DE2361893C3 - Druckmittelfolgesteuerung für Servolenkungen - Google Patents

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

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,

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)

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.