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Publication number: DEL0020902MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 17. Januar 1955 Bekanntgemacht am 20. Dezember 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf Servosteuerungsvorrichtungen und besonders auf Servolenkvorrichtungen für Fahrzeuge, bei welchen die Steueroder Schieberventile von Hand betätigt werden können und mittels welcher die hydraulische Kraft für den Lenkantrieb des Fahrzeuges verwendet wird. Bei den bisher bekannten hydraulischen Servo-, lenkvorrichtungen ist der Verteiler entweder in dem, Kraftkolben untergebracht oder von. diesem

ίο letzteren unabhängig. Im ersten Falle nimmt der Verteiler im allgemeinen einen Teil des auf den Kraftkolben ausgeübten Druckes auf, wodurch dem Fahrer die Möglichkeit gegeben wird, daß er jederzeit in einem zur Beanspruchung proportionalen Verhältnis ein. Gefühl für den beim Lenken auftretenden Widerstand hat. ■

' Jedoch ist bei den bekannten Vorrichtungen der , Kraftzylinder mit zwei Kanälen verseheni, von denen der eine wechselweise zum Eintritt der Flüssigkeit und zum Auslaß derselben dient. Die ao Eintritts- und Auslaßquerschnitte sind die gleichen. Wenn der Eintritt einer Flüssigkeit · bei So kg Druck auf der einen Seite des Verteilers viel kleineren Querschnitt benötigt, müßte der Auslaß der Flüssigkeit der gegenüberliegenden Kammer des Kolbens einen siebenfaöh größeren Querschnitt bei einer gleichen Leistung ohne zusätzlichen Widerstand aufweisen, wobei die Austtrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten proportional der Quadratwurzel des Druckes ist. Daraus ergibt sich, daß mit gleichen Querschnitten für den Eintritt und Auslaß in der Kammer, aus welcher die

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Flüssigkeit ausströmt, ein beträchtlicher Gegendruck vorhandem ist, welcher die Funktion! ver-. zögert und die Wirksamkeit herabsetzt.

Die Erfindung hat den Zweck, diesen. Übelstand zu beseitigen und für den: Auslaß eine öffnung zu schaffen," welche weit über der Eintrittsöffnung liegt.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, derartige Vorrichtungen¹ zu verbessern, wobei die

ίο Steuerstange des Steuerkolbens stets einem Widerstand unterworfen; ist, der proportional der Beanspruchung entspricht, der der Arbeitskolben ausgesetzt ist, welcher sich in derselben Richtung' verschiebt wie der Steuerkolben und der infolge Einholen« des letzteren.¹ die Öffnung für den¹ Einlaß der unter Druck stehenden Flüssigkeit schließt.

Ein anderer Zweck der Erfindung ist, die in; den beiden Richtungen übertragenen Beanspruchungen sowie die von der die Steuerstange des Steuerkolbens¹ betätigenden Person verspürten _;.Rück-·; Wirkungen auszugleichen.

Ein weiterer Zweck der Erfindung' ist, die Verschiebung des Steuerkolbens» aus· seiner Nullstellung zu erleichtern und jeden Druckverlust zu vermeiden,, wenn die Servosteuerung nicht arbeitet.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes ■ Ausführungsbeispiel des Gegenstandes· der Erfindung dargestellt und nachstehend im einzelnen beschrieben. Es zeigt ,

Fig. ι eine Seitenansicht der hydraulischen Servosteuerung, die insbesondere zur Steuerung der Lenkräder eines. Fahrzeuges dient und die teilweise im Schmitt dargestellt ist, Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den Arbeitszylinder und

Fig. 3 einen, horizontalen Schnitt durch die Verbindungsstelle der Lenk- bzw. Steuervorrichtung mit der Steuerstange des Steuerkolbens der hydrau-

lischen. Servosteuerung. ,

Wie Fig. ι zeigt, wirkt die Lenkradsäule 1 mit, ihrer Schnecke 3 auf das Zahnsegment 4 am oberen Ende des Hebels 2. Der dem Hebelarm 2 entgegen^ gesetzte Arm 5 des Hebels 2 ist an der Steuerstange 131 des Steuerkolbens der Servosteuerung 76 mit Hilfe des Bolzene 48 angelenkt.

Diese Servosteuerung weist, wie aus> Fig. 2 hervorgeht, einen Zylinder 76 auf, in¹ welchem sich ein Arbeitskolbem 135 verschieben kann, an dem die hohle Kolbenstange 79 sitzt, die aus dem Zylinder j6 herausragt und mittels an· sich bekannter Mittel mit dem zu steuernden· Organ verbunden ist, so z. B. mit Hilfe eines· Kniehebels 11 mit der Steuerstange 12 dler Lenkräder eines Fahrzeuges.

Im Innern, des Arbeitskolbens 135 kann sich in einer entsprechenden Bohrung ein Steuerkolben 83 verschieben, dessen Bewegungen in der einen' oder anderen Richtung durch die koaxial im Innern der hohlen Arbeitskolbenstange 79 angeordnete S teuer stange 131 gesteuert werden.

Die Druckflüssigkeit, z. B. Öl, gelangt durch einen in der Steuerstange 131 befindlichen Kanal 130 in eine ringförmige Kammer 132, die in dem Steuerkolbem 83 zwischen zwei Bunden 133 und 134 angeordnet ist. . ...

Die Druckflüssigkeit kann· je nach den dem Steuerkolben erteilten Verschiebungen entweder durch den Kanal 137 auf die linke Seite des Ar'beitskolbens 135 in den Zylinderraum 136 oder durch den Kanal 139 auf die rechte Seite des Kolbens 135 in dem Zylinderraum_: 138 , geleitet werden.

Links vom Bund 133 bzw. rechts vom Bund 134 sind zwei ringförmige Kammern! 140 bzw. 141 vorgesehen. Diese beiden Kammern können durch die während der Bewegungen der Bunde 133 und 134. freigegebenen Öffnungen! 142 b/w. 143 mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung gebracht werden. Diese beiden. Öffnungen münden in eine Leitung 144, die zu dem Ringraum 145 führt, welcher sich zwischen der hohlen Arbeitskolbenstange 79 und der Steuerstange 131 befindet und die drucklose Ableitung deir. Flüssigkeit zum Flüssigkeitsbehälter gestattet.

Die beiden Bunde 133 und 134 sind schmaler als die Öffnungen, mit welchen die Kanäle 137 und 139 in die Bohrung, im der der Steuerkolben 83 gelagert ist, münden. Aus diesem Grunde und weil das Steuerspiel sehr gering ist, steht die Kammer 140 stets mit dem Zylinderraum 138 in Verbindung und ebenso die Kammer 141 mit dem Zylinderraum 136. Daraus folgt, daß die beiden Kammern' 140 und 141, statt in ständiger Verbindung' mit dem Druckölbehälter zu stehen, ständig unter demselben hydraulischen Druck wie die Kammern) 136 bzw. 138 stehen. Infolgedessen· ist die Steuerstange 131 des Steuerkolbens' 83 einer Beanspruchung ausgesetzt, die proportional der auf den Arbeitskolben ausgeübten Kraft ist; folglich bewegt sich der Arbeitskolben in. dar gleichen Richtung und verschließt beim Einholen des Steuerkolbens die Öleinlaßöffnung.

Um die in den beideni Richtungen ausgeübten Kräfte sowie die vom Fahrer des Fahrzeuges empfundenem Reaktionen, auszugleichen, trägt der Arbeitskolben 135 eine zweite, gleichfalls aus dem . Zylinder 76 herausragende, sich mit dem Kolben bewegende Stange 146 und der S teuer kolben eine sich in eine Kammer 148 verschiebende Stange 147. Die Kammer 148 ist durch den Kanal 149 mit der Leitung 144 und somit über den Ringraum 145, mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden.

Die ganze Vorrichtung ist um die Zapfen 150 am Zylinder 76 schwenkbar gelagert.

Zwei leicht zusammendrückbare, in den Kammern 140 und 141 vorgesehene Dichtungen 152·, 153 erleichtern die Verschiebung des Steuerkolbens von der Nullstellung aus und gestatten ein leichtes Überdecken der Bunde 133 ,und 134 beim Einlaß, so daß beim Nichitafbeiten der Servosteuerung jeder Druc'kverlust vermieden wird.

Die Stange. 131 kann z. B. in einer Gabel 47 gemäß Fig. 3 endigen, die das Ende des unteren Armes 5 des Hebels 2 umfaßt. Beide Teile sind durch dem Bolzen 48 miteinander verbunden. Der Bolzen 48 ist in Schlitzen 49 bzw. 50 in den:

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Kolbenstange 79 geführt, was eine Beweglichkeit in jeder Richtung gegenüber der mittleren Lage gestattet.

Wenn die Steuerstange 131 des Steuerkolbens 83 sich nach, links verschiebt, und zwar genau in dem Augenblick, wo der Bund 133 die ringförmige Kammer 132 mit dler Öffnung der Leitung 139 verbindet, und das Drucköl in den Zylinderraum 138 und gleichzeitig in die Kammer 140 einströmt, gibt der Bund 134 die Öffnung 142 frei, die den Zylinderraum 136 und die Reaktionskammer 141 über die Leitungen; 137, 144 und 145 in Auslaßstellung bringt.

Wenn das= D.ruc'köl ausbleiben; sollte, so ist die Steuerung immer noch durch die bloße Muskelkraft des· Fahrers gesichert. Das Spiel der Langlöcher 49, 50 in der Arbeit s'kolbenstange 79 wird aufgehoben, und die beiden Stangen 79 und 131 verschieben sich zwangläufig nach links¹. Dabei werden die Öffnungen der Leitungen; 137 und 139 freigegeben. Der Zylinderraum 136 entleert sich ohne Widerstand durch die Leitung 137, die Reaktionskammer 141, die öffnung 142 und die Leitungen

144, 145. Damit der Zylinderraum 138 nicht unter Unterdruck steht, da, er sich, was möglich ist, nicht füllen kann, und die Bedienung nicht behindert ■wird, muß wl in: dien Zylinderraum 138 gelangen.· Dieser Ölzutritt kann durch ein Ventil 99 ermöglicht werden, das dann die Kammer 148 mit der Leitung 139 verbindet. Dieses Ventil behindert in keiner Weise das normale Arbeiten der Servosteuerung, da bei Öldruck in der Kammer 132 dieser bestrebt ist, das Ventil¹ 99 geschlossen zu halten. Beim Öffnen dieses Ventils erfolgt das Füllen des Zylinderraums 138 durch die Leitungen

145, 144, 149, 148, 99 und 139. Dasselbe gilt für die umgekehrte Verschiebung.

Wie ersichtlich, erreicht man gleichzeitig die Steuerung und die entsprechende Reaktion mit Hilfe von: nur drei entsprechend ausgebildteten und durchbohrten Teilen: nämlich eines Zylinders, eines Ar'beitskolbens mit Kolbenstange und eines Steuerkolbenis mit Steuerstange.

Claims

Patentansprüche:

i. Hydraulische Servosteuerung, insbeson^ dere für Fahrzeuge, mit einem um einen festen Punkt schwenkbaren Zylinder, in dem ein Arbeitskolben,, der mit einer hohlen Kolben^ stange verbunden angeordnet ist, die mit dem zu steuernden Organ gekuppelt und im deren Innern eine Steuerstange koaxial gelagert ist, die einen im Innern des Arbeitskolbens verschiebbar gelagerten Steuerkolbem betätigt, wobei die Druckflüssigkeit durch einen axial in der Kolbenstange befindlichen Kanal zu dem Steuerkolben; gelangt und durch einen um die Steuerstange herumliegenden Ringraum in den Flüssigkeitsbehälter zurückströmt sowie auf den Steuerkolben mit dem auf den Arbeitskolben jeweils ausgeübten Druck einwirkt, dadurch; gekennzeichnet, daß' der Steuerkolben (83) beiderseits einer ringförmigen Kammer (132) zur Steuerung der Druckflüssigkeit zu der einen oder der anderen Seite des Arbeitskolbens (135) bzw. zur Ableitung dieser Flüssigkeit zwei Bunde (133, 134) aufweist, die schmaler sind als die Mündungen der Leitungen, (137, 139), die die ringförmige Kammer (132) im Steuerzylinder mit den beiden Arbeitszylinderräumen (136, 138) verbinden, und beiderseits des Steuerkolbens je eine ringförmige Kammer (141, 140) vorgesehen: ist, derart, daß eine Verschiebung des SteuerkolbeniS' in der einem oder anderen Richtung stets eine Verbindung über¹ die Leitungen (137 bzw. 139) zwischen den beiderseits des Arbeitskolbens (135) liegenden Zylinderräumen (136 bzw. 138) und den ringförmigen Kammern (141 bzw. 140) des Steuerkolbens sichert.
2. Hydraulische Servosteuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (135) auf der der Kolbenstange (79) gegenüberliegenden Seite eine zweite Kolbenstange (146) trägt, die aus dem Arbeitszylinder (76) herausragt, und der Steuerkolben auf der der Steuerkolbenstange gegenüberliegenden Seite eine Stange (147) trägt, die bei jeder Steuerkolbenbewegung¹ in einer geschlossenen Kammer (148) verschoben wird, welche mit dem Ringraum'(145) zwischen der Arbeitskolbenstange und der Steuerkolbenstange (131) verbunden ist.
3. Hydraulische Servosteuerung nach Anspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß leicht zusammendrückbare Dichtungen (152, 153) in den beiderseits der Bunde (133, 134) des Steuerkolbens (83) liegenden ringförmigen Kammern: (140¹, 141) angeordnet sind.
4. Hydraulische Servosteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, . daß , im Innern, des Steuerkolbens (83) ein Ventil (99) angeordnet ist, das den Flüssigkeitsbehälter über die Kammer (148) mit derjenigen der Leitungen (137 bzw. 139) verbindet, durch die derjenige Zylinderoraum des ArbeitS'zylinders mit Öl versorgt wird, in> dem beim Fehlen von Öl Unterdruck herrscht, wenn die Servosteuerung betätigt wird.

In, Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 570 107, 729 091, 485;_

schweizerische Patentschriften Nr. 231 814,
027; französische Patentschriften Nr. 647 565,
353, 747960, ι 049803;

USA.-Patentschriften Nr. 2193898, 2244850, 2341502, 2356492, 2376804, 2447815,
634 708. lao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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