuerstromes Q_a, resp. Q_B und Q_fa gebildet ist, wobei der Koeffizient (i) konstant und immer größer als 1 ist.

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3. Hydraulische zweistufige Steuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet / daß die Koeffizienten der Strömungsproportionalität (io6/ iß) der Stromverstärker (13, 13') voneinander verschieden und im gleichen Verhältnis wie die geometrischen Volumen (V₁, V₂) des Servomotors (21) zueinander stehen.
4. Hydraulische zweistufige Steuereinrichtung nach

Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberventil (12) sich bei Stillstand der Steuerstufe (1) in der Mittelstellung 0 befindet, in der es alle Kanäle (17, 18, 19, 19¹, 29, 29') gegeneinander trennt, während bei Tätigkeit der Steuerstufe (1) abhängig von der Befehlsrichtung es sich entweder in der Arbeitslage (R), in der der Eintrittsverbrauchskanal (19) gleichzeitig mit der Steueröffnung (14), mit der Verstärkeröffnung (15) und mit dem Signalkanal (29) verbunden ist, während der Austrittsverbrauchskanal (19) mit der Drossel(16') verbunden ist, oder in der Arbeitslage L befindet, in der der Eintrittsverbrauchskanal (19¹) gleichzeitig mit der Steueröffnung (14'), mit der.Verstärkeröffnung (15¹) und mit dem Signalkanal (29) verbunden ist, während der Austrittsverbrauchskanal (19) mit der Drossel (16) verbunden ist.
5. Hydraulische zweistufige Steuereinrichtung nach Anspruch 1,2 und 4 bzw. 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbetätigungsraum (40)

des Stromverteiler (35) mittels eines Wechselventils (44) mit beiden Steuerleitungen (δ, 8¹) verbunden ist und der gegenüberliegende Betätigungsraum (45) mit dem Primäraustritt (37) des Strom-Verteilers (35) verbunden ist.
6. Hydraulische zweistufige Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4 bzw. 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Federbetätigungsraum (40) des Stromverteilers (35) durch die Signalleitung (42) mit dem Signalkanal (22) der Steuerstufe (1) verbunden ist und der gegenüberliegende Betätigungsraum (45) mit dem Primäraustritt (37) des Stromverteilers (35) verbunden ist.
7. Hydraulische zweistufige Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, 5 oder 6,bzw. 3, dadurch gekennzeichnet , daß in der Signalleitung (42) eine Düse (43) ist.
8. Hydraulische zweistufige Steuereinrichtung nach Anspruch 1, 2, 4, 5, oder 6 bzw. 3, 7, dadurch gekennzeichnet , daß an den Federbetätigungsraum ('4O) des Stromverteilers (35) ein überdruckventil (46) angeschlossen ist.