DE3043968A1

DE3043968A1 - Steuerverteiler fuer eine hubvorrichtung

Info

Publication number: DE3043968A1
Application number: DE19803043968
Authority: DE
Inventors: Christian Frepillon Tanguy
Original assignee: DBA SA
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-11-21
Publication date: 1981-06-04
Also published as: FR2508566A1; FR2508566B1; ES497115A0; ES8107367A1; DE3043968C2

Description

Steuerverteiler für eine Hubvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steuerverteiler für eine Hubvorrichtung, insbesondere eine hydraulische Hubvorrichtung, und im Hinblick auf dessen industrielle Verwendung ein hydraulisches Hilfsventil, insbesondere für das Servorsteuersystem eines Motorfahrzeugs, bei dem derartige Verteiler Verwendung finden.

Bei einer herkömmlich ausgebildeten Servosteuerung wird die Zahnstange durch eine doppelt wirkende Hubvorrichtung unterstützt, deren mit der Zahnstange verbundene Stange in dar einen oder der anderen Richtung verschoben wird, je nach der Drhrichtung der Lenksäule. Bei einer Servosteuerung mit "geschlossener Mitte" strömt das unter Druck stehende Strömungsmittel, das die Hubvorrichtung betätigt, von einem Druckspeicher, der in permanenter Weise von einer Pumpe gespeist wird, beispielsweise durch einen Unterbrecherschalter. Die Abgabe des Druckspeichers in die eine oder die andere der Kammern der Hubvorrichtung wird durch ein Servosteuerventil gesteuert, das zwischen der Lenksäule ind der Zahnstange mechanisch eingesetzt ist. Es sind diveree Typen von Servosteuerventilen bekannt. Der größte Teil davon besteht aus einem Gehäuse, in dem ein Eingangsrotor angeordnet ist, der von einem Steuerrad über die Lenksäule angetrieben wird,

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und einem Ausgangsrotor, der mit der Zahnstange gekoppelt ist. Die beiden Rotoren sind über einen Torsionsstab miteinander verbunden, so daß infolge der Auswirkung eines Lenkvorganges ein Winkelversatz zwischen den Rotoren auftritt, der ein bestimmtes Drehmoment am Steuerrad erzeugt. Ein bekanntes Ventil umfaßt mindestens einen Steuerverteiler, der die Einführung des unter Druck stehenden Strömungsmittels in eine der Kammern der Hubvorrichtung oder die Entleerung dieser Kammer steuert. Die Struktur eines derartigen Verteilers ist normalerweise relativ kompliziert, wenn man versucht, ein vorgegebenes "Eingangadruckdrehmoraent·¹ in Evolutenform zu erhalten, da diese Eigenschaft durch die tatsächliche Konstruktion des Verteilers bestimmt wird.

Tatsächlich sollte ein bestimmter Druck in der Kammer der Hubvorrichtung, der zugeführt wird, jedem Wert des Drehmomentes am Steuerrad entsprechen. Normalerweise sollte ein zufriedenstellendes "Eingangsdruckdrehmoment" (das dBn Grad der der Zahnstange durch die Hubvorrichtung zugeführten Unterstützung kennzeichnet) drei im wesentlichen lineare Abschnitte umfassen, die sich einer parabolischen Kurve annähern. Der erste Abschnitt für Drehmomentwerte nahe null besitzt eine Steigung von etwa null (keine Unterstützung) und entspricht einem Fahrzustand bei hoher Geschwindigkeit. Der zweite Abschnitt in der Nähe des ersten besitzt eine im wesentlichen konstante Steigung (die Unterstützung ist proportional zu der Lenkanstrengung)

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und entspricht einem Fahrzustand auf einer normalen Straße mit durchschnittlicher Geschwindigkeit. Dar dritte Abschnitt in der Nähe des zweiten besitzt eine stark betonte Steigung (starke Unterstützung) und entspricht Parkvorgängen.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung iet es_f eine neuartige Art eines Steuerverteilers vorzuschlagen, der die vorstehend angegebenen Erfordernisse erfüllt (d.h. der in der Lage ist, eine zufriedenstellende "Eingangsdruckdrehmomenf-Charakteristik zu erzeugen) und der eine äußerst einfache Konstruktion besitzt.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein neuartiges Servesteuerventil vorzuschlagen, das in einer Servosteuereinrichtung mit "geschlossener Mitte", bei der derartige Steuerverteiler Verwendung finden, in oiner besonders kompakten Einheit eingesetzt werden kann.

Ein weiteres Problem tritt auf, wenn die doppelt wirkende Hilfsiebvorrichtung asymmetrisch ausgebildet ist, d.h. wsnn sie nur eine einzige Stange umfaßt, wodurch die wirksame Fläche des Kolbens in einer der Kammern der Hubvorrichtung reduziert wird. Wie man aus dem weiter unten folgenden ersehen kann, ist es ebenfalls Ziel der Erfindung, eine "Eingangshilfsdrehmomenf-Charakteristik zu erhalten, die in bezug auf die Ruhelage (ohne Unterstützung) der Lenksäule trotz des Vorhandenseins einer asymmetrischen Hubvorrichtung symmetrisch ist, indem die erforderliche Ungleichheit zwischen die ähnlichen Bestandteile der beiden Verteiler

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des vorstehend erwähnten Typs, die jeweils die Speisung der beiden Kammern der Hubvorrichtung steuern, eingeführt wird.

In diesem Sinne betrifft die Erfindung einen Steuerverteiler für eine Hubvorrichtung eines Typs, der einen Hauptkörper umfaßt, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, innerhalb der ein Betätigungselement verschoben wird, wobei der Hauptkörper mindestens ein Fenster für die Zuführung von unter Druck stehendem Strömungsmittel aufweist, das im wesentlichen quer angeordnet und an eine Druckquelle, wie beispielsweise einen Druckspeicher, anschlieflbar ist, mindestens eine Hochdruckausgangsöffnung, die im wesentlichen quer angeord-

anschließbar ist,

net und an eine Hubvorrichtungskammer/und mindestens einen Abschnitt einer Niederdruckströmungsbahn, der mit einem Speicher verbindbar ist, wobei sich das Betätigungselement aus einem Steuerelement mit einem Manövrierende und einem Folgeelement, das die Form einer in Axialrichtung in der Bohrung gleitenden Hülse besitzt, zusammensetzt, während das Steuerelement die Form einer Stoßstange besitzt, die axial innerhalb der Hülse gleitet. Der Steuerverteiler ist dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eine in Verbindung mit der Zuführöffnung stehende erste Leitung durch die Wand der Hülse erstreckt, daß sich mindestens eine zweite Leitung, die mit der Hochdruckausgangsöffnung in Verbindung steht, durch die Wand der Hülse erstreckt, daß das Steuerelement einen Abschnitt zum

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Blockieren der inneren Öffnung der zweiten Leitung umfaßt, wobei dieser Blockierabschnitt durch Strömungsunterbrechende Kanten gebildet wird und eine erste Kante die Verbindung mit der Druckquelle regelt, während eine zweite Kante die Verbindung mit dem Speicher regelt, daß das Folgeelement eine Schulter umfaßt, die eine Kolbenfläche bildet, welche abetromseitig von der ersten Kante in Richtung des StrömungsmittelflussBB von der Druckquelle zur Hubvorrichtung angeordnet ist, und daß mindestens eine Rückführeinrichtung zwischen dem Hauptkörper und dem Folgeelement vorgesehen ist.

Eine derartige Einrichtung, bei der die Folgehülse ihre Funktion aufgrund einer einfachen äußeren Schulter erfüllen kann, vereinfacht die technische Verwirklichung des Verteilers beträchtlich.

Anwendungstechnisch gesehen bezieht sich die Erfindung desauf
weiteren ein Servorsteuerventil für eine Servosteueranlage mit "geschlossener Mitte", das ein Gehäuse umfaßt, in dem ein Eingangsrotor angeordnet ist, der mit einer Schnrwelle in Verbindung steht, und ein Ausgangsrotor, der mit einer Zahnstange gekoppelt ist, wobei der Ausgangsrotor über ein elastisches Element an dem Eingangsrotor montiert ist und die Rotoren um eine gemeinsame Achse drehbar in dem Gehäuse installiert sind, während das Gehäuse mit Einrichtungen zum Anschluß an eine Hochdruckquelle, an einen Speicher und an die beiden Kammern einer mit der Zahnstange

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gekoppelten doppelt wirkenden Hubvorrichtung ausgestattet ist ι Das Ventil ist dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Rotoren zwei vorstehend definierte Steuervorteile!? beherbergt, die entlang der Achse und an jeder Saite desselben angeordnet sind, wobei der Rotor einen gemeinsamen Hauptteil für die beiden Verteiler bildet, und daß die Manövrierenden der beiden vorstehend erwähnten Steuerelemente gegen einen Doppelhebel gelagert sind, der einen Schwenkhebel bildet, welcher um eine Achse senkrecht zu der gemeinsamen Achse verschwenkbar ist und einen Steuerarm besitzt, der mechanisch mit dem anderen Rotor gekoppelt ist.

Bei einem Servosteuersystem, bei dem eine asymmetrisch ausgebildete, doppelt wirkende Hubvorrichtung Verwendung findet, insbesondere eine Hubvorrichtung mit einer einzigen Betätigungsstange, ist das vorstehend beschriebene Servo-steuerventil desweiteren dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehend erwähnten Ruckführeinrichtungen, die zwischen dem gemeinsamen Hauptkörper und dem Folgeelement desjenigen Verteilers angeordnet sind, der mit der Kammer der Hubvorrichtung in Verbindung steht, in die sich die Betätigungsstange erstreckt, eine Steifigkeit besitzen, die größer ist als die von ähnlichen Rückführeinrichtungen des anderen Verteilers, der mit der anderen Kammer der Hubvorrichtung in Verbindung steht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerverteilers für eine Hubvorrichtung und eines Ausführungs-

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beispiels eines Servosteuerventils, bei dem ein derartiger Verteiler Verwendung findet, in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Steuerverteiler für eine Hubvorrichtung;

Figur 2 in schematischer Weise ein Servoeteuersystem mit "geschlossener Mitte", bei dem ein erfindungsgemäß ausgebildetes Servasteuerventil, das im Schnitt und in Einzelheiten dargestellt ist, eingesetzt istj

Figur 3 eine Detailansicht, die die Form des Schwenkhebels dee in Figur 2 dargestellten Servosteuervantils zeigt, wobei dieser Schwenkhebel in Richtung des Pfeiles III der Figur 2 dargestellt ist; und

Figur 4 ein Diagramm, das die mit dem in Figur 1 dargestellten Verteiler erhaltene "Druckvfirschiebungs"-Charakteristik zeigt.

Der in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäß ausgebildete Steuerverteiler 11 umfaßt einen Hauptkörper 12, in dem eine Bohrung 13 ausgebildet ist, innerhalb welcher ein Betätigungselement 14 verschoben wird. Dieses Betätigungselement besteht aus einem Steuerelement 15 in Form einer Stoßstange

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und, gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung, aus einem Folgeelement 16 in Form einer Hülse. Die Bohrung 13 umfaßt zwei Abschnitte 17 und 18 unterschiedlichen Durchmessers (der Durchmesser des Abschnittes 17 ist größer ale der Durchmesser des Abschnittes 18), während die Hülse, die das Folgeelement 16 bildet, ebenfalls zwei Abschnitte 19 und 20 unterschiedlichen Durchmessers besitzt, die jeweils den Durchmessern der Abschnitte 17 und 18 entsprechen, so daß daa Folgeelement 16 innerhalb der Bohrung 13 in Längsrichtung gleiten kann. Auf diese Weise wird eine äußere Schulter 21, deren wichtige Bedeutung später erklärt wird, zwischen den Abschnitten 19 und 20 der Hülse 16 gebildet. Dar Hauptkörper 12 umfaßt eine Zuführöffnung 25 für unter Druck stehendes Strömungsmittel, die in den Abschnitt 18 kleineren Durchmessers über eine innere ringförmige Nut 26 führt. Der Hauptkörper 12 umfaßt desweiteren eine Hachdruckauelaßöffnung 27, die in den Abschnitt 17 führt. Die Zuführöffnung 25 kann an eine Druckquelle, wie beispielsweise einen Druckspeicher, angeschlossen werden, während die Auslaßöffnung 27 mit einer Hubvorrichtungskammer verbunden werden kann. Eine Vielzahl von Leitungen 28, die außerhalb mit der Zuführöffnung 25 über die Nut 26 in Verbindung stehen, erstrecken sich durch die Wand des Folgeelementes 16, das die Form einer Hülse besitzt. In ähnlicher Weise erstreckt sich eine Vielzahl von Leitungen 29, die außerhalb mit der Auslaßöffnung 27 in Verbindung stehen, durch die Wand dieses Folgeelementes.

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Das atoßstangenförmige Steuerelement 15 (dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der das Folgeelement 16 bildenden Hülse entspricht) kann in Axialrichtung innerhalb dar Hülse gleiten, wenn eine Axialkraft auf sein Manövrierende 30 aufgebracht wird. Der Endabschnitt das Steueralementes 15 (dem Manövrierende 30 entgegengesetzt) bildet einen Abschnitt 31 zum Blockieren der inneren Öffnung-en der Leitungen 29, wobei dieser Abschnitt durch zwei strömungsunterbrechenda Kanten 32 und 33 begrenzt wird. Die erste Kante 32 wird durch das Ende einer Nut 34 gebildet, die in dem Steuerelement benachbart zu dem Blockierabschnitt 31 ausgebildet ist. Diese Nut erstreckt sich über einen bestimmten Abschnitt der Länge des Steuerelementes 15 und ist ausreichend breit, so daß sich die Leitungen 28 in die Nut erstrecken können, welche Lage auch immer das Folgeelement relativ zu dem Steuerelement einnimmt. Folglich reguliert die erste Kante 32 das Xnverbindungbringen der Kammer der Hubvorrichtung mit der Druckquelle. Die zweite Kante 33 wird durch den Umfang des Endes 36 des Steuerelementes 15 gebildet, das dem Manövrierende 30 gegenüberliegt. Desweiteren bildet eine innere Schulter 40 des Folgeelementes 16 (Hülse) zwei parallele Anschläge 41 und 42. Der Hauptkörper 12 selbst umfaßt eine Bodenwand, die eine Anschlagfläche 43 bildet, welche das Bewegungsende des Folgeelementes 16 festlegt. Eine erste Feder 44 ist zwischen der Fläche 43 und dem Anschlag 41, d.h. zwischen dem Hauptkörper und dem Folgeelement,angeordnet. Eine zweite Feder 45 von geringerer Steifigkeit als die erste Feder 44 ist zwischen dem Ende 36 und dem Anschlag 42 angeordnet.

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Diese Feder 45 wird mit anfänglicher Kompression montiert, da sich die Stoßstange 15 in Ruhelage über ihr Manövrierende 30 gegen einen beweglichen Anschlag 47 lagert, der ein Drucketück bildet. Die Feder 45 überträgt daher eine Anfangsspannung auf die Feder 44, so daß die anfängliche Position des gesamten Betätigungselementes 14 vollständig durch die Ruhelage des beweglichen Anschlages 47 und eine vorgegebene Kompression der Federn 44 und 45 bestimmt wird. Der Hauptkörper 12 ist desweiteren mit einer großen Öffnung 50 ausgestattet, die mit einem Speicher in Verbindung gebracht werden kann. Diese Öffnung steht mit dem Innenraum der Hülse 16 (insbesondere über ein in der Wand der Hülse ausgebildetes Loch 51) in Verbindung, soweit wie das Ende 36 des Steuerelementes 15 reicht. Folglich bilden der Raum, der im wesentlichen zwischen dem Ende 36 und der Anschlagfläche 43 ausgebildet ist (und die beiden Federn 44 und 45 beherbergt) sowie di8 Öffnung 50 eine Niederdruckströmungsbahn, durch die das Strömungsmittel zum Speicher zurückgeführt wird, wenn die Kammer der Hubvorrichtung entleert wird. Die zweite Kante 33 reguliert somit das Inverbindungbringen der Kammer der Hubvorrichtung mit dem Speicher.

Die Funktionsweise des Verteilers wird nunmehr anhand der Figuren 1 und 4 beschrieben.

Der bewegliche Anschlag 47 übt auf das Steuerelement 15 eine Kraft aus, die der Vorspannungskraft der Federn 44 und 45

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entspricht, so daß die Ruhslagen der verschiedenen Elemente des Verteilers, d.h. die in Figur 1 dargestellten Positionen, mit hoher Präzision festgelegt werden. In diesem Zustand ermöglicht der Verteiler eine Verbindung zwischen der Hochdruckauslaßöffnung 27 und der Niederdruckströmungsbahn (d.h. zwischen der Kammer der Hubvorrichtung und dem Speicher), da die Kante 33 so angeordnet ist, daß sie die Öffnungen der Leitungen 29 teilweise freigibt. Wenn dar Anschlag 47 über eine sehr kurze Strecke in Figur 1 nach links verschoben wird, blockiert die Kante 33 gerade die inneren Öffnungen der Leitungen 29, ohne daß die Kante 32 zwischen diesen Leitungen und der mit der Öffnung 25 verbundenen Druckquelle sine Verbindung herstellt. Dia mit dar Öffnung 27 verbundene Hubvorrichtungskammer ist daher isoliert, so daß die Hubvorrichtung keine Unterstützung zur Verfügung stellen kann, was dem Abschnitt OA der "Druckvarschiebungs"-Charakteristik der Figur 4 entspricht.

Darüber hinaus wird bei einer gleichen geringfügigen Verschiebung des Steuerelementes 15, solange wie die Kante die inneren Öffnungen der Leitungen 29 nicht freigibt, dieses gegen die Kraft der Feder 45 verschoben, deren Steifigkeit bekanntlich im Vergleich mit der der Feder 44 gering ist. Das Folgeelement 16 wird daher während dieser Funktionsphase nicht verschoben.

Wenn der Anschlag 47 seine Bewegung fortsetzt, ändern sich

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die Relativlagen zwischen dem Steuerelement und dem Folgeelement kaum, da solange wie die Kante 32 die Öffnungen der Leitungen 29 freigibt, das unter Druck stehende Strömungsmittel auf die Schulter 21 einwirkt und das Folgeelemsnt 16 zur gleichen Zeit wie das Steuerelement 15 verschoben wird und die Feder 44 zusammendrückt. Somit ist die Position des hülsenförmigen Folgeelementes von dem Steuerelement 15 Fhhängig, das die Leitungen 29 durch die Wirkung der Kanten 32 und 33 entweder mit der Hochdruckseite oder mit dem Speicher in Verbindung brigt. Darüber hinaus übt die FBder 44, wenn sie zusammengedrückt wird, eine Reaktionskraft auf das Folgeelement in Figur 1 nach rechts aus, die nur durch ein Anwachsen des Druckes abstromseitig von der Kante 32 (in Strömungsrichtung des Druckmittels von der Druckquella, die mit der öffnung 25 verbunden ist, zu der Hubvorrichtung, die mit der Öffnung 2? verbunden ist) kompensiert werden kann, d.h. insbesondere an der Schulter 21, die eine Kolbenfläche bildet. Der Druck in der Kammer der Hubvorrichtung steigt daher in Abhängigkeit von der Kompression der Feder 44 linear an, da die Kontraktionscharakteristik derselben linear ist. Diese Phase entspricht dem Abschnitt AB der in Figur 4 dargestellten "Druckverschiebung"-Charakteristik. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Proportionalität des Anwachsens des Druckes in der Kammer der Hubvorrichtung Äußeret einfach und äußerst genau bestimmt werden kann, da die Steifigkeit der Feder 44 und die Oberfläche der Schulter 21 Parameter darstellen, die man produktionsmäßig sehr einfach beherrschen kann. Der Punkt B in Figur 4 entspricht

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dam Kontaktpunkt zwischen dem Folgeelement 16 und der Anschle.gfläche 43. Eine weitere Verschiebung des beweglichen Anschlages 47 bringt daher die Leitungen 29 ganz klar in Verbindung mit der Hochdruckquelle.

Somit wird ein großer Druckanstieg in dBr Kammer der Hubvorrichtung verzeichnet, der dem vertikalen Abschnitt der Kurve der Figur 4 entspricht. Am Punkt C ist eine Sättiguncisdruckschwelle erreicht, die dem Nenndruck der Druckquelle entspricht.

Wenn daher ein derartiger Verteiler die Kammer einer Unteretützungahubvorrichtung der Lenkzahnstange eines Motorfahrzeuges speist, variiert die von der Hubvorrichtung auf die Zahnstange übertragene Unterstützungskraft nach der in Figur dargestellten Charakteristik, d.h. keine Unterstützung bei einem Fahrzustand mit hoher Geschwindigkeit und entlang einer geraden Straße, durchschnittliche Unterstützung, die dem Steuerwinkel proportional ist, bei einem Fahrzustand entlang einer kurvenreichen Straße und sehr große Unterstützung bei Parkvorgängen. Eine Servosteuereinrichtung und insbesondere ein Servosteuerventil, das mit zwei Verteilern 11 und 11.

a D

des vorstehend beschriebenen Typs ausgerüstet ist, wird nunmehr anhand der Figuren 2 und 3 beschrieben. Die verschiedenen Teile dieser Verteiler sind in Figur 2 mit dßn gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 vETsehen und weisen jeweils einen Index a oder b auf.

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Die achematlsch in Figur 2 dargestellte Servosteuereinrichtung mit geschlossener Mitte umfeßt in herkömmlicher Weiee aine Pumpe 100, die einen Druckspeicher 101 mit einem Nenndruck speichert, der über einen Unterbrecherschalter 102 bereit gestellt wird. Der Druckspeicher 101 bildet die vorstehend erwähnte Druckmittelquelle und ist an eine Verbindungsfassung 104 des Servosteuerventils 103 angeschlossen. Eine Verbindungnfassung 105 ist mit einem Niederdruckströmungsmittelspeicher 106 oder Tank verbunden. Dieser Speicher speist ebenfalls die Pumpe 100. Die zwei Kammern 108 und 109 einer doppelt wirkenden Servohubvorrichtung 107 werden über das Ventil 103 mit Strömungsmittel gespeist. Der Kolben 110 dieser Hubvorrichtung ist mit einer einzigen Betätigungsstange 111 verbunden, die sich durch die Kammer 112 erstreckt und vom Hauptkörper der Hubvorrichtung vorsteht, so daß sie an eine Lenkzahnstange (nicht gezeigt) angeschlossen werden kann, um deren Bewegungen zu unterstützen und damit die für den Fahrer des Fahrzeugs erforderlichen Anstrenungen beim Lenken des Fahrzeugs zu reduzieren.

Das Servosteuerventil 103 umfaßt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 115, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, die einen Rotor 116 beherbergt, der über eine Ausgangswelle 117 (die sich in Radialrichtung relativ zu dem Gehäuse 115 erstreckt) mit der vorstehend erwähnten Zahnstange, die durch die Hubvorrichtung 107 unterstützt wird, verbunden ist. Dasjenige Ende des Gehäuses 115, das der Ausgangswelle

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117 gegenüberliegt, ist über eine Art von Abdeckung 118 verschlossen, in der Kugellager 119 angeordnet sind, die einen Eingangsrotor 120 lagern, der in ähnlicher Weise axial angeordnet und mit der Lenksäule des Fahrzeuges verbunden 1st. Die beiden Rotoren sind über einen axialen Toraionsstab 121 mit Hilfe von Stiften 122 und 123 aneinander montiert. Für den Fall, daß die von der Hubvorrlchtunn geforderte Leistung größer ist als die Leistung, die durch den maximalen hydraulischen Druck erzeugt werden kann, können Seitenteile 125 des Ausgangsrotors mit dem inneren Ende 127 des Eingangsrotors 120 in Eingriff treten [mit Spiel). Zu diesem Zwecke ist das Ende 127 mit seitlichen Eingriffslagerflächen versehen, die mit dem Ende 127 in einem normalen winklig versetzten Bereich zwischen den beiden Rotoren nicht in Kontakt treten. Dieser winklig versetzte Bereich entspricht der maximalen Torsionsamplitude des Torsionsstabes 121.

Abgesehen von diesen beiden Seitenteilen 125 besitzt der Ausgangsrotor 116 eine allgemein zylindrische Form und kann innerhalb des Gehäuses 115 rotleren. Der Ausgangsrotor bildet einen gemeinsamen Hauptkörper für die beiden Verteiler 11a und 11b, deren Betätigungselemente entlang der Achse des Torsionsstabes 121 und an jeder Seite desselben angeordnet sind. Der Ausgangsrotor umfaßt desweitex'en eine axiale Ausnehmung 135, die den Durchgang dieses Torsionsstabea ermöglicht. Schließlich umfaßt der Ausgangsrotor 116 drei äußere kreisförmige Nuten 128, 129, 130,

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die durch ringförmige Dichtungen 131 gegeneinander und gegenüber dem Rest der Vorrichtung isoliert sind. Die Nut 128 liegt der Anschlußfassung 104 gegenüber, und die beiden Öffnungen 25a und 2Sb führen in diese hinein. Das Gehäuse umfaßt desweiteren zwei andere Anschlußfassungen, die ähnlich ausgebildet sind wie die Fassungen 104 und 105, jedoch in Figur 2 nicht sichtbar sind, da sie nicht in der Schnittebene angeordnet sind. Sie sind jeweils mit den Kammern und 109 der Hubvorrichtung 107 über die Leitungen 132 und 133 verbunden. Die. mit der Leitung 132 verbundene Fassung liegt der Nut 130 gegenüber, während die mit der Leitung 133 verbundene Fassung der Nut 129 gegenüberliegt. Die Öffnung 2?a führt in die Nut 129, während die Öffnung 2?b in die Nut 130 führt. Die beiden Manövrierenden 30a und 30b der beiden Steuerelemente 15a und 15b sind gegen einen Doppelhebel gelagert, der einen Schwenkhebel 13? bildet, welcher um eins Achse 138 verschwenkbar ist, die sich senkrecht zur Achse des Torsionsstabes 121 erstreckt. Ein seitlicher Steuerarm 139 dieses Schwenkhebels ist mechanisch mit dem Eingangsrotor 120 gekoppelt. Zwei koplanare Lagerzonen 47a und 47b dieses Schwenkhebels, die an jeder Seite der Achse 130 angeordnet sind, bilden daher die entsprechenden beweglichen Anschläge der beiden Verteiler. Eine kreisförmige Ausnehmung 140 ist in der Mitte des Schwenkhebels ausgebildet und gestattet den Durchgang des Torsionsstabes 121 und der ausgerichteten seitlichen Lager 141, die die Schwenkachse 138 an jeder Seite dieser

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Ausnehmung verkörpern. Von den Seitenteilen 125 des Ausganysrotors getragene Drehzapfen 142 befinden sich mit den Lagern in Eingriff und halten den Schwenkhebel im Gehäuse 115 in Position. Der Arm 139 verläuft senkrecht zur gemeinsamen Ebene der beiden beweglichen Anschläge 47a und 47b und endr+: in einem kugelförmigen Abschnitt 145, der sich mit einer exzentrischen seitlichen Kerbe 146 im Eingangsrotor 120 in Eingriff befindet. Die Anschlußfassung 105 führt in dan Raum 147, in dem sich der Schwenkhebel derart bewagt, daß dieser Raum 147 und die axiale Ausnehmung 135 einen Teil der vorstehend erwähnten Niederdruckströmungsbahn der beiden Verteiler 11a und 11b bilden.

Die Wirkungsweise dieser Servosteuereinrichtung wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich. Eine Drehung der Lenksäule in einer Richtung führt zu einem bestimmten Winkelversatz zwischen dem Eingangsrotor 120 und dem Auagangsrotor 116, je nach der Verdrehung des Torsionsstabes 121. Dieser Winkelversatz bewirkt eine Verschwenkung des Schwenkhebels 137 in einer Richtung, die zu einer Beaufschlagung des einen Verteilers und zu einer Freigabe des anderen führt. Die Hubvorrichtungskammern 108 oder 109, die von dem beaufschlagten Verteiler gespeist werden, erhalten somit unter Druck stehendes Strömungsmittel gemäß der in Figur 4 dargestellten Charakteristik, während die andere Kammer der Hubvorrichtung mit dem Speicher verbunden bleibt und sich daher zunehmend entleeren kann, wenn sich die erste Kammer füllt.

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ZH -

Bei der in Figur 2 dargestellten Einrichtung besitzt die Hubvorrichtung 10? eine asymmetrische Ausführung, da sie nur eine einzige Betätigungsstange umfaßt. Mit anderen Warten, das Vorhandensein der Betätigungsstange 111 in der Kammer 109, diB mit dem Kolben 110 verbunden ist, bedeutet, daß der wirksame Querschnitt (s) des Kolbens 110 von der Kammer 109 aus gesehen geringer ist als der wirksame Querschnitt (s) des gleichen Kolbens von der Kammer 108 aus gesehen. Es würde daher normalerweise ein Unterschied in der Servowirkung bei einer Drehung der Lenksäule nach rechts oder nach links auftreten. DiesBr Nachteil wird auf sehr einfache Weise dadurch vermieden, daß eine Feder 44a des Verteilers 11a, der mit der Kammer in Verbindung steht, mit einer größeren Steifigkeit ausgestattet wird als die Feder 44b des Verteilers 11b, der mit der Kammer 108 der Hubvorrichtung in Verbindung steht.

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-ZS-

Leerseite

Claims

304396a

O.B.A. BENDIX LOCKHEED AIR EQUIPMENT S.A. 43/4? Avenue de la Grande Armee
F-75116 Paris - Frankreich

M-5351

21. November 19Θ0

Patentansprüche

y Steuerverteiler für Bine Hubvorrichtung mit einem Hauptkörper, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, in welcher ein Betätigungselement verschiebbar ist, wobei der Hauptkörper mindestens eine Öffnung zur Zuführung von unter Druck stehendem Strömungsmittel umfaßt, die im wesentlichen quer angeordnet und an eine Druckquelle, wie beispielsweise einen Druckspeicher, anschließbar ist, mindestens eine sich im wesentlichen quer erstreckende Hochdruckauslaßöffnung, die an eine Kammer der Hubvorrichtung anschließbar ist, und mindestens einen Abschnitt einer Niederdruckströmungsbahn, der an einen Speicher anachließbar ist, wobei das Betätigungselement ein Steuerelement mit einem Manövrierende und ein Folgeelement in Form einer Hülse, die axial in der Bohrung gleitet, umfaßt, während das Steuerelement die Form einer Stflstange besitzt, die axial innerhalb der Hülse gleitet, dadurch ^kennzeichnet, daß sich mindestens eine in Verbindung mit der Zuführöffnung (25) stehende Leitung (2Θ) durch die Wand der Hülse (16) erstreckt, daß sich mindestens eine zweite in Verbindung

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ORIGINAL INSPECTED

mit der Hochdruckauslaßöffnung (27) erstreckende Leitung (29) durch die Wand der Hülse (16) erstreckt, daß das Steuerelement (15) einen Abschnitt (31) zum Blockieren der Innenöffnung der zweiten Leitung (29) aufweist, wobei dieser Blockierabschnitt durch strömungsunterbrechende Kanten (32, 33) begrenzt wird, von denen eine erste Kante (32) die Verbindung mit der Druckquelle und eine zweite Kante (33) die Verbindung mit dem Speicher-regelt, daß das Folgeelement (16) eine Schulter (21) aufweist, die eine Kolbshflache bildet, die abstromseitig von der ersten Kante in Fließrichtung des Strömungsmittels von der Druckquelle zur Hubvorrichtung gesehen angeordnet ist, und daß mindestens eine Rückführeinrichtung (41) zwischen dem Hauptkörper und dem Folgeelement angeordnet ist.

2. Steuerverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (16), die das Folgeelement bildet, zwei Abschnitte (19, 20) unterschiedlichen Durchmessers aufweist, die an ihrer Verbindungsstelle die Schulter (21) bilden, und daß die Bohrung des Hauptkörpers ebenfalls zwei Abschnitte (17, 1fl) unterschiedlichen Durchmessers aufweist, deren Durchmesser den beiden Durchmessern der Hülse entsprechen.

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3. Steuerverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (15), das die Farm einer Stoßstange besitzt, eine Nut (34) umfaßt, die sich über einem bestimmten Teil seiner Länge erstreckt und in die die erste Leitung (28) der Hülse führt, wobei das Ende derselben die erste Kante (32) bildet.

4. Steuerverteiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper (12) eine Anschlagfläche (43) umfaßt, die das Ende der Bewegungsbahn des Folgeolementes bildet, und daß die Rückführeinrichtung (44) aus einer ersten Schraubenfeder besteht, die zwischen der Anschlagfläche und einem inneren Anschlag (41) der Hülse montiert ist.

5. Steuerverteiler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Feder (45) mit geringerer Steifigkeit als die erste Feder zwischen dem Ende (36) der Stoßstange, das dem vorstehend erwähnten Manövrierende (30) gegenüberliegt, und einem inneren Anschlag (42) der Hülse angeordnet ist, daß die zweite Feder dadurch, daß sich die Stoßstange mit ihrem Manövrierende gegen einen beweglichen Anschlag (47) derart lagert, daß die zweite Feder eine Anfangsspannung auf die erste Feder überträgt, unter anfänglicher Kompression montiert ist, und daß die anfängliche Positionierung des gesamten Betätigungselementes somit durch die Ruhelage des beweglichen Anschlages und eine vorgegebene Kompression der ersten und zweiten Feder festgelegt wird.

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6. Steuerverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dBr Umfang desjenigen Endes, das dem Manövrierende gegenüberliegt, die vorstehend erwähnte zweite Kante (33) bildet und daß der Innenraum der Hülse, in dem die erste und zweite Feder im wesentlichen angeordnet sind, einen Teil der vorstehend erwähnten Niederdruckströmungsbahn (50) bildet.

7. Servc—steuerventil für eine Servosteuereinrichtung mit "geschlossener Mitte", mit einem Gehäuse, in dem ein Eingangsrotor untergebracht ist, der mit einer Scherwelle in Verbindung steht, sowie ein Ausgangsrotor, der mit einer Zahnstange gekoppelt ist, wobei der Ausgangsrotor mit dem Eingangarotor über ein elastisches Element montiert ist und wobei die Rotoren um eine gemeinsame Achse drehbar in dem Gehäuse gelagert sind, welches mit Anschlußeinrichtungen für eine Hochdruckquelle, einen Speicher und die beiden Kammern einer doppelt wirkenden Hubvorrichtung, die mit der Zahnstange gekoppelt ist, «ersehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer (116) der Rotoren zwei SteuerverteilBr (11a, 11b) der in den vorangehenden Ansprüchen beschriebenen Art beherbergt, die entlang der Achse und an jeder Seite derselben angeordnet sind, wobei dieser Rotor einen gemeinsamen Hauptkörper für die beiden Verteiler bildet, und daß die Manövrierenden (30a, 30b) der beiden Steuerelemente gegen einen Doppelhebel gelagert sind, der einen Schwenkhebel (137) bildet, der um eine Achse (138)

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schwankbar ist, dia senkrecht zu der gemeinsamen Achse verläuft, und der einen Steuerarm (139) aufweist, der mechanisch mit dem anderen Rotor (120) verbunden ist.

Θ. Servosteuerventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element durch einen Torsionsstab (121) gebildet wird, dessen Längsachse im wesentlichen mit der gemeinsamen Achse zusammenfällt.

9. Servosteuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel zwei koplanare Lagerzonen (47a, 47b) aufweist, die an jeder Seite seiner Schwenkachse angeordnet sind und die vorstehend erwähnten beweglichen Anschläge der beiden Verteiler bilden, daß eine Ausnehmung (140) im wesentlichen in der Mitte des Schwenkhebels zwischen diesen beiden Zonen ausgebildet ist, die den Durchgang des Torsionsatabes (121) ermöglicht, und daB der Hebel zwei seitlicht; Lager (1Ί1) umfaßt, die an jeder Seite der Ausnehmung ausgerichtet sind und seine Schwenkachse bilden.

10. Steuerventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerarm (139) seitlich und senkrecht zur Ebene der beiden Lagerzonen (47a, 47b) vorsteht und daß sein Ende in eine exzentrische seitliche Kerbe (146) des anderen Rotors (120) eingreift.

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11. Servoeteuerventil nach einem der Ansprüche 7 bis 10, das in Verbindung mit einer Hubvorrichtung einer asymmetrischen Ausführung, insbesondere einer Hubvorrichtung mit einer einzigen Betätigungsstange, verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführeinrichtung (44a), die zwischen dam gemeinsamen HauptkÜrper und dem Folgeelement desjenigen Verteilers angeordnet ist, der mit der Kammer (1Q9) der Hubvorrichtung in Verbindung steht, in der sich die Betätigungsstange erstreckt, eine größere Steifigkeit besitzt als eine ähnliche Rückführeinrichtung (44b) des anderen Verteilers, der mit der anderen Kammer (108) der Hubvorrichtung in Verbindung steht.

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