DE2361893C3 - Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen - Google Patents
Druckmittelfolgesteuerung für ServolenkungenInfo
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- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs.
Eine derartige Druckmitielfolgesteuerung ist bereits in den älteren deutschen Patentanmeldungen
P 22 42 022 und P 22 62 575 beschrieben worden. Durch die Vorspannung der Regelfedern in der hydraulischen
Nullstellung gelang es, in den Arbeitsräumen des Servomotors bereits ohne Verstellung des Belätigungsgliedes
einen vorbestimmten positiven Überdruck zu erzeugen, Welcher zuweilen auch mit Vordruck bezeich^
fiel wird. Dieser Vordruck gewährleistet zum einen eine
gewisse hydraulische Einspannung des Servokolbens, wodurch Geräuschbildung und Rucke in der Lenkung
vermieden werden. Zum andern ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß bei vergleichsweise geringem
Vordruck auch nur geringe Dichtreibungen vorhanden sind, so daß bei nicht beaufschlagtem Betätigungsglied
geringe äußere Kräfte am Servokolben genügen, diesen
zu verschieben, wobei die Steuerglieder der Steuerventile von den entstehenden Reaktionsdrücken selbsttätig
jeweils in die richtige Steuerstellung verschoben -werden. Das bedeutet, daß die gelenkten Fahrzeugräder
selbsttätig in die Geradeausstellung zurückkehren können.
Es ist weiterhin bekannt, Druckmittelfolgestruerungen
für Servolenkungen mit einer sogenannten »mechanischen Mitte« zu versehen (DE-PS 10 03 610). Der
Ausdruck »mechanische Mitte« bedeutet, daß unterhalb einer Grenzbetätigungskraft eine Kraftübertragung
vom Fahrzeuglenker zu den gelenkten Rädern ohne Servounterstützung erfolgt. Eine solche Charakteristik
is ΐί-ΐ. immer dann erwünscht, wenn in bestimmten
Betriebszuständen, wie z. B. bei schneller Autobahnfahrt oder auf Glatteis, die dann ohnehin nicht großen
Betätigungskräfte bei einer direkt einsetzenden Servounterstützung noch geringer würden, und somit das
als notwendig betrachtete Fahrgefühl verloren ginge. Andererseits soll nach Erreichen der Grenzbetätigungskraft
die Servounterstützung möglichst weich einsetzen. Zum Erreichen dieses Zieles sind bisher vorgespannte
Kupplungsmittel, meist Schraubenfedern, zwischen den zwei relativ zueinander beweglichen Teilen einer
Druckmittelfolgesteuerung eingebaut worden derart, daß eine Betätigung der Steuerglieder erst nach
Überwindung der Vorspannung möglich war.
Eine derartige Anordnung funktioniert zwar einwandfrei, jedoch bringen die zusätzlichen Kupplungsmittel
den Nachteil zusätzlichen Einbauraumes und erhöhter Herstellkosten mit sich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Druckmittelfolgesteuerung
nach dem Oberbegriff des Patenlanspruches so auszugestalten, daß ohne Vergrößerung des
Einbauraumes bei praktisch gleichbleibender Anzahl der Einzelteile und ohne merkliche Erhöhung der
Herstellkosten bis zum Erreichen einer Grenzbetätigungskraft
eine rein mechanisch-hydraulische Kraft-Übertragung vom Fahrzeuglenker zu den gelenkten
Rädern ohne Servounterstützung möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des
Patentanspruchs.
In vorteilhafter Weise übernehmen die Regelfedern die zusätzliche Aufgabe vorgespannter Kupplungsmittel.
Durch die Abstützung gegen das Gehäuse oder ein gehäusefestes Teil iM eine gegenseitige Beeinflussung
der Regelfedern ausgeschlossen, so daß sich ganz eindeutige Grenzbetätigungskräfte erreichen lassen.
Dennoch ist auch eine selbsttätige Rückstellung der gelenkten Räder in die Geradeausstellung möglich, da
— von Dichtungsreibungen abgesehen — für ein von außen verursachtes Verschieben des Servokolbens nicht
die Höhe der Federvorspannung sondern vielmehr die Federkonstante der Regelfeder maßgebend ist. Für das
Einsetzen der Servounterstützung, d. h. für das Abheben der Regelfeder von ihrem Widerlager, ist jedoch allein
die Vorspannung entscheidend.
Eine Vorspannung besaßen auch bereits die Regelfe= dem der genannten älteren Anmeldung, Diese Regelfe'
dem konnten jedoch frei und ungehindert auf das Betätigungsglied einwirken und sich somit gegenseitig
beeinflussen. Die Höhe der Vorspannung hatte daher nur Einfluß auf den Vordruck, nicht jedoch auf die
Betätigungskfafl bzw, das Einsetzen der Servounter' Stützung.
Steuereinrichtungen mit Federn zwischen einem
Steuereinrichtungen mit Federn zwischen einem
Steuerglied und einem Betätigungsglied sind an sich bereits bekannt. So ist in dem DE-GM 17 72 287 eine
Fernsteuereinrichlung für Krane oder Bagger beschrieben,
weiche dieses Merkmal aufweist. Die Steuerglieder steuern allerdings nicht einen Servomotor, sondern
einen federzentrierten Steuerkolben. Ganz abgesehen davon, daß es sich hier um eine andere Anordnung und
ein der Erfindung fernliegendes Sachgebiet handelt, verbinden die Steuerglieder in ihrer Neutralstellung die
»Arbeitsräume« mit der Tankleitung, so daß in Neutralslellung niemals ein Vordruck entstehen kann.
Ähnliche Verhältnisse ergeben sich auch bei einer Steuereinrichtung nach der L'S-PS 36 98 415. Auch dort
ist in der Neutralstellung eine Verbindung zum Tank geöffnet, so daß auch dort kein Vordruck entstehen \s
kann. Auch die Frage des mechanisch-hydraulischen Durchtriebs bei kleinen Betätigungskräften stellt sich
nicht.
Anhand von Figuren werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
F i g. 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Servolenkeinrichtung.
Fi g. 2 zeigt die Kennlinie der am Lenkrad aufzuwendenden
Kraft Ober der zur Betätigung der gelenkten Räder notwendigen Kraft.
Fig.3 zeigt einen Schnitt längs der Achse des Lenkventils von F i g. 1.
F i g. 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie C-D von F i g. 3.
Fig. 5 zeigt schematisch zwei koaxial angeordnete translatorisch bewegte Steuerglieder.
F i g. 6 zeigt in einem Teilschnitt eine Variante für die
Abstützung der Regelfeder.
F i g. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Abstützung der Regelfeder.
Eine Pumpe 1 saugt Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 2 an und fördert es in eine Druckleitung
3. Die Druckleitung 3 führt zu einem Anschluß P eines Lenkventils 4, welches weitere Anschlüsse A, B und T
besitzt. Per Anschluß Γ ist mit einer Ablaufleitung 5
verbunden, während die Anschlüsse A, B mit Leitungen 6 und 7 verbunden sind, weiche zu Anschlüssen A\ und
B\ eines Servomotors 8 führen. Der Servomotor 8 besitzt einen Zylinder 9, in dem ein mit zweiseitigen
Kolbenstangen 10 und 11 verbundener Kolben 12 gleitet. Die Kolbenstangen 10 unv 11 sind innerhalb des
Zylinders 9 von Arbeitsräumen 13 und 14 umgeben. Die Kolbenstange 11 ist mit einem Getriebeteil 15
verbunden, welches auf nicht näher dargestellte Weise auf die gelenkten Rädrr 16 einwirkt. Das Getriebeteil 15
greif; in ein weiteres Getriebeteil 17 ein, welches mit einem innerhalb des Lenkventils 4 angeordneten und
von dort dicht nach außen geführten Ventilkörper 18 verbunden ist. Ein Lenkrad 19 wirkt über eine
Lenkspindel 20 auf ein in Fig. 3 näher dargestelltes
Betätigungsglied 21. Das Lenkventil 4 besitzt einen Anschlußkörper 22, in dem die Anschlüsse P, A, Sund T
in Form von Einschraubverschraubungen angeordnet sind. In einer zentralen Bohrung 23 des Anschlußkörpers
22 ist eine Büchse 24 angeordnet, welche an ihrem äußeren Und inneren Mantel durch Querbohrungen
verbundene Ringkanäle aufweist, die mit den besagten
Anschlüssen durch weitere Kanäle verbunden sind- In
der inneren Bohrung 25 der Büchse 24 ist ein wellenförmig ausgebildeter Teil 26 des Ventilkörpers 18
geführt. Der Wellenförmige Teil 26 Überragt den Anschlußkörper 22 üach beiden Seiten. Auf der einen
Seite ist eine Anschlußmöglichkeit für das Getriebeteil 17 vorgesehen, während auf der anderen Seite der
wellenförmige Teil 26 in ein Ventilgehäuse 27 übergeht In dem Ventilgehäuse 27 sind in einer aus Fig.4 näher
ersichtlichen Weise Steuerkolben 28 und 29 senkrecht zur Achse des Venlilkörpers und außermittig angeordnet.
Die Zuführung von Druckmittel zu den Steuerkolben bzw. die Ableitung von den Steuerkolben erfolyt
über außerhalb der Zeichenebene liegende Längs- und Querbohrungen im Ventilkörper 18. Diese Bohrungen
münden in der äußeren Mantelfläche des Teils 26 derart, daß sie über die erwähnten Ringnuten und Querbohrungen
in der Büchse 24 mit den Anschlüssen P, A, B und T verbunden sind. Der Einfachheit halber werden die
Bezeichnungen der Anschlüsse noch einmal an den zugehörigen Bohrungen oder Ringnuten in Fig.4
wiederholt Das Ventilgehäuse 27 wird von einem topfförmigen Deckel 30 umgeben, weicher dicht am
Anschlußkörper 22 befestigt ist. In seiner Bodenseite 31 weist der Deckel 30 eine Bohrung 32 auf, durch weiche
abgedichtet das Betätigungsglied ?1 hindurch ragt. Das Betätigungsglied 21 ist mit Hilfe ^-//eier Lager 33 und 34
innerhalb de: Ventilkörpers 18 gelagert Das ansonsten wellenförmige Betätigungsglied 21 ist im Bereich der
Steuerkolben 28 und 29 mit einem senkrecht zu seiner Achsrichtung verlaufenden Hebel 35 versehen. Die
Steuerkolben 28 und 29 gleiten in Bohrungen 36 und 37 innerhalb des Ventilgehäuses 27. Auf die dem Hebel 35
zugewandte Stirnfläche des Steuerkolbens 28 wirkt eine Regelfeder 38, welche sich auf einem Federteller 39
abstützt Der Federteller 39 findet sein Widerlager an einem Absatz 40 zwischen der Bohrung 36 und einer
Bohrung 41 kleineren Durchmessers. Der Federteller 39 besitzt einen zapfenartigen Ansatz 42, der die Bohrung
41 durchdringt und mit einer Stellschraube 43 im Hebel 35 in Kontakt kommt Ein mit dem Federteller 39
verbundener Stößel 44 ragt in eine Ansenkung 45 innerhalb des Steuerkolbens 28 mit einem gewissen
axialen Spiel hinein. In analoger Weise wirkt auf die dem Hebel 35 zugewandte Stirnfläche des Steuerkolbens
29 eine Regelfeder 46, die sich an einem Federteller 47 abstützt. Der Federteller 47 findet sein Widerlager an
einem Absatz 48 zwischen der Bohrung 37 und einer Bohrung 49 kleineren Durchmessers. Der Federteller 47
besitzt einen zapfenartigen Ansatz 50, der mit einer Stellschraube 51 im Hebel 35 in Kontakt koir.mt Ein mit
dem Federteller 47 verbundener Stößel 52 ragt mit axialem Spiel in eine Ansenkung 53 innerhalb des
Steuerkolbens 29 hinein. Durch einen Kanal 54 innerhalb des Steuerkolbens 29 ist der Anschluß A
permanent mit einem an die andere Stirnfläche des Steuerkolbens 29 angrenzenden Reaktionsraum 55
verbunden. Eine analoge Verbindung besteht zwischen dem Anschluß B und einem stirnseitig an den
Sieuerkolben 28 angrenzenden Reaktionsraum 56. In der Mittelstellung des Hebels 35 und ur.ter der
Voraussetzung, daß der Anschluß P druckbeaufschlagt ist, nimmt der Steuerkolben 28 eine Stellung ein, in
welcher eine Schulter 57 eine dem Anschluß B entsprechende Ringnut 58 in der Bohrung 36 von zwei
beidseitig der Schulter 57 angeordneten Ringnuten 59 und 6Ö trennt Die Ringnut 59 ist permanent mit dem
Anschluß P verbunden, während die Ringnut 60 permanent mit dem Anschluß T verbunden ist. In
entsprechender Weise besitzt der Steuerkolben 29 eine Schulter 61, mi. deren Hilfe in der Mittelstellung des
Hebels 35 bzw. des Steuerkolbens 29 eine Ringnut 62 in der Bohrung 37 von zwei sich an die Schulter 61
anschließenden Ringnuten 63 und 64 gelrennt wird. Die
Ringnut 63 ist fortwährend mit dem Anschluß P
verbunden. Die Ringnut 64 steht dauernd mit dem Anschluß 7Ίη Verbindung.
Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß sich der Hebel 35 zunächst in Mittelstellung befindet
und am Lenkrad 19 sowie an den gelenkten Rädern 16 keine äußeren Kräfte eingreifen. Bevor die Pumpe 1
Druckmittel fördert, werden dann die Regelfedern 38 und 46 die Steuerkolben 28 und 29 in eine Stellung
drücken, in welcher die Anschlüsse A und B mit dem Anschluß /^verbunden sind. Sobald die Pumpe 1 mit der
Förderung des Druckmittels beginnt, wird sich ein Druckanstieg ergeben, der sich vom Anschluß P über
die Anschlüsse A und B, die Leitungen 6 und 7 und die Anschlüsse A1 und B\ bis in die Arbeitsräume 13 und 14
fortpflanzt. Da die wirksamen Flächen der Arbeitsräume 13 und 14 gleich groß sind, wird sich der Kolben 12
nicht bewegen. Der Druckanstieg pflanzt sich weiterhin vuri den Anschlüssen A und B uuruii die im Innern der
Steuerkolben 28 und 29 verlaufenden Kanäle 54 in die Reaktionsräume 55 und 56 fort. Sobald der Druck hier
so groß wird, daß die durch ihn auf die Steuerkolben 28 und 29 ausgeübte Druckkraft die Vorspannung der
Regelfedern 38 und 46 überwindet, werden die Steuerkolben 28 und 29 unter Verkürzung der
Regelfedern 38 und 46 so weit verschoben, bis schließlich die Schultern 57 und 61 die Verbindung vom
Anschluß P zu den Anschlüssen A und B unterbrechen bzw. so stark drosseln, daß gerade noch eventuell
auftretende Leckverluste nachgespeist werden können. In den Arbeitsräumen 13 und 14 sowie in den
Reaktionsräumen 55 und 56 stellt sich damit ein Druck ein, welcher abhängig ist von der Vorspannung der
Regelfedern 38 und 46. Zur weiteren Erläuterung sei nun noch vorausgesetzt, daß einer Bewegung des Lenkrades
19 im Uhrzeigersinn eine Bewegung des Getriebeteils 15 nach rechts entsprechen möge. Außerdem sollen die
an den gelenkten Rädern 16 bei einem Lenkvorgang auftretenden Kräfte Kr relativ klein sein, so wie sie
beispielsweise bei schnellen Autobahnfahrten oder bei Glatteis auftreten. Wenn unter diesen Voraussetzungen
dzs Lenkrad 19 im Uhrzeigersinn gedreht wird dreht sich auch der Hebel 35 im Uhrzeigersinn und wirkt
dabei mit einer gewissen Kraft über die Stellschraube 43 auf den zapfenartigen Ansatz 42 des Federtellers 39 ein.
Diese Kraft reicht aber zunächst nicht aus, die Vorspannung der Regelfeder 33 zu überwinden, so daß
eine Kraftübertragung über die Regelfeder 38, den Steuerkolben 28 und das im Reaktionsraum 56 unter
Druck stehende Druckmittelpolster auf das Ventilgehäuse 27 erfolgl Das Ventilgehäuse 27 dreht sich daher
synchron zum Hebe! 35 ebenfalls im Uhrzeigersinn und überträgt diese Bewegung auf das Getriebeglied 17,
welches seinerseits das Getrisbeglied 15 nach rechts bewegt Das Getriebeglied 15 bewirkt einerseits einen
entsprechenden Einschlag der gelenkten Räder 16 und andererseits eine Bewegung des Kolbens IZ Dadurch
verkleinert sich der Arbeitsraum 13 unter Verdrängung von Druckmittel. Diese Verdrängung erfolgt derart, daß
der durch die Bewegung des Kolbens 12 im Arbeitsraum 13 verursachte kleine Druckanstieg sich bis in den
Reaktionsraum 55 fortpflanzt und dort eine entsprechend erhöhte Kraft auf den Steuerkolben 29 bewirkt
Dieser Kraftzuwachs reicht aus, um den Steuerkolben 29 unter einer sehr geringen weiteren Verkürzung der
Regelfeder 46 so zu bewegen, daß eine Verbindung vom Anschluß A zum Anschluß Thergestelh wird, so daß das
Druckmittel abströmen kann. In umgekehrter Weise vergrößert sich der Arbeitsraum 14 unter Erzeugung
eines Druckabfalls im Arbeitsraum 14 und dem damit verbundenen Reaklionsraum 56. Die infolge dieses
Druckabfalls nachlassende Kraft auf den Steuerkolben 28 gestattet es der Regelfeder 38, den Steuerkolben 28
in eine Stellung zu schieben, in welcher Druckmittel vom Anschluß Pm der benötigten Menge zum Anschluß
ßströmen kann. Aus diesem Vorgang ist zu ersehen, daß zwar Druckmittel vom Anschluß P zum Anschluß B
ίο strömt, jedoch keine Servounterstülzung stattfindet.
Vielmehr erfolgen das Einschlagen der gelenkten Räder und die Bewegung des Kolbens 12 allein durch die am
Lenkrad aufgewandte Handkraft Kn. Dieser Vorgang ist in Fig.2 in dem Kurvenzug 0-1 dargestellt. Wir
setzen nun voraus, daß die zum Einschlag der gelenkten Räder notwendige Kraft größer als im vorher
beschriebenen Beispiel sei, sowie dies bei langsamer Fahrt in engen Kurven oder bei einem weichen
Untergrund dsr Fall sein kuiinie. Der Druck im
Reaktionsraum 56 reicht dann nicht mehr aus, um die benötigte Kraft zu übertragen, d. h. das Druckmittelpolster
im Reaktionsraum 56 ist nicht mehr als starr anzusehen. Bei einer Bewegung des Hebels 35 im
Uhrzeigersinn wird deshalb oberhalb einer Grenzkraft welcher dem Punkt ' in Fig.2 entspricht, der
Federteller 39 vom Ansatz 40 abgehoben. Die Regelfeder 38 wird dadurch etwas höher gespannt und
hat t-e Tendenz, den Steuerkolben 28 so zu bewegen, daß die Schulter 57 eine Verbindung zwischen den
Anschlüssen fund B herstellt. Bei diesem Vorgang muß bemerkt werden, daß zwar eine Relativbewegung
zwischen dem Hebel 35 und dem Ventilgehäuse 27 stattgefunden hat, jedoch noch keine Relativbewegung
zwischen dem Ventilgehäuse 27 und dem Anschlußkörper 22. Erst wenn das vom Anschluß Pin den Anschluß
B und von dort in den Arbeitsraum 14 strömende Druckmittel dort einen Druckanstieg verursacht welcher
zur Bewegung des Kolbens 12 und damit des Getnebeteiles 15 nach rechts ausreicht erfolgt ein
Einschlag an den gelenkten Rädern 16. Gleichzeitig erfolgt über das Getriebeteil 17 und den Ventilkörper 18
eine mechanische Rückführung dieser Bewegung, & h., der Ventilkörper 18 und somit das Ventilgehäuse 27
folgen der Bewegung des Hebels 35 jeweils so nach, daß die Schulter 57 nach beendeter Bewegung des Hebels 35
wieder die Verbindung zwischen den Anschlüssen P-B unterbricht. Die auf die gelenkten Räder 16 wirkende
Kraft setzt sich bei diesem Betriebszustand aus zwei Anteilen zusammen. Der eine Anteil entspricht der
durch den Servomotor 8 aufgebrachten Hilfskraft während der andere Anteil wieder vom Hebei 35 über
die Regelfeder 38, den Steuerkolben 28 und das Druckmittelpolster im Reaktionsraum 56 auf das
Ventilgehäuse 27 übertragen wird und somit der jeweiligen Spannung der Regelfeder 38 entspricht
Dieses Betriebsverhalten entspricht dem Kurvenzug I-II
der Fig.2. Man erkennt daß dieser Kurvenzug I-II
flacher verläuft als der Kurvenzug 0-1. Dieser flachere
Verlauf entspricht der Einsparung an Handkraft durch die allmählich einsetzende Servounterstützung. Der
Abfluß von Druckmittel aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum 13 erfolgt auch hier auf die schon weiter
oben beschriebene Weise. Da bei einer Verdrehung des Hebels 35 relativ.zum Ventilgehäuse 27 der Kontakt
zwischen der Stellschraube 51 und dem Ansatz 50 des Federtellers 47 aufgehoben wird, beeinflußt eine
geringfügige Bewegung des Steuerkolbens 29 in keiner Weise den Sleuerkolben 28. Da andererseits die
Regelfeder 46 aber gespannt bleibt, wird im Arbeitsraum 13 auf jeden Fall ein bestimmter Vordruck
aufrecht erhallen. Nach einer bestimmten Verkürzung der Regelleder 38 wird schließlich ein mechanischer
Kontakt zwischen dem Stößel 44 und dem Sleuerkoiben 28 erfolgen, wobei diesem Kontakt der Punkt 11 in
Fig.2 entsprechen möge, Von diesem Punkt an kann naturgemäß keine weitere Verkürzung der Regelfeder
38 mehr stattfinden. Unter der Voraussetzung, daß nach einem weiteren bestimmten Kraftanstieg eine hier
allerdings nicht näher beschriebene Lenkkraftbegrenzung
einsetzen möge, wird nach Durchlaufen des Kurvenzuges I1-1II die Kurve einen zur Abszisse im
wesentlichen parallelen Verlauf nehmen. Lenkkraflbe· grenzungen sind schon in den verschiedensten Ausführungen
bekannt geworden und beruhen im allgemeinen darauf, daß der Druck in den Reaktionsräumen auf
einen bestimmten Wert begrenzt wird, selbst wenn der Druck in den Ärbeiisräumen weiter ansteigt. Es braucht
daher in diesem Zusammenhang nicht näher darauf eingegangen werden. Die Steigung des Kurvenzuges
I1-1II ist die gleiche wie die des Kurvenzuges I—II. so daß sich ein durchgehender Kurvenzug I-II1 ergibt. Die
Steigung des Kurvenzuges I-III ist abgesehen von den in
der Lenkkinematik auftretenden Hebeln in erster Linie abhängig vom Verhältnis der wirksamen Flächen im
Reaktionsraum 56 bzw. im Arbeitsraum 14. ]e kleiner die wirksame Fläche des Reaktionsraumes 56 wird um
so größer ist die hydraulische Übersetzung und um so flacher verläuft der Kurvenzug I-III. Der Rücklauf des
Druckmittels aus dem Arbeitsraum 13 erfolgt auch hier wieder in der schon beschriebenen Weise. Der gleiche
Rücklaufeffekt ergibt sich, wenn bei losgelassenem Lenkrad die gelenkten Räder die Tendenz haben, sich in
die Geradeaus-Stellung zurückzustellen. Auch hier ist ein selbsttätiges Rückstellen mit einem entsprechenden
Verdrängen bzw. Nachsaugen von Druckmittel möglich. Bei einer Drehung des Lenkrades gegen den Uhrzeigersinn
erfolgen die ganzen Vorgänge in umgekehrter Weise auf den Steuerkolben 29 bezogen. Mit Hilfe der
Stellschrauben 43 und 51 ist es möglich, den Hebel 35 symmetrisch zum Ventilgehäuse 27 einzustellen. Es ist
weiterhin möglich, gegenüber den Ansätzen 42 und 50 ein bestimmtes Spiel, eine Spielfreiheit oder gar eine
bestimmte Vorspannung einzustellen.
In Fig.5 ist andeutungsweise ein Ventilgehäuse 27'
dargestellt, in welchem zwei koaxiale Bohrungen 36' und 37' angeordnet sind, zwischen denen sich eine
Bohrung kleineren Durchmessers 65 befindet. In der Bohrung 65 gleitet ein Betätigungsglied 35', welches auf
nicht näher dargestellte Weise mit einem Lenkrad 19' in Wirkverbindung steht Das Betätigungsglied 35' wirkt in
einer mittleren Stellung beidseitig auf Federteller 39' und 47', welche an den Absätzen 40' und 48' zwischen
der Bohrung 65 und den Bohrungen 36' und 37' anliegen. Am Federteller 39' stützt sich eine Regelfeder 38' ab,
welche auf eine Stirnfläche.eines Steuerkolbens 28' einwirkt Der Steuerkolben 28' besitzt drei Schultern 66,
67 und 68, die durch Taillen 69 und 70 voneinander getrennt sind. In einer Mittelstellung verschließt die
Schulter 67 eine Ringnut 71, in welche ein Anschluß B' mündet Im Bereich der die Taillen 69 und 70
umgebenden Ringräume 72 und 73 münden ein Anschluß T sowie ein Anschluß P', welcher über eine
Leitung 74 mit einer Druckquelle 1' verbunden ist An den Anschluß T'ist eine Ablaufleitung 75 angeschlossen.
Vom Anschluß B' führt eine Leitung 76 zu einem Anschluß B\ eines Servomotors 8', welcher einen
Zylinder 9', einen Kolben 12' mit beidseiligen Kolbenstangen 10' und 11' sowie Arbeilsfäume 13' und
14' beinhaltet. Auf den Federteller 47' wirkt eine Regelfeder 46', die einen Sleuerkoiben 29' beaufschlagt.
Der Steuerkolben 29' besitzt Schultern 77,78 und 79. In
einer Mittelstellung versperrt die Schulter 78 eine Ringnut 80, in welcher ein Anschluß Λ'mündet, welcher
über eine Leitung 81 mit einem Anschluß A \ verbunden ist, der im Arbeitsraum 13' mündet. Die Schultern 77,78
und 79 werden durch Taillen 82 und 83 voneinander getrennt. In einem die Taille 82 umgebenden Ringraum
84 mündet ein Anschluß P', der über eine Druckleitung
85 ebenfalls mit der Druckquelle 1' verbunden ist. Von einem die Taille 83 umgebenden Ringraum 86 führt ein
Anschluß Γ'zu einer Ablaufleitung 87. Von der Leitung 76 zweigt eine Steuerleitung 88 zu einem an die Schulter
66 anschließenden Reaklionsraum 89 ab. In ähnlicher Weise ist die Leitung 81 über eine Steuerleitung 90 mit
einem siirnseiüg aii die Schulter 73 anschließenden
Reaktionsraum 91 verbunden. Das Ventilgehäuse 27' steht über ein nur schematisch dargestelltes Getriebeglied
92 mit der Kolbenstange W in Wirkverbindung. Die Wirkungsweise ist derjenigen der Fig. 3 und 4 sehr
ähnlich. Eine Betätigung des Lenkrades im Uhrzeigersinn möge eine Bewegung des Betätigungsgliedes 35'
nach links entsprechen. Bis zum Überwinden der Vorspannung der Regelfeder 38' wird ein direkter
Kraftfluß vom Lenkrad 19' über das Betätigungsglied 35', den Federteller 39', die Regelfeder 38', den
Steuerkolben 28' sowie das Druckmittelpolster im Reaktionsraum 89 auf das Ventilgehäuse 27' und von
dort über das Getriebeglied 92 und die Kolbenstange 11'
usw. zu den gelenkten Rädern 16' erfolgen. Aus dem sich verkleinernden Arbeitsraum 13' wird Druckmittel
verdrängt, welches im Reaktionsraum 91 einen Druckanstieg verursacht und dadurch den Steuerkolben 29' in
eine Stellung bringt, in welcher der Anschluß A 'mit dem Anschluß T verbunden ist Umgekehrt bewirkt der
Druckabfall im sich vergrößernden Arbeitsraum 14' auch einen Druckabfall im Reaktionsraum 89, wodurch
die Regelfeder 38' den Steuerkolben in eine die Verbindung P'-B' freigebende Stellung schieben kann.
Dieser Vorgang entspricht wieder dem Kurvenzug 0-1 von Fig.2. Bei anwachsendem Kraftbedarf wird die
Vorspannung der Regelfeder 38' überwunden, wodurch der Federteller 39' von seinem Widerlager abgehoben
wird. Da, wie schon weiter oben erwähnt, die Steuerkolben ihre Stellung nur unwesentlich verändern,
erfolgt ein Lenkvorgang bei höher werdendem Kraftbedarf unter zunehmender Verkürzung und damit höherer
Vorspannung der Regelfeder 38'. Der Kontakt zwischen dem Federteller 47' und dem Betätigungsglied 35' geht
dabei verloren. Die Lenkcharakteristik entspricht hierbei dem Kurvenzug I-II. Bei Überschreiten einer
weiteren Grenzkraft Findet schließlich ein mechanischer Kontakt zwischen dem Federteller 39' und dem
Steuerkolben 28' statt Von diesem Zeitpunkt an entspricht die Kennlinie wieder dem Kurvenzug II-III.
Das Druckmittel gelangt dabei vom Anschluß P' zum Anschluß ß'und von dort über die Leitung 76 sowie den
Anschluß B\ in den Arbeitsraum 14' und beaufschlagt dort den Kolben 12' im Sinne der Servounterstützung.
Der Ablauf aus dem Arbeitsraum 13' erfolgt in der schon beschriebenen Weise. Der gleiche Vorgang ergibt
sich auch bei selbsttätiger Rückstellung der gelenkten Räder in die Geradeaus-Stellung.
Zuweilen wird die Forderung gestellt, daß trotz eines
relativ hohen Vordruckes in den Arbeitsräumen des
Servomotors der manuell vor dem Einsetzen der Servounterstützung zu übertragende Kraflanteil gering
sein soll. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß die zur Überwindung der Vorspannung der Regelfeder notwen'
dige manuelle Kraft kleiner sein soll als die Vorspannung der Regelfeder. In Fig.6 ist eine Lösung dieser
Aufgabenstellung dargestellt. In einem Ventilgehäuse 27" ist eine Bohrung 37" angeordnet, die sich über einen
scharfkantigen Absatz 93 zu einer koaxialen Bohrung 94 verjüngt, an die sich über einen Absatz 95 eine nach
außen führende Bohrung 96 kleineren Durchmessers anschließt. In der Bohrung 37" gleitet ein Steuerkolben
29", der von einer Regelfeder 46" belastet wird. Die Regelfeder 46" stützt sich andererseits an einem
Federteller 47" ab. Der Federteller 47" liegt in der Ausgangsstellung am Absatz 93 an und ist fest mit einem
Ansatz 50' verbunden, welcher mit radialem Spiel die Bohrungen 94 und 96 durchdringt und auf eine
Stellschraube Si' wirkt, die innerhalb eines Hebeis 35" angeordnet ist. Mit dem Federteller 47" ist ein Stößel
52' verbunden, der nach einer gewissen Relativbewegung zwischen dem Federteller 47" und dem Steuerkolben
29" in mechanischen Kontakt mit diesem kommt Zwischen der Unterseite des Federtellers 47" und dem
Absatz 95 ist eine Zusatzfeder 97 angeordnet, deren Vorspannung in der gezeichneten Stellung geringer ist
als die Vorspannung der Regelfeder 46".
Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt:
Die durch die Regelfeder 46" aufgebrachte Kraft wirkt nur noch zum Teil auf den Absatz 93 bzw. auf die Stellschraube 5Γ. Ein anderer in seiner Höhe durch geeignete Wahl der Zusatzfeder 97 bestimmbarer Kraftanteil wird durch die Zusatzfeder 97 auf den Absatz 95 übertragen. Die Zusatzfeder 97 wirkt also in der gleichen Richtung wie die Betätigungskraft und verringert demnach die zum Abheben des Federtellers 47" vom Absatz 93 notwendige Betätigungskraft um das Maß ihrer Vorspannung. Diese Wirkungsweise hat in bestimmten Anwendungsfällen noch den Vorteil, daß sich nach dem Abheben des Federtellers 47" die Federkonstanten der Regelfeder 46" und der Zusatzfeder 97 addieren, so daß sich insgesamt eine höhere Federkonstante für das System ergibt. Mit Hilfe dieser erhöhten Federkonstanten läßt sich eine relativ große Zunahme des Druckes bei vergleichsweise geringen Relativbewegungen zwischen dem Hebel 35" und dem Ventilgehäuse 27" erzielen. Auf diese Art kann unter Umständen das Gefühl eines »Loches« in der Lenkung Vermieden werden,
Die Funktion dieser Anordnung ist wie folgt:
Die durch die Regelfeder 46" aufgebrachte Kraft wirkt nur noch zum Teil auf den Absatz 93 bzw. auf die Stellschraube 5Γ. Ein anderer in seiner Höhe durch geeignete Wahl der Zusatzfeder 97 bestimmbarer Kraftanteil wird durch die Zusatzfeder 97 auf den Absatz 95 übertragen. Die Zusatzfeder 97 wirkt also in der gleichen Richtung wie die Betätigungskraft und verringert demnach die zum Abheben des Federtellers 47" vom Absatz 93 notwendige Betätigungskraft um das Maß ihrer Vorspannung. Diese Wirkungsweise hat in bestimmten Anwendungsfällen noch den Vorteil, daß sich nach dem Abheben des Federtellers 47" die Federkonstanten der Regelfeder 46" und der Zusatzfeder 97 addieren, so daß sich insgesamt eine höhere Federkonstante für das System ergibt. Mit Hilfe dieser erhöhten Federkonstanten läßt sich eine relativ große Zunahme des Druckes bei vergleichsweise geringen Relativbewegungen zwischen dem Hebel 35" und dem Ventilgehäuse 27" erzielen. Auf diese Art kann unter Umständen das Gefühl eines »Loches« in der Lenkung Vermieden werden,
in Fig.7 ist eine weitere Möglichkeit zum Erzielen
dieser Funktion dargestellt. In einem Ventilgehäuse 27'" ist eine Bohrung 37'" angeordnet, die sich über einen
Absatz 95' in eine nach außen gehende Bohrung 96' fortpflanzt. In der Bohrung 37'" gleitet ein Steuerkolben
29", auf den eine Regelfeder 46'" wirkt, die sich andererseits an einem Federteller 47'" abstützt. Von
seiner Unterseite wird der Federteller 47'" von einer Zusatzfeder 98 beaufschlagt, welche ihr Widerlager am
Absatz 95' findet. Der Federteller 47'" ist mit einem Ansatz 50" fest verbunden, der zur Führung der
Zusalzfeder 98 dient, die Bohrung 96' durchdringt und auf eine Stellschraube 5Γ im Hebel 35" wirkt. Der
Federleller 47'" ist weiterhin mit einem Stößel 52' verbunden, weiuhcf nach einer gewissen Relativbewegung
zwischen Federteller 47'" und Steuerkolben 29" in mechanischen Kontakt mit diesem kommt.
Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß die Federkonstante der Zusatzfeder 98 so bemessen sei,
daß die Zusatzfeder 98 in der Mittelstellung des Steuerkolbens 29" durch die sich dann einstellende
Vorspannung der Regelfeder 46'" auf Block gedrückt wird und damit einem festen Widerlager gleich kommt
Naturgemäß muß die Zusatzfeder 98 so ausgelegt sein, daß dabei keine Überbeanspruchung stattfindet. Die in
der Mittelstellung durch die Regelfeder 46'" aufgebrachte Kraft wird damit über den Federteller 47'" und
die Zusatzfeder 98 gegen den Absatz 95' und ggf. über den Ansatz 50' auch an der Stellschraube 51' abgestützt
Manuell muß der Kraftanteil aufgebracht werden, um welchen die auf den Absatz 95' wirkende Kraft die
Vorspannung der auf Block gedrückten Zusatzfeder 98 übersteigt Nach dem Aufbringen dieser manuellen
Kraft kann sich die Zusatzfeder 98 ausdehnen, wobei sich wieder eine Addition der Federkonstanten ergibt
Auch in diesem Fall kann die Vorspannung der Regelfeder 46'" einen relativ hohen Wert h.'ben und
einen relativ großen Vordruck erzeugen. Dennoch kann die zum Verschieben des Steuerkolbens 29" benötigte
manuelle Kraft klein gehalten werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Druckmitielfolgesteuerung für Servolenkungen mit zwei in einem Ventilgehäuse angeordneten, von einem gemeinsamen Betätigungsglied betätigbaren Steuerventilen zum wechselweisen Verbinden der Arbeitsräume eines hydraulischen Servomotors mit einer Druckquelle oder einem Ablauf sowie mit einer mechanischen Rückführung der Bewegung des arbeitsaktiven Teiles des Servomotors auf die Steuerventile und einer Rückmeldung der in den Arbeitsräumen bestehenden Drücke an das Betätigungsglied über von diesen Drücken beaufschlagte Reaktionsflächen an den Steuerkolben der Steuerventile oder Reaktionsflächen an mit den Steuerkolben wirkungsmäßig verbundenen Reaktionsgliedern, wobei die Steuerventile jeweils vom Druck eines Arbeitsraumes mit Hilfe der Reaktionsflächen gegen die Kraft einer Regelfeder gesteuerte Druckregelverttile jener Art sind, die unterhalb eines von der Vorspannung der Regeifeder abhängigen Druckes eine Verbindung von der Druckquelle zum Arbeitsraum herstellen, diese Verbindung bei Überschreiten des Druckes zunehmend drosseln und schließlich in einer als hydraulische Nullstellung bezeichneten Schaltstellung spe~ren und bei weiterer Druckerhöhung eine Verbindung vom Arbeitsraum zum Abiauf öffnen, wobei die Vorspannung einer Regelfeder durch das Betätigungsglied veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend vo' der hydraulischen Nullstellung der Sleuerkolben (28, 29, 28', W und 29") die Regelfedern (38, 46, 38', 46', 46", 46"') unterhalb einer durch das BetätigungsglieH (Hebel 35, 35', Hebel 35") auf sie ausgeübten Grenzbetätigungskraft sich mit ihren dem Betätigungsglied (Hebel 35, 35', Hebel 35") zugewandten Enden direkt oder unter Zwischenschaltung von Federtellern (39, 47, 39', 47', 47'") oder dergleichen am Ventilgehäuse (27, 27', 27", 27'") oder einem fest damit verbundenen Teil abstützen und bei Überschreiten der Grenzbetätigungskraft durch das Betätigungsglied (Hebel 35, 35", Hebel 35") eine der Regelfedern (38,46,38', 46', 46", 46'") abgehoben wird, während die andere ihre Wirkverbindung mit dem Betätigungsglied (Hebel 35,35'. Hebel 35') verliert.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732361893 DE2361893C3 (de) | 1972-08-26 | 1973-12-13 | Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen |
DE19742417194 DE2417194A1 (de) | 1972-08-26 | 1974-04-09 | Druckmittelfolgesteuerung fuer servolenkungen oder dergleichen |
IT28502/74A IT1046374B (it) | 1973-12-13 | 1974-10-16 | Comando sequenziale di un mezzo in pressione per servosterzi o simili |
GB5160474A GB1488027A (en) | 1972-08-26 | 1974-11-28 | Hydraulic follow-up control system for servo-assisted steering gear or the like |
US05/528,775 US3978770A (en) | 1973-12-13 | 1974-12-02 | Pressure follow-up control means for servo-steering systems, and the like |
JP49141439A JPS5090025A (de) | 1973-12-13 | 1974-12-09 | |
FR7441226A FR2254470B2 (de) | 1972-08-26 | 1974-12-13 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2242022A DE2242022C3 (de) | 1972-08-26 | 1972-08-26 | Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen o.dgl |
DE19732361893 DE2361893C3 (de) | 1972-08-26 | 1973-12-13 | Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2361893A1 DE2361893A1 (de) | 1975-06-26 |
DE2361893B2 DE2361893B2 (de) | 1981-05-07 |
DE2361893C3 true DE2361893C3 (de) | 1982-04-29 |
Family
ID=25763753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732361893 Expired DE2361893C3 (de) | 1972-08-26 | 1973-12-13 | Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2361893C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5209317A (en) * | 1988-12-05 | 1993-05-11 | United Technologies Automotive, Inc. | Electro-hydraulic vehicular power steering system with closed center valving |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1773287U (de) * | 1955-04-18 | 1958-08-28 | Demag Ag | Anordnung zur hydraulischen oder pneumatischen fernbetaetigung eines steuermittels. |
US3298316A (en) * | 1964-04-06 | 1967-01-17 | Budzich Tadeusz | Remote adjustment for pressure compensated pump setting |
DE1939293A1 (de) * | 1969-08-01 | 1971-02-11 | Kracht Pumpen Motoren | Druckregler |
DE2262575C3 (de) * | 1972-12-21 | 1978-04-20 | Integral Hydraulik Langen & Co., 4000 Duesseldorf | Hydraulische Druckmittelsteueranlage zur Wegesteuerung eines doppeltwirkenden Servomotors |
DE2242022C3 (de) * | 1972-08-26 | 1980-11-20 | Integral Hydraulik & Co, 4000 Duesseldorf | Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen o.dgl |
-
1973
- 1973-12-13 DE DE19732361893 patent/DE2361893C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2361893A1 (de) | 1975-06-26 |
DE2361893B2 (de) | 1981-05-07 |
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OGA | New person/name/address of the applicant | ||
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