DE956200C - Hydraulische Servovorrichtung fuer die Betaetigung der Steuerung von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Bei der Steuerung von Fahrzeugen wird die Bewegung des Steuerrades über ein Hebelsystem oder ein Getriebe auf die zu steuernden Räder übertragen. Bedient man sich zu dieser Übertragung einer hydraulischen Servovorrichtung, dann werden durch das Steuerrad zunächst Ventile gesteuert, die ihrerseits den Kolben eines Hydraulikzylinders mit Druckflüssigkeit beaufschlagen. Der Kolben oder der Zylinder ist gelenkig an der Karosserie des Fahrzeuges aufgehängt und mit den zu steuernden Rädern gekuppelt.

Die Erfindung bezieht sich auf derartige bekannte hydraulische Servoeinrichtungen für die Betätigung der Steuerung von Fahrzeugen, bei der die Steuerradbewegung über ein mechanisches Gestänge auf die zu lenkenden Räder in beiden Lenkrichtungen den gleichen Hilfskraftdruck ausübt und auf federbelastete Ventile einwirkt, welche die Druckmittelzufuhr zu dem beiden durch einen Kolben voneinander getrennten Kammern eines mit den zu steuernden Rädern gekuppelten Zylinders regeln und welche durch Nocken des gleichen Betätigungshebels gesteuert werden, die in verschiedener Entfernung vom Schwenkpunkt dieses Hebels angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend gekennzeichneten hydraulischen Servo-

vorrichtungen konstruktiv zu vereinfachen. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Verhältnis der Entfernungen der Ventilbetätigungsnocken vom Schwenkpunkt des Betätigungshebels mit dem Verhältnis der Größe der in den beiden, jeweils einem Ventil zugeordneten Kammern des Betätigungszylinders wirksamen Flächen des Kolbens übereinstimmt. Durch die mit dem Nocken des Betätigungshebels durch Federdruck kraftschlüssig verbundenen Ventilkolben wird auf den Betätigungshebel in an sieh bekannter Weise der Reaktionsdruck der Druckflüssigkeit ausgeübt, nachdem deren Flußrichtung durch jeweils eins der Ventile gesteuert worden ist. Die Ventile und das Schwenklager des Betätigungshebels sind in einem in an sieh bekannter Weise an den Zylinder der hydraulischen Betätigungsvorrichtung angeflanschten Gehäuse angeordnet. Jedes Ausschwenken des Betätigungshebels aus seiner neutralen Stellung hat in an sich bekannter Weise die Verschiebung eines Ventilkolbens und damit eine Druckverstärkung in einer Kammer des Zylinders der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zur-Folge. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt.

Fig. ι zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch die Achse des Zylinders der hydraulischen Betätigungsvorrichtung; in

Fig. 2 ist — teilweise im Schnitt — eine Ansicht der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung veranschaulicht, welche senkrecht zu der in Fig. 1 dargestellten Ansicht steht.

Der Zylinder 10 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung ist auf der einen Seite" durch dasVentU-gehäuse 11 und auf der anderen Seite durch den Zylinderkopf 12 abgeschlossen, welcher in seiner veranschaulichten Stellung durch eine Schraubkappe 13 gehalten ist. Das Ventilgehäuse 11 ist mit einem Zapfteil versehen, welcher in die Bohrung des Zylinders 10 hineinragt und dort mittels eines Dübels 14 und eines Schraubriinges 15 gehalten ist. Das andere Ende des Ventilgehäuses ist durch eine Endplatte 16 abgeschlossen, die nach der vom Zylinder 10 abgewandten Seite einen Hals 17 aufweist, auf dem die Muffe 18 eines Kugelgelenkes aufgeklemmt ist. Der Kugelbolzen 19 dieses Gelenkes wird mit einem Hebel des Steuergetriebes des Fahrzeuges gekuppelt.

Der Kolben 21 des Betätigungszylinders 10 ist mit einer Kolbenstange 22 gekuppelt, die durch den Zylinderkopf 12 und die Schraubkappe 13 hindurchragt und gegen diese Teile abgedichtet ist. Die Kolbenstange 22 ist gelenkig an einem Karosserieteil des Fahrzeuges aufgehängt. Durch relative Ver-Schiebung des Zylinders 10 gegenüber dem Kolben 21 wird ein Steuerhebel verschwenkt und dadurch eine Steuerbewegung auf die Fahrzeugräder ausgeübt.

In eine seitliche Öffnung des Getriebegehäuses 11 ist ein geteiltes kugeliges Lager 22_a für den Ventilbetätigungshebel 23 eingesetzt und dort in bekannter Weise fixiert. Die beiden Bohrungen 24, 25 im Ventilgehäuse 11 liegen zu beiden Seiten des Betätigungshebels 23 parallel zur Achse des Zylinders 10. In der durch die beiden Achsen der Bohrungen gelegten Ebene liegt auch der Mittelpunkt des kugeligen Lagers 22_a. In den Bohrungen 24 und 25 sind die Ventilkolben 26 und 27 gelagert. Im Mittelpunkt jeder der einander zugekehrten Kolbenflächen liegt je ein konvex geformter Nocken des Ventilbetätigungshebels 23 an, so daß beim Ausschwenken des Hebels 23 im Uhrzeigersinn der Ventilkolben 27 nach rechts und beim Ausschwenken des Hebels 23 nach der anderen Seite der Ventilkolben 26 nach links verschoben wird.

Der Ventilbetätigungshebel 23 ist über ein Kugelgelenk 28 rnit einer Stange 29 verbunden, welche in bekannter Weise mit einem nicht dargestellten Hebelarm in Verbindung steht, der durch das Steuerrad des Fahrzeuges über ein Lenkgehäuse verschwenkt wird.

In jeder Bohrung 24 und 25 des Ventilgehäuses 11 ist eine Hülse 31 angeordnet, die an einer Schulter 32 der Bohrungen anliegt und in dieser Lage durch je eine Distanzhülse 33 gehalten ist. Die letztere ist in der Bohrung 24 durch eine Ringscheibe 34 fixiert, die an einem Federring 3 5 anliegt. In der Bohrung 25 ist die Distanzhülse 33 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Lage durch den Zapfen 36 der Abschlußplatte 16 des Ventilgehäuses 11 gehalten. Die Ventilkolben 26 und 27 sind in den Hülsen 31 längs verschiebbar angeordnet. Jeder Kolben wird nach der Innenseite des Gehäuses 11 durch eine Feder 37 gedrückt.

In der. anderen Richtung ist der Bewegung der gs Ventilkolben nicht nur durch den Druck der Feder 2,7, sondern auch durch den Druck einer zweiten Feder 38 eine Grenze gesetzt. Die Feder 3 8 wirkt auf eine ringförmige Unterlegscheibe 39 ein, welche das äußere Ende des Kolbens 27 überlappt. Die Bewegung der Unterlegscheibe 39 nach links ist durch die Hülse 31 begrenzt. Zusätzliche Unterlegscheiben aus Stahlblech können auch noch zwischen der Hülse 31 und der Unterlegscheibe 39 vorgesehen sein, um die Stellung zu begrenzen, in welche der Kolben 27 durch die Feder 38 gedrückt werden kann. Beide Kolben 26 und 27 sollen gerade auf den Nocken des Betätigungshebels 23 aufliegen.

Jeder Veriüilkolben ist mit einer ringförmigen Auskehlung 41 versehen, welche durch radiale Bohrungen 42 mit 'einer zentralen Bohrung 43 in Verbindung steht, die vom äußeren, d. h. vom Hebel 23 abgewandten Ende jedes Ventilkolbens ausgeht. Jeder Ventilkolben hat an seinem inneren, d. h. dem Hebel 23 zugewandten Ende 44 einen kleineren Durchmesser. Zwischen dem Ventilkolbenstück 44 mit dem kleineren Durchmesser der Auskehlung 41 liegt der Wulstring 45.

Jede Hülse 31 ist innen mit zwei ringförmigen Auskehlungen 46 und 47 versehen, zwischen denen ein Wulstring 48 liegt, der einen kleineren Durchmesser als die Auskehlung 41 im Ventilkolben aufweist. Die äußere Auskehlung 46 ist durch radiale Bohrungen in der Hülse 31 mit der ringförmigen Auskehlung 49 derselben verbunden. Bohrungen 50 führen von den Auskehlungen 49 zu einer flachen

Paßfläche 51, die — wie Fig. 2 erkennen läßt — an der Außenseite des Ventilgehäuses 11 liegt. Die Bohrungen 50 sind durch die Bohrungen eines Verbindungsblockes 52 mit der Einlaßöffnung 53 für die Druckflüssigkeit verbunden. Durch eine Leitung 54 im Block 52 und im Ventilgehäuse 11 fließt die Druckflüssigkeit aus dem Raum zwischen den beiden Ventilkolben 26 und 27 ab.

Die radialen Bohrungen 42 und die zentrale Bohrung 43 im Ventilkolben 26 sind direkt mit der anschließenden Kammer des Zylinders 10 verbunden, welche rechts vom Kolben 21 liegt. Eine Leitung 55 außerhalb des Zylinders 10 verbindet das andere Ende des Zylinders, d.h. die Kammer links vom Kolben 21 mit der Bohrung 25 an der Außenseite des Ventilkolbens 27.

Wenn sich die Ventilkolben 26 und 27 in ihren in Fig. ι dargestellten Stellungen befinden, überbrückt die Auskehlung 41 in jedem Ventilkolben den Wulstring 48 auf der den Kolben . umgebenden Hülse 31. Die von der Pumpe durch die Bohrung 53 angelieferte Flüssigkeit kann durch die Bohrungen 50 i:¹ beide Ventileinheiten einfließen. Die Wulstringe 48 werden durch die Auskehlungen 41 überbrückt. Die Druckflüssigkeit fließt durch die Bohrung 54 aus dem Ventilgehäuse 11 heraus. Es wird kein wesentlicher Druck in einer der beiden Kammern des Zylinders 10 aufgebaut.

Wenn man das Steuerrad des Fahrzeuges so dreht, daß der Ventilbetätigungshebel 23 im Uhrzeigersinn schwenkt, dann wird der Ventilkolben 27 ' entgegen der Kraft der Federn 37 und 38 nach auswärts gedrückt. Der Ventilkolben 26 bewegt sich nach einwärts in der gleichen Richtung unter dem Druck der Feder 38, so daß er der Bewegung des Betätigungshebels 23 folgt. Der Weg der Druckflüssigkeit von der Bohrung 53 an dem Ventilkolben 27 vorbei zur Rücklauf leitung 54 ist dann dadurch versperrt, daß sich der Wulstring 45 dieses Kolbens dem Wulstring 48 der Hülse 31 nähert. Am Ventilkolben 26 und der ihn umgebenden Hülse 31 werden die Wulstringe so gegeneinander verschoben, daß der Durchfluß der Druckflüssigkeit zur rechten Kammer des Zylinders 10 erleichtert wird.

Die beschriebene Bewegung der Ventilkolben 26 und 27 vergrößert die Verbindungsöffnung zwischen der Auskehlung 41 am Ventilkolben 27 und der Auskehlung 46 in dar dazugehörigen Hülse 31. Die Verbiradungsöffnung zwischen der Auskehlung 41 am Ventilkolben 26 und der Auskehlung 46 in der ihn umgebenden Hülse 31 wird dagegen verringert. Der Zufluß der Druckflüssigkeit von der Pumpe zur Zylinderkammer links vom KoIb en 21 ist dadurch erleichtert und der Zufluß von Druckflüssigkeit zur rechten Zylinderkammer erschwert. Auf diese Weise ist eine Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Kolbens 21 geschaffen, welche zur Folge hat, daß der Zylinder 10 nach rechts verschoben wird, wodurch der Betätiguingsam 23 wieder in seine neutrale Stellung gebracht .vird. Der Zylinder 10 folgt also der Bewegung der Steuerstange 29 und bewegt die zu steuernden Räder in. Abhängigkeit von der Drehbewegung des Steuerrades. Wenn das Steuerrad in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, werden auch die Ventilkolben in der anderen Richtung bewegt. Dies hat zur Folge, daß auch die zu steuernden Räder nach der anderen Richtung verschwenkt werden.

Die äußeren Stirnflächen der Ventilkolben 26 und 27 sind dem Druck ausgesetzt, welcher in der zugeordneten Kammer des Zylinders 10 herrscht. Der in einer Zylinderkammer wirksame Druck übt einen Gegendruck auf den Betätigungshebel 23 aus. Da die beiden Ventilkolben eine gleich große wirksame Kolbenfläche haben, ist der Reaktionsdruck stets dem jeweiligen Druck in der Zylinderkammer proportional.

Wegen des Vorhandenseins der Kolbenstange 22 ist die wirksame Fläche in der Zylinderkammer links vom Kolben 21 kleiner .als die wirksame Kolbenfläche in der rechten Zylinderkammer. Der Flüssigkeitsdruck ist also in der rechten Kammer größer als in der linken Kammer. Der durch die beiden Ventilkolben auf den Betätigungshebel 23 ausgeübte- Reaktionsdruck ist proportional dem in der Zylinderkammer herrschenden Druck. Um Reakticffiisdrücke zu erhalten, welche proportional den auf den Kolben 21 ausgeübten Drücken sind, ist der Auflagepunkt des Ventilkolbens 26 am Hebel 23 go — wie aus Fig. 1 ersichtlich ist — weiter vom Gelenkpunkt C des Lagers 22_a des Hebels 23 entfernt als der Auflagepunkt B, in welchem der Ventilkolben 27 auf den Hebel 23 drückt. Das Verhältnis der Entfernungen A-C und B-C ist das gleiche wie das Verhältnis zwischen den wirksamen Flächen des Kolbens 21 in der rechten und linken Kammer des Zylinders 10.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hydraulische Servovorrichtung für die Betätigung der Steuerung von Fahrzeugen, bei der die Steuerradbewegung über ein mechanisches Gestänge auf die zu lenkenden Räder in beiden Lenkrichtungen den gleichen Hilfskraftdruck ausübt und auf federbelastete Ventile einwirkt, welche, die Druckmittelzufuhr zu den beiden durch einen an der Karosserie des Fahrzeuges mittels einer Kolbenstange angelenkten Betätigungskolben voneinander getrennten Kammern ■ eines mit den zu steuernden Rädern gekuppelten Zylinders regeln und welche durch Nocken des gleichen Betätigungshebels betätigt werden, die in verschiedener Entfernung vom Schwenkpunkt dieses Hebels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Entfernungen (A-C, B-C) der Ventilbetätigung^· nocken (A, B) vom Schwerpunkt (C) des Betätigungshebels (23) mit dem Verhältnis der Größe der in den beiden, jeweils einem Ventil (26 bzw. 27) zugeordneten Kammern des Betätigungszylinders (10) wirksamen Flächen des Kolbens (21) übereinstimmt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, -dadurch gekennzeichnet, daß durch die mit den Nocken [A₁B) des Betätigungshebels (23) durch Federdruck (37, 38) kraftschlüssig verbundenen Ventilkolben (26, 27) auf den Betätigungshebel (23) in an sich bekannter Weise der Reaktionsdruck der Druckflüssigkeit ausgeübt wird, nachdem deren Flußrichtutig durch jeweils eins der Ventile (26 bzw. 27) gesteuert worden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (26, 27) und das Schwenklager (22_a) des Betätigungshebels (23) in einem in an sich bekannter Weise an den Zylinder (10) der hydraulischen Betätigungsvorrichtung .angeflanschten Gehäuse (11) angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausschwenken des Betätigungshebels (23) aus seiner neutralen Stellung in am sich bekannter Weise die Ver- ao Schiebung eines Ventilkolbens (26 bzw. 27) und damit eine Druckverstärkung in einer Kammer 'des Zylinders (10) der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zur Folge hat.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften. Nr. 570107, 729091; USA.-Paitentsehriften Nr. 2 062 296, 2 213 271. ■

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen