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Servolenkung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die.Erfindung
betrifft eine Servolenkung für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der
aus einem Behälter das die Servokraft liefernde Druckmittel durch eine Pumpe entnommen
und im ständigen Umlauf zu den Organen der Servolenkung gefördert wird und von diesen
wieder in den Behälter zurückfließt und bei der diesem Kreislauf ein Speicher zugeordnet
ist, aus welchem der Kreislauf kurzzeitig gespeist werden kann.
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Bei einer bekannten Servolenkung der vorstehenden Art ist der Speicher
in Abhängigkeit vom Weg des Steuerschiebers der Servolenkung zuschaltbar. Dies hat
den Nachteil, daß die Zuschaltung des Speichers erst durch Bewegung des Steuerschiebers
der Lenkung (d. h. also durch Drehen des Lenkrades) veranlaßt werden muß. Außerdem
arbeitet die Pumpe dort ständig gegen den Speicherdruck.
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Die Erfindung hat zur Aufgabe, diesen Nachteil zu vermeiden. Sie löst
diese Aufgabe dadurch, daß bei den eingangs erwähnten Lenkungen in der Zuflußleitung
von der Pumpe zu dem Steuerschieber der Servolenkung ein Vorschaltventil angeordnet
ist, durch das beim Unterschreiten einer bestimmten Pumpenmindestförderung und in
Abhängigkeit von dieser der bisher durch das Vorschaltventil abgeschaltete Speicher
selbsttätig mit der Zuflußleitung von der Pumpe zum Steuerschieber der Lenkung verbindbar
ist.
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Nach der Erfindung kann die Pumpe sehr klein dimensioniert werden.
Das im Bedarfsfall benötigte Überschußöl kann jederzeit vom Speicher nachgeliefert
werden, und zwar in Abhängigkeit vom Weg des Vorschaltventils, d. h. also in Abhängigkeit
von der Pumpenförderung. Der Vorteil der COlumlauflenkung - das schnelle Ansprechen
- bleibt dabei voll erhalten.
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Es sind noch andere Speicheranordnungen im Zusammenhang mit Servolenkungen
bekannt, jedoch kann dort der Speicher nur andere Nebenaggregate speisen. Außerdem
handelt es sich dort um keine Servolenkung mit ständigem Druckmittelumlauf. Bei
einer anderen Lenkung sind Pumpe und Speicher beim Lenken stets gleichzeitig angeschlossen,
während sonst die Pumpe abgeschaltet wird. Hierdurch wird also auf die Vorteile
der Umlauflenkung verzichtet.
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Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist das
Vorschaltventil selbst zugleich als ein im Normalbetrieb wirksamer Mengenregler
für die Pumpe ausgebildet und die vom Speicher herführende Leitung ist vor diesem
Mengenregler an das Vorschaltventil angeschlossen. Nach der Erfindung besteht das
zugleich den Mengenregler bildende Vorschaltventil aus einem an sich bekannten mehrstufigen
Kolbenventil und einem ebenfalls an sich bekannten Kugelventil, welches in der vom
Speicher herführenden Leitung angeordnet ist und in einer Endstellung des Kolbenventils
von diesem aufgestoßen wird.
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Der Ventilkolben des als Mengenregler dienenden Vorschaltventils ist
als an sich bekannter Differentialkolben mit zwei treppenartig angeordneten Stufen
ausgebildet, wobei seiner großen Stirnfläche eine gegebenenfalls einstellbare Feder
zugeordnet ist, während seine kleine Stirnfläche dem Kugelventil zugekehrt und mit
einem Zapfen zum Aufstoßen desselben versehen ist.
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Der Anschluß der von der Pumpe kommenden Zuflußleitung mündet in an
sich bekannter Weise in einen. ersten Zylinderraum, dessen Durchmesser der kleinen
Stufe des Differentialkolbens entspricht und welcher dessen kleine Stirnfläche aufnimmt.
Dieser erste Zylinderraum ist durch eine Drosselbohrung im Differentialkolben in
an sich bekannter Weise mit einem dritten Zylinderraum verbunden, dessen Durchmesser
in ebenfalls an sich bekannter Weise der großen Stirnfläche des Differentialkolbens
entspricht und aus welchem die Zuflußleitung zu den Organen der Servolenkung weiterführt.
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Die kleine Stufe am Differentialkolben ist zwischen seiner kleinen
Stirnfläche und der als Differenzfläche wirkenden größeren Stufe angeordnet und
dient als Steuerkante für den Mengenregler. Der die größere Stufe aufnehmende zweite
Zylinderraum ist in an sich bekannter Weise durch eine Leitung mit dem Behälter
verbunden. Der Zapfen an der kleinen Stirnfläche des Differentialkolbens reicht
zum Aufstoßen des Kugelventils mit radialem Spiel durch
eine Bohrung
hindurch, welche das Kugelventil mit dem ersten Zylinderraum des Kolbenventils verbindet.
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Bei aufgestoßenem Kugelventil muß das Druckmittel tatsächlich in die
Zuflußleitung gelangen. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die kleine
Stirnfläche des Differentialkolbens oder ihre Anlagefläche im Gehäuse durch Anschläge
oder Kanäle unterbrochen und so der Durchfluß des Druckmittels vom Kugelventil durch
die Bohrung in den ersten Zylinderraum auch dann möglich ist, wenn sich der Differentialkolben
in seiner dem Kugelventil näherliegenden Endstellung befindet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 eine Servolenkung im Schema mit Schnitt durch das Vorschaltventil
und F i g. 2 Einzelheiten des Vorschaltventils in der Stellung als Mengenregler.
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Nach F i g. 1 wird eine nicht näher dargestellte Servolenkung 10 von
einer Pumpe 11 mit Druckmittel, z. B. Drucköl, versorgt. Die Pumpe il entnimmt das
Öl einem Behälter 12 und führt es - durch die Leitung 13 einem Vorschaltventil 14
zu, von welcher das Öl durch die Leitung 15 den Organen der Servolenkung 10 zufließt.
Von dieser wird es durch die Leitung 16 drucklos in den Behälter 12 zurückgeführt.
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Der Servolenkung 10 ist noch ein Druckmittelspeicher 17 zugeordnet,
der in an sich bekannter Art und Weise aufgebaut sein kann. Er ist durch eine Leitung
18 mit dem Vorschaltventil 14 verbunden. Zum Füllen des Speichers
17 dient eine Füllpumpe 19, welche das Öl dem Behälter 12 entnimmt.
Diese spricht automatisch an, d. h., sobald der Speicherdruck unter einen bestimmten
Wert sinkt, wird er durch die Füllpumpe 19 wieder aufgefüllt. Zum Antrieb beider
Pumpen kann der Antriebsmotor des Fahrzeuges dienen.
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Das Vorschaltventil besteht aus zwei Gruppen, nämlich aus einem mehrstufigen
Kolbenventil 20 und einem Kugelventil 21, die im gemeinsamen Gehäuse 22 baulich
zusammengefaßt sind. Beide sind einander entgegengesetzt angeordnet. Zum Kugelventil
führt die Leitung 18 vom Speicher 17, während die Zuflußleitung 13 zum Kolbenventil
20 führt, von dem aus auch die Leitung 15 zu den Organen der Servolenkung
10 weitergeführt ist.
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Im Kugelventil 21 drückt eine Feder 24 - welche gegebenenfalls
einstellbar sein kann - die Kugel 23 auf ihren Sitz 25. Die Leitung 18 mündet mittels
der Anschlußbohrung 26 in den Raum 27 vor dem Kugelventil, welcher auch die Feder
24 aufnimmt.
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Das Kolbenventil 20 wird durch einen Differentialkolben 28 mit zwei
Stufen gebildet, dessen große Stirnfläche 29 dem Kugelventil 21 abgewandt und vermittels
einer Feder 30 - welche gegebenenfalls einstellbar sein kann - an einem Gehäusedeckel
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abgestützt ist. Entgegengesetzt zur großen Stirnfläche 29 liegt
die dem Kugelventil 21 zugekehrte kleine Stirnfläche 32, auf welcher ein
Zapfen 33 zum Aufstoßen des Kugelventils 21 angeordnet ist. Dieser Zapfen 33 ragt
durch eine Bohrung 34 hindurch, welche das Kugelventil 21 mit dem Kolbenventil verbindet.
In der dargestellten Stellung befindet sich der Differentialkolben 28 in seiner
linken Endlage, d. h., das Kugelventil 21 ist durch den Zapfen 33 aufgestoßen. Der
Zapfen 33 hat einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 34, so daß das Öl durch
diesen Ringspalt fließen kann. Die kleine Stirnfläche 32 ist durch Kanäle 35 unterbrochen,
welche das Öl in den ersten Zylinderraum 36 weiterleiten, an welchen auch die Zuflußleitung
13 vermittels der Anschlußbohrung 37 angeschlossen ist. Dieser erste Zylinderraum
entspricht im Durchmesser der ersten Stufe 38 des Differentialkolbens 28. Der Durchmesser
der zweiten Stufe 39 bestimmt einen zweiten Raum 40, an welchen vermittels
der Anschlußbohrung 41 eine Leitung 42 angeschlossen ist, die zum Behälter zurückführt.
Die zweite Stufe 39 des Differentialkolbens 28 dient als Differenzfläche. Die erste
Stufe 38 dient als Steuerkante für den Mengenregler, dessen Funktion später noch
beschrieben wird. Aus dem ersten Zylinderraum 36 führt eine Drosselbohrung 43 und
eine Längsbohrung 44 im Stufenkolben 28 in einen dritten Zylinderraum
45, der die große Stirnfläche 29 des Stufenkolbens 28 aufnimmt und aus dem die Leitung
15 zu den Organen der Seivolenkung 10 weiterführt.
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F i g. 2 zeigt däs Vorschaltventil 14 in seiner normalen Funktion
als Mengenregler. Die Servolenkung 10 befindet sich z. B. in ihrer Mittellage, so
daß sie keinen Öldruck benötigt. Die Pumpe 11 fördert Öl durch die Zuflußleitung
13 und die Anschlußbohrung 37 in den ersten Zylinderraum 36. Von diesem strömt es
unter einem den Leitungswiderständen entsprechenden Druckabfall durch die Drosselbohrung
43 und die Längsbohrung 44 in den nicht mehr dargestellten dritten Zylinderraum
45 und fließt von dort über die Leitung 15 der Lenkung zu. Das Oberschußöl fließt
über die als Steuerkante wirkende erste Stufe 38 in den zweiten Raum 40 und von
dort durch die Anschlußbohrung 41 und die Leitung 42 drucklos in den Behälter zurück.
Die Feder 30 auf der großen Stirnfläche des Stufenkolbens 28 und die Drosselbohrung
43 bestimmen den Druck im Kreislauf.
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Wird die Lenkung aus der Mittellage heraus nach rechts oder links
eingeschlagen, so wird entsprechend dem Einschlag bzw. der Lenkkraft in der Servolenkung
10 ein bestimmter Druck aufgebaut. Dieser Druck wirkt nun auch in den Räumen
45 und 36. Infolge der gegen Null entlasteten Differenzfläche verstärkt er also
die Feder 30 durch entsprechenden Druck auf die große Stirnfläche 29. Dadurch steigt
der Druck im Raum 36 und die Zuflußmenge durch die Drosselbohrung 43 und die Bohrung
44 zur Lenkung.
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Reicht die Fördermenge der Pumpe 11 nicht mehr aus, um die angeforderte
Ölmenge zu liefern, so wird beim hohen Druckanstieg der Differentialkolben 28 in
seine in F i g. 1 dargestellte linke Endstellung gedrückt. Dadurch wird mit dem
Zapfen 33 das Kugelventil 21 aufgestoßen, und aus dem Speicher
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strömt nun über Leitungen bzw. Bohrungen 18, 26, 27, 34 und 35 eine zusätzliche
Ölmenge in den ersten Zylinderraum 36. Von hier aus gelangt sie auf dem bereits
beschriebenen Weg durch die Drosselbohrung 43 zur Lenkung. Diese Zuspeisung hält
nur so lange an, wie der hohe Druckanstieg im Raum 45 den Differentialkolben 28
in der linken Endstellung fest-; hält. Ist das nicht mehr der Fall, so geht der
Differentialkolben 28 wieder nach rechts und nimmt die bereits beschriebene Funktion
als Mengenregler entsprechend den Druckverhältnissen und den vorgegebenen
Federspannungen
bzw. Drosselwirkungen wieder auf.