DE955932C - Lenkvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung - Google Patents
Lenkvorrichtung fuer Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer HilfskraftlenkungInfo
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- DE955932C DE955932C DEG9139A DEG0009139A DE955932C DE 955932 C DE955932 C DE 955932C DE G9139 A DEG9139 A DE G9139A DE G0009139 A DEG0009139 A DE G0009139A DE 955932 C DE955932 C DE 955932C
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Description
AUSGEGEBEN AM 10. JANUAR 1957
G 9T39 II/63c
Zusatz zum Patent 877
Das Patent 877 560 bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handlenkung
und hydraulischer Hilfskraftlenkung· mit einer in der Handlenkung vorgesehenen Drehmomentübertragungseinrichtung,
bei der die in der letzteren auftretende Reaktionskraft zur Betätigung e;ner
Steuerventileinrichtung benutzt wird, welche die Verbindung einer hydraulischen Druckquelle mit
den beiden gegenüberliegenden Druckräumen eines Kraftverstärkers regelt.
Durch die Erfindung soll der hyraulische Kreislauf der Lenkvorrichtung ■ so verbessert werden,
daß die Neigung zu periodischen Schwingungen innerhalb des hydraulischen Systems auf ein Mindestmaß
verringert ist. Weiter sollen durch die Erfindung auch, alle Geräusche weitgehend ausgeschaltet
werden, die entweder von dem hydraulischen System oder von dem Lenkgetriebe selbst
herrühren.
Gemäß der Erfindung ist jeder Druckraum des Kraftverstärkers in einem Kreislauf angeordnet,
der an der einen Seite des Druckraums von der Steuerventileinrichtung und an der anderen Seite
des Druckraums von einer zweiten, zusätzlichen Steuerventileinrichtung abhängig von der Bewegung
der ersten Steuerventileinrichtung derart geregelt wird, daß bei einer Verengung der Rücklauföffnung
des einen Druckraums eine Verengung der Zutrittsöffnung des anderen Druckraums eintritt, und umgekehrt.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung liegt jeder Druckraum des Kraftverstärkers in
einem Kreislauf, der von einer eigenen Druckquelle über eine Einrichtung gespeist wird, welche die
durchströmende Menge auf einem konstanten Wert hält, wobei die Steuerventileinrichtung die Rückströmquerschnitte
zu einem Vorratsbehälter steuert. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus der ίο nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausfuhrungsbeispielen
näher erläutert.
Fig. ι ist eine Ansicht der verbesserten kraftbetätigten
Einrichtung zur Betätigung des Lenkgetriebes eines Motorfahrzeugs;
Fig. 2 ist der Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. ι;
Fig. 2 A ist der Schnitt entlang der Linie 2Α-2Λ
in Fig. 2;
Fig. 3 ist der Schnitt entlang der Linie 3-3
in Fig. 2;
Fig. 4 ist der Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ist ein waagerechter Schnitt, der im wesentlichen der Linie 5-5 in Fig. 2 folgt und die
Ventile und den Betätigungsmechanismus für die Ventile zeigt;
Fig. 6 ist ein vergrößerter Schnitt durch, eines der Ventile;
Fig. 6 A ist der Schnitt entlang der Linie 6A-6A
in Fig. 6;
Fig. 6 B ist eine abgewandelte Ausführung der Ventile;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung, welche
die hydraulische Krafteinrichtung, den Kraftverstärkermotor und die Steuerventile zeigt;
Fig. 8 ist eine ähnliche schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführung;
Fig. 9 ist eine ähnliche schematische Darstellung einer weiteren abgewandelten Ausführung;
Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung der kraftbetätigten Einrichtung;
Fig. 11 ist eine schematisch-perspektivisclhe Darstellung
des gesamten Lenkgetriebes.
Die Einrichtung zur hydraulischen Hilfskraftlenkung umfaßt, wie aus Fig. 11 ersichtlich, in der
Hauptsache eine im dargestellten Ausfüihrungsbeispiel
am unteren Ende der Lenkstange E1 des Motorfahrzeugs, und zwar zwischen der Lenkstange
und dem Lenkgestänge angeordnete krafttjetätigte
Einrichtung A, die einen hydraulischen Motor und einen Ventilmechanismus umschließt,
und ferner eine hydraulische Kraftquelle I2, die durch den Motor des Fahrzeugs betätigt wird und
Kraft an den hydraulischen Motor liefert, dessen Tätigkeit das Handlenkrad E2 über den Ventilmechanismus
steuert.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, gehört zu der kraftbetätigten Einrichtung A ein Gehäuse A1, das mit
dem Fahrzeugrahmen verbunden ist und in dem die. waagerechte Schwenkwelle B gelagert ist; an
einem Ende dieser Schwenkwelle B sitzt ein Schneckenrad B1, während am entgegengesetzten
Ende außerhalb des Gehäuses A1 ein Schwenkhebel B2 befestigt ist. Das Gehäuse.^1 besitzt ferner
einen zylindrischen Abschnitt A2, dessen Achse quer zur Achse der Welle B liegt. Innerhalb· dieses
Abschnitts A2 befindet sich eine Globoidschnecke C,
die mit dem Sohneckenrad B1 im Eingriff steht und
an ihren beiden Enden in zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte geeigneten Rollenlagern C1
und C2 gelagert ist. Die Schnecke und die zugehörigen Lager lassen sich durch ein Ende des zylindrisehen
Abschnitts A2 einführen, woraufhin dieses Ende durch einen Deckel A3 verschlossen wird. Das
Bauteil A1 umfaßt ferner einen zylindrischen Abschnitt^4,
der sich am anderen Ende des Bauteils A1 befindet und dessen Achse parallel zur
Achse des Abschnitts A2 liegt. Mit diesem Abschnitt^4
sind an dessen gegenüberliegenden Enden Zylinder D und D1 verbunden; diese Zylinder bilden
zusammen mit dem Abschnitt Ai das Gehäuse eines noch zu beschreibenden hydraulischen Motors. Mit
dem Gehäuse^1 ist an dem dem Deckel A3 gegenüberliegenden
Ende des Abschnitts A2 ein Gehäuse A5 verbunden, das noch zu beschreibende Ventile und
andere mechanische Teile enthält. Auf das obere Ende dieses Bauteils A5 ist ein Deckel Ae aufgeschraubt,
der mit einem sich nach oben erstreckenden hohlen zylindrischen Abschnitt A7 versehen ist,
der seinerseits eine Unterstützung für die rohrförmige Steuersäule des Fahrzeugs bildet.
In der Steuersäule E ist die Lenkstange E1 angeordnet,
an deren oberem Ende ein Handrad E2 beliebiger bekannter Ausführung befestigt ist. Die
Lenkstange ist jedoch nicht unmittelbar mit der Schnecke verbunden, wie es bei den bekannten
Konstruktionen der Fall ist, sondern ihre Achse ist gegenüber der Achse der Schnecke versetzt, und sie
ist mit der Schnecke durch den nachstehend beschriebenen Mechanismus verbunden.
Innerhalb des hohlen Abschnitts A1 befindet sich
eine WeIIeF, die einen kugelig ausgeführten Abschnitt
F1 besitzt, der sich an die Innenwand des Bauteils A7 in der Nähe des oberen Endes desselben
anlegt und die erwähnte Welle in allseitig schwenkbarer Weise unterstützt. Das obere Ende
der Welle F ist mit dem unteren Ende der Welle E1
durch eine zur Übertragung eines Drehmoments und zur Schalldämpfung dienende Kupplung F2
verbunden; diese Kupplung F2 gestattet eine begrenzte
Winkelbewegung der Achse der Welle F gegenüber der Achse der WeHeE1. Wie aus Fig. 2
hervorgeht, umfaßt diese Kupplung eine Zunge F3, die an der Welle E1 befestigt ist und in die an der
Welle F befestigten· Gabelteile F4 eingreift, wobei zwischen den genannten Teilen ein Puffer F5 ausGummi
oder anderem nachgiebigem und schalldämpfendem Material vorgesehen ist.
Die Welle F besitzt an ihrem unteren Ende ein Zahnrad G, das mit einem Zahnrad G1 im Eingriff
steht; das Zahnrad G1 ist am oberen Ende einer Welle G2 befestigt, auf der auch die Schnecke C
angebracht ist. Auf diese Weise kann eine Dreh-
bewegung des Handrades E2 über die Welle E1,
die Kupplung F2, die Welle F, die Zahnräder G
und G1 sowie die Welle G2 auf die Seihnecke C
übertragen- werden, um das Lenkgetriebe durch die Hand zu betätigen, wenn die Hilfskraftlenkung
versagen sollte. Die bei der Übertragung eines Drehmoments auftretende Reaktionskraft zwischen
den beiden in gegenseitigem Eingriff stehenden Zahnrädern G und G1 strebt jedoch danach, die
ίο Welle F seitlich zu versetzen. Diese Bewegung wird
ausgenutzt, um den Kraftverstärfcertnotar in der
noch zu beschreibenden Weise zu betätigen.
Wie bereits beschrieben, bildet der Abschnitt A*
des Gehäusebauteil A1 zusammen mit den Zylindern
D und D1 das Gehäuse eines hydraulischen Motors (s. Fig. 4). Dieser Motor wird von den
beiden Kolbenböden H und H1 gebildet, die mit
den Zylindern D bzw. D1 zusammenwirken und
einen verbindenden Schaft H2 aufweisen, der sich
ao durch den zylindrischen Abschnitt^4 des Gehäuses^1
erstreckt. Die Kolbenböden. H und H1
sind durch Bolzen H3 an den beiden Enden des Schaftes H2 befestigt. Jeder der Kolbenboden ist
ferner mit einem Teil H4 versehen, das sich jeweils
as in axialer .Richtung zu dem anderen Kolbenboden
hin erstreckt, wobei die Enden dieser Bauteile parallel zueinander sind und zwischen sich einen
Abstand frei lassen. An der Welle B ist ein Schwenkhebel B3 (Fig. 3) befestigt, der sich in
den zylindrischen Abschnitt A* zwischen die Gabelungen
des Schaftes H2 erstreckt. Das. äußere Ende dieses Arms ist gegabelt. Zwischen den Gabelteilen
ist auf einem feststehenden BolzenB6, vorzugsweise
unter Zwischenschaltung von Nadellagern B5, eine
Rolle B1 gelagert. Der Durchmesser der Rolle Bi
ist ebenso groß wie der Abstand zwischen den Bauteilen i?4 der Kolbenböden, so daß jede Bewegung
der Kolbenboden innerhalb der zugehörigen Zylinder bewirkt, daß die Welle B durch die
Bauteile H1 und die Rolle Bi verstellt wird.
Die Enden der Zylinder D und D1 sind vorzugsweise
durch mit dem jeweiligen Zylinder aus einem Stück bestehende Zylinderköpfe D2 verschlossen,
und zwischen diesen Zylinderköpfen und den Kolbenböden H und H1 befinden sich jeweils die
ständig mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllten Kammern D3 und Z)4, die in der nachstehend beschriebenen
Weise mit der hydraulischen Kraftanlage und deren Steuermechanismus verbunden
sind.
Die hydraulische Flüssigkeit zur Betätigung des hydraulischen Motors ist in einem geschlossenen
Kreislauf / (s. Fig. 7) enthalten. Zu diesem Kreislauf gehören ein Behälter I1, eine Drehkolbenpumpe/2
sowie Verbindungen für den Rücklauf der Flüssigkeit, wobei ziu diesen Verbindungen eine
Austrittsleitung Is und eine Rückleitung /4 gehören.
Die Pumpe/2 kann durch eine beliebige geeignete Verbindung mit dem Motor des Fahrzeugs angetrieben
werden; sie ist jedoch bei der besonders dargestellten Ausführungsform auf der gleichen
Welle wie der elektrische Stromerzeuger / für das Motorfahrzeug angebracht, wobei der Stromerzeuger
durdh den Riemen 71 von der Kraftabgabewelle
oder von einem anderen angetriebenen Teil des Fahrzeugmotors aus angetrieben wird. Ferner gehören
zu dem hydraulischen Kreislauf die Kammern D3 und D* des. hydraulischen Motors·. Vor
der weiteren Beschreibung des hydraulischen Kreislaufs sollen jedoch nachstehend erst die Ventile zu
dessen Steuerung beschrieben werden.
Der Ventilmechanismus zur Steuerung des hydraulischen Motors und des hydraulischen Kreislaufs
wird von zwei Schieberventilen gebildet, die in dem Gehäuse A5 auf den gegenüberliegenden
Seiten der Welle/7 angeordnet sind, wobei jedes Ventil K (s. Fig. 6) gemäß nachstehender Beschreibung
ausgeführt ist.
Das Bezugszeichen α bezeichnet einen mit Kanälen
versehenen Zylinder, während b einen mit diesem zusammenwirkenden Steuerkolben bezeichnet. Jeder
Steuerkolben b besitzt an seiner Außenseite eine Anzahl schmaler Nuten b1 und b2 sowie eine breitere
Nut b3, die jeweils durch Abschnitte 64, an denen
der Kolben seinen vollen Durchmesser besitzt, voneinander getrennt sind. Alle diese Nuten sind mit
der Kammer b5 im Innern des Kolbens durch eine Anzahl von öffnungen b6 verbunden. Der Zylinder
α besitzt an seiner Innenwand ringförmige
Nuten a1 und a2, die mit den Nuten b1 und b2,
sowie ringförmige Nuten α3 und α4, die mit der
Nut b3 des Kolbens zusammenwirken. Die Nuten a1,
a2 und Φ sind durch die öffnungen a5 mit einer
gemeinsamen ringförmigen Nut ae sia der Außenseite
des Zylinders verbunden, und die Nut α4 ist
durch die öffnungen a7 mit einer Nut a8 verbunden,
die ebenfalls an· der Außenseite des Zylinders angeordnet ist. Jede der Ventileinheiten ist in einer
zylindrischen Ausnehmung A8 in .der Wandung des Gehäuses A5 untergebracht und ist jeweils durch
ein offenes äußeres Ende in das Gehäuse eingesetzt. Dieses äußere Ende ist dann durch ein Kopfbauteil
c verschlossen; dieses Kopfbauteil kann entweder ein von dem Zylinder α getrenntes Bauteil
sein oder mit diesem aus einem Stück bestehen, wobei es dann durch einen. Sperrring d, der in eine
Nut e eingreift, in seiner Lage gehalten wird. Der
Zylinder α besitzt an seinem äußeren Ende einen Flansch α9, der sich an eine in der Ausnehmung A8
vorgesehene Schulter anlegt, gegen welche der Flansch durch den Kopf c gedrückt wird, um den
Zylinder fest in seiner Lage zu halten. Ein Dichtungsring / dichtet den Kopf c ab, während die
Dichtringe f2, die in äußeren Nuten des Zylinders a
angeordnet sind, jeweils zwischen den Nuten α6 «5
und a8 sowie zwischen der Nut ae und dem inneren
Ende der Ausnehmung^8 eine Dichtwirkung ausüben. Diese Ringe/ und /2 befinden sich jeweils
an Abschnitten mit stufenweise kleinerem- Durchmesser der Außenfläche des Zylinders und legen iao
sich an entsprechende Stufenabschnitte der Ausnehmung A8 an. Ein Sprengring b7, der in eine
Nut b8 in dem Kolben l· eingreift, bildet einen Anschlag
zur Begrenzung der nach auswärts gerichteten Bewegung des Steuerkolbens, b; diese Begrenzung
der Bewegung ist, wie weiter unten beschrie-
ben wird, für die Handbetätigung der Lenkvorrichtung
erforderlich.
Wie bereits oben gesagt, umfaßt die hydraulische Kraftanlage eine Austrittsleitung Is, die von
der Pumpe /2 ausgeht, sowie eine Rückleitung /4,
die zu dem Behälter I1 führt. Die Teile der Hydraulikanlage, die zwischen diesen Leitungen
Hegen, sind in den Fig. 7 und 8 se'nematisch dargestellt
; bei der praktischen Ausführung sind diese ίο Teile jedoch innerhalb der Einheit A enthalten. In
der schematischen· Darstellung besitzt die Leitung /3 zwei Abzweigleitungen Is und /6, die jeweils
zu den Kammern D3 und Di des hydraulischen.
Motors führen. An diese Kammern sind ferner die Leitungen/7 und /8 angeschlossen, von denen die
eine zu dem Ventilif und die andere zu dem Ventil K1 führt; diese Ventile sind, wie bereits erwähnt,
auf den gegenüberliegenden Seiten der -Welle F innerhalb des Gehäuses A5 angeordnet.
ao Die Leitungen /7 und /8 sind mit den Nuten o8
der zugehörigen Ventile verbunden, während die Nuten α6 der Ventile durch die Kanäle A9 zu einer
Kammer A10 im Innern des Gehäuses A5 führen,
das wiederum an die Rückleitung /4 angeschlossen ist. Auf der Welle F ist ein Lagerkörper L angeordnet;
dieser Lagerkörper ist vorzugsweise als Block ausgebildet, der zwischen den Kolben b der
Ventile K und K1 angeordnet ist.
In der neutralen Stellung des Lenkgetriebes werden die Kolben b gegen den Lagerkörper L gedrückt,
und zwar durch gleich große hydraulische Drücke, die auf die äußeren Enden der Kolben
ausgeübt werden und sich gegenseitig das Gleichgewicht halten. Bei dieser neutralen Stellung jedes
Ventils stehen die Kolben b jeweils so·, daß die Nuten b1, b2 und b3 des Kolbens die zugehörigen
Nuten a1, a2, a3 und α4 des Zylinders _ teilweise
überlappen, so daß Flüssigkeit, die durch die Leitung P oder /8 strömt, in die zentrale Kammer b5
des Kolbens und von dort weiter nach außen durch die Nuten b1, b2 und α1, α2, α3 in den Kanal A9, in
die Kammer A10 und schließlich in. die Rückleitung/4
zum Behälter I1 gelangt. Mit anderen Worten, es besteht eine ununterbrochene Flüssigkeitsströmung
durch das System, und zwar unter Einschluß der beiden Zweigleitungen /5 und /6, der Leitung Is,
durch die beiden Kammern D3 und D1 des hydraulischen
Motors, durch die beiden Leitungen /7und/8,
durch die Ventile K und K1 sowie durch die Lei-So tang I4 zurück zum Behälter I1. Die Strömung
durch die Ventile ist in gewissem Umfang dadurch begrenzt, daß sich die Nuten des Kolbens mit den
Nuten des Zylinders teilweise überlappen, und diese Einschnürung ruft Drücke in den Kammern
D3 und D4 hervor, wobei sich diese Drücke gegenseitig das Gleichgewicht halten.
Bei der praktischen Ausführung werden die Leitungen /3 und /4 aus biegsamem Schlauchmaterial
gebildet,- und sie erstrecken sich jeweils von der Pumpe und dem Behälter zu der Einheit
A, an die sie durch geeignete Kupplungen angeschlossen sind. Die Zweigleitungen Is und /6werden
teilweise durch innerhalb- des Gehäusebauteils A5
gebildete Kanäle und teilweise durch außenliegende Leitungen D5 und D6 gebildet, die sich von dem
Gehäuse A5 aus jeweils zu den gegenüberliegenden
Enden der Zylinder D und D1 erstrecken (Fig. 10).
Wie oben angegeben, kann das Lenkgetriebe im Falle des Vensagens der Hilfskraftlenkung auch
ohne Unterstützung durch den Kraftverstärkermotor mit der Hand betrieben werden, und zwar
von dem Handrad E2 aus über die Lenkstange E1,
die Kupplung F2, die Lenkwelle F, die Zahnräder G
und G1, die Welle G2 und die Schnecke C. Im Falle
eines Versagens der Kraftbetätigung kann daher das Fahrzeug jederzeit mLt der Hand gesteuert
werden. Befindet sich jedoch die hydraulische Hilfskraftlenkung
in Betrieb, so ruft die Drehmomentrückwirkung zwischen den Zahnrädern G und G1
eine seitliche Druckkraft auf die Lenkwelle F hervor. Eine Bewegung in dieser Richtung wird durch
das kugelige Lager F1 auf der Welle sowie durch das nachgiebige Bauteil F5 in der Kupplung Fz ermöglicht.
Infolgedessen wird das Zahnrad G gezwungen, entlang einer Planetenbahn um das
Zahnrad G1 herumzuwandern. Diese Bewegung
wird auf den Lagerkörper L übertragen, der den Kolben b eines der Ventile nach außen drückt und
es damit dem Kolben des anderen Ventils ermöglicht, sich nach innen zu bewegen. Eine RoIIeL1, go
die auf einer Außenfläche des Lagerkörpers L aufliegt, läßt eine derartige seitliche Bewegung zu, hält
jedoch das Zahnrad G mit dem Zahnrad G1 im Eingriff. Die Auswärtsbewegung des Kolbens b in
dem Ventil K verringert die Überlappung der Nuten b1, b2 und b3 mit den Nuten a1, a2 und a3
weiter und verengert dadurch die Verbindung zwischen der Leitung /8 und der Kammer A10.
Hierdurch wird der Austritt aus der Kammer Di verkleinert, woraufhin sich in dieser Kammer ein
hydraulischer Druck entwickelt, der den Motorkolben, in Fig. 7' gesehen, nach links zu drücken
bestrebt ist, wobei die Räder des Fahrzeugs über das Bauteil /Ϊ4, die Rolle 54, den Schwenkhebel B3,
die Welle B, den Schwenkhebel B2 und das nicht dargestellte
Lenkgestänge geschwenkt werden. Gleichzeitig bringt die durch das Nachfolgen bedingte Bewegung
des Kolbens b des Ventils K1 die Nuten des zu diesem Ventil gehörenden Kolbens und Zylinders
zur vollen Überlappung, wodurch die Einschnürung des Strömungsquerschnitts für die Flüssigkeit aus
der Kammer D3 und durch die Leitung J4 zum Behälter/1
verringert wird. Eine weitere Wirkung dieser Verschiebung der Ventile besteht darin, daß
sich in dem Ventil K ein Druck entwickelt, der der Bewegung des zugehörigen Kolbens entgegenwirkt,
und daß der Druck in dem Ventil ÜC1, der
auf den diesem zugehörigen Kolben wirkt, verringert wird. Infolgedessen sind diese nicht im
Gleichgewicht stehenden Drücke bestrebt, die Ventile in ihre neutralen Stellungen zurückzuführen
und somit über den Verbindungsmechanismus auch das Lenkrad in die neutrale Stellung zurückzubringen.
Die auf diese Weise aufgebrachte Kraft entspricht nur einem Bruchteil der durch den hydraulisohen
Motor für die Bewegung der Fahrzeugräder
aufgebrachten Gesamtkraft, ist jedodh der letzteren stets proportional. Dieser kleine Bruchteil der Betätigungskraft
wird mit der Hand aufgebracht, und der Bedienende fühlt die Anstrengung, die erforderlieh
ist, um die Ventile in einer nicht neutralen Stellung zu halten.
Eine weitere Steuerung der Bewegung von Flüssigkeit durch die Krafteinrichtung wird durch
ein automatisch tätiges Ventil 0 bewirkt, das zwisehen der Austrittsleitung/3 der Pumpe und den
zu dem hydraulischen Motor führenden Zweigleitungen /5 und I6 angeordnet ist. Das Ventil 0
besitzt ein T-förmiges Gehäuse O1 mit einem Kolbenventil
O2, das am Schnittpunkt des T-förmigen Gehäuses angeordnet ist und sich in die beiden Enden
einer zentralen Kammer O3 innerhalb des Gehäuses
erstreckt. Die gegenüberliegenden Enden des T-förmigen. Gehäuses sind an die Leitungen./5 und /6
abgeschlossen. Der Kolben des Ventils besitzt einen
ao zentralen Abschnitt O4, dessen Länge geringer ist
als die Breite der Kammer O3, und zu beiden Seiten des zentralen Abschnitts die Nuten O5 und. O6. Die
zentrale Lage des Kolbens wird durch nachgiebige Mittel herbeigeführt, die, wie in den Figuren dargestellt,
einen nachgiebigen Arm O7 umfassen, der in eine im Mittelteil 0* angebrachte Nut eingreift.
Wenn somit die Drücke in den Leitungen /5 und /6
durch die Betätigung der Ventile if und K1 aus
dem Gleichgewicht gebracht werden, wird der KoI-ben O2 des Ventils 0 so bewegt, daß er die Verbindung
mit der Niederdruckleitung unterbricht und die Verbindung mit der Hochdruckleitung
weiter öffnet, wodurch die Betätigung des hydraulischen Motors unterstützt wird.
An Stelle des automatisch tätigen Ventils 0 kann auch eine Konstruktion vorgesehen werden, bei der
dieses entfällt und bei der statt dessen· ein zweites
Paar von mit der Hand betätigten Schieberventilen zur Steuerung der Leitungen/5 und /6 verwendet
wird. Eine derartige Konstruktion ist in Fig. 8 dargestellt. Hierin entsprechen K und K1 den oben
beschriebenen Schieberventilen, welche die Leitungen P und /8 steuern, während die Schieberventile
K2 und K3, die innerhalb des Gehäuses As parallel
zu den erstgenannten Schieberventilen angeordnet sind, das Ventil 0 ersetzen.
Beide Schieberventilpaare werden durch einen gemeinsamen Lagerkörper L2 betätigt; dieser ist
ähnlich wie der Lagerkörper L der vorher beschriebenen Konstruktion auf der Welle F angeordnet,
jedoch so ausgeführt, daß er mit sämtlichen Steuerkolben in Berührung steht. Wenn die Welle/7 durch
die Drehmomentrückwirkung der Zahnräder G und G1 aus ihrer Lage gebracht wird, bringt die anfängliche
Bewegung der Kolben der Ventile, K und K1 die Drücke in den Leitungen P und /8 in der
bereits beschriebenen Weise aus dem Gleichgewicht. Hierdurch wird kurzzeitig eine weitere Bewegung
der erwähnten Steuerkolben verhindert, während sich jedoch der Lagerkörper L2 weiterbewegen
kann, wobei dies.es Bauteil als Hebel wirkt, der sich um den stillgesetzten Kolben als Drehpunkt
dreht und die Steuerkolben der Ventile K2 und Ks
verschiebt. Hierdurch wird die Verbindung zwischen der Leitung /3 und der Eintrittsleitung /5
zur Kammer D3 unterbrochen, und die Verbindung zwischen der Leitung/3 und der Leitung/6, die
zur Kammer D1 führt, wird weiter geöffnet. Wenn
sich die Kolben der Ventile K2 und K3 bis zu der
Begrenzung bewegt haben, die durch den Anschlagring b1 gebildet wird, wird der Kolben K2 zum
Drehpunkt für den Lagerkörper L2, so daß eine weitere Verstellung der Welle die-Ventile if und K1
weiter betätigt. Mit anderen Worten, es läuft ein Vorgang ab, der dem Vorgang bei der weiter oben
beschriebenen Konstruktion ähnelt, wobei jedoch die Ventile if2 und, K3 durch die handbetätigten
Mittel zwangläufig und vor der vollen Betätigung der Ventile K und K1 betätigt werden.
Fig. 9 stellt eine abgewandelte Ausführung der hydraulischen Krafteinrichtung mit den zugehörigen
Steuerventilen dar, wobei die-durch die Kammern/)3
und DA strömende Flüssigkeit durch getrennte
Pumpen und durch getrennte Leitungen bewegt wird. An Stelle der einzelnen Pumpe /2
sind daher auf der gleichen Welle nebeneinander zwei Pumpen Ia und ib angeordnet; jede dieser
Pumpen ist an ihrer Eintrittsseite mit dem Behälter/1 verbunden. Die getrennten Leitungskreise Ic
und Id sind den Zweigleitungen gemäß Fig. 7 ahnlieh;
die einzige Ausnahme besteht darin, daß sie an getrennte Pumpen anstatt an eine gemeinsame,
von einer einzelnen Pumpe ausgehende Leitung angeschlossen sind. Die Ventile K und K1 ähneln den
in Fig. 7 gezeigten, und sie werden in der gleichen Weise betätigt. Jeder Leitungskreis besitzt eine
Umgehungsleitung M mit einem auf Druck ansprechenden Ventil M1 sowie eine zweite Umgehungsleitung
N3, die durch ein Ventil N gesteuert wird, das die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der
hydraulischen Kraftanlage unabhängig von der Pumpenantriebsdrehzahl und dem Flüssigkeitsdruck
im hydraulischen Motor konstant hält.
Die Tatsache, daß bei der ernndungsgemäßeti
Ausbildung des hydraulischen Teils der Lenkvorrichtung die Steuerventile ständig mehr oder
weniger geöffnet sind, führt dazu, daß die von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der Fahrbahn
oder anderen Ursachen herrührenden, über das Lenkgestänge auf den Lagerkörper übertragenen
Reaktionskräfte von den Steuerventilen nicht gedämpft werden. Der Grund liegt darin, daß die von
den Steuerventilen verdrängte Flüssigkeit ungehindert durch die Steuerschlitze verdrängt wird. Es
ist deshalb möglich, daß die Anschläge b7 der Steuerkolben an die Zylinderbüchsen α anstoßen
(Fig. 6) und dadurch Geräusche verursacht werden. Dies wird dadurch vermieden, daß man zwischen
der Kammer b5 jedes Ventils und dem Raum am äußeren Ende des Ventilkolbens, d. h. zwischen
letzterem und dem Kopf c, einen Stoßdämpfer vorsieht. Dieser Stoßdämpfer umfaßt ein Rückschlagventil
R, welches das äußere Ende der Kammer b5 verschließt und zwischen dieser Kammer und einer
Kammer b9 liegt, die einerseits vom äußeren Ende des Kolbens und andererseits vom Kopf c begrenzt
ist. Das Rückschlagventil hat eine kleine als Drossel wirkende Öffnung R1, welche die Kammern b5
und b9 miteinander verbindet und durch welche Flüssigkeit aus der Kammer b9 in die Kammer b5
gelangen kann, wenn sich der Kolben des Ventils nach außen bewegt. Die Drosselwirkung der Öffnung
R1 verhindert jedoch bei dieser Auswärtsbewegung
des Kolbens jedes klappernde Geräusch. Wenn jedoch der Kolben andererseits der Bewegung
des Lagerkörpers L nach innen folgt, öffnet sich das Rückschlagventil, um eine freie Verbindung
zwischen den Kammern b5 und b9 herzustellen.
Eine etwas abgewandelte- Ausführungsform des Ventils ist in Fig. 6B dargestellt; bei dieser Ausführung
wird normalerweise eine öffnung R3 in dem Rückschlagventil R von einem Kugelrückschlagventil
R2 geschlossen gehalten. Die zur Verbindung der Kammern b5 und b9 dienende Drosselöffnung
wird von einer öffnung R1 in dem Ventil R
gebildet, wobei diese Öffnung i?4 mit einem am Umfang des erwähnten Ventils vorgesehenen freien
Raum in Verbindung steht. Eine weitere Verbindung zwischen den Kammern b5 und b9 wird durch
eine Nut &10 und einen Kanal b11 hergestellt, die
beide an der Außenseite des Kolbens b vorgesehen sind. Die Nut b10 steht in der neutralen Stellung
des Ventilkolbens mit der Nut α4 in dem Zylinder a
in Verbindung. Eine leichte Feder R5 drückt die Ventilkugel R2 auf ihren Sitz, während das Rückschlagventil
R durch eine kräftigere Feder R6 auf seinen Sitz gedrückt wird.
Bei dieser Ausführung besteht während der anfänglichen Auswärtsbewegung des Kolbens b eine
freie Verbindung zwischen den Kammern b5 und i>9
durch die Nuten α4, b10 und, den Kanal b11. Bevor
sich jedoch der Kolben weit genüg bewegt, um den Anschlag b7 auf den Zylinder α auf treffen zu lassen,
bewegt sich die Nut b10 vollständig an der Nut α4
vorbei, so daß keinerlei Überlappung mehr besteht und eine weitere Strömung von Flüssigkeit aus der
Kammer b9 zu der Kammer b5 nur noch durch die
eingeschnürte öffnung i?4 erfolgen kann,. Dies wirkt
einer zu starken Erhöhung der Geschwindigkeit des Kolbens entgegen und macht es unmöglich, daß
der Anschlag b7 auf den Zylinder α aufschlägt und
dadurch ein Geräusch verursacht. Andererseits wird bei einer Rückbewegung des Kolbens b das
Rückschlagventil R2 von seinem Sitz abgehoben, so daß ein schnelles Überströmen von Flüssigkeit
aus der Kammer b5 in die Kammer b9 möglich ist.
Die Bewegung der Ventile, die zur Entstehung von Geräuschen führen könnten, haben ihre Ursache
weniger in der Handbetätigung der Ventile als vielmehr in den von der Straßenoberfläche aus über
die Fahrzeugräder in das Lenkgetriebe eingeleiteten Reaktionskräften. Letztere würden dem Bauteil
L und durch dieses auch den Ventilen eine größere Bewegungsgeschwindigkeit erteilen. Bei
der oben beschriebenen Konstruktion werden die Ventile jedoch abgebremst, so daß eine Geräuschbildung
vermieden wird.
Eine weitere Ursache für die Bildung von Geräuschen besteht im Vorhandensein einer zu großen
Einschnürung an irgendeinem Punkt des Strömungsweges für die hydraulische Flüssigkeit. Derartige
Geräusche könnten an den Steueröffnungen der Ventile auftreten, werden jedoch bei der dargestellten
Konstruktion dadurch vermieden, daß jeweils eine Mehrzahl von Nuten b1, b2 usw. sowie
a1, a2 usw. vorgesehen ist. Da sich die Überlappung
dieser Nuten bei einer Bewegung des Ventils gleichzeitig verringert, sind die einzelnen Durchfiußquerschnitte
zusammen größer als die Querschnitte, die bei einem einzigen, Paar von Nuten, gegeben wären,
es sei denn, daß der Durchmesser des Kolbens vergrößert wird. Auf dieseWeiseläßt sich einmischendes
Geräusch der Flüssigkeit vermeiden, ohne daß es notwendig ist, die Ventile zu vergrößern. Es
werden somit sowohl diejenigen Geräusche vermieden, die von einer zu starken Einschnürung des
Flüssigkeitsstromes herrühren könnten, wie auch die Geräusche, die durch Stöße „auf mechanische
Teile erzeugt werden.
Trotzdem werden in der in dem Gehäuse^5 untergebrachten Ventileinrichtung stets in größerem
oder kleinerem Ausmaß Schallschwingungen erzeugt. Da dieses Gehäuse mit der Steuersäule
verbunden ist und dia das darin befindliche Getriebe durch die Lenkstange mit dem Lenkrad in. Verbindung
steht, besteht die Gefahr, daß die erzeugten Geräusche durch diese Teile in unerwünschtem
Ausmaß verstärkt werden. Diese Schwierigkeit wurde einerseits durch Einschaltung einer Schallisolation
zwischen dföm Gehäuse^ und der daran angebrachten Steuersäule vermieden. Die Isolation
besteht aus einer Muffe Q aus Gummi oder einem ähnlichen Material, die das Bauteil A7 umgibt und
sich zwischen diesem und dem Rohr E befindet. Die Muffe Q ist ferner mit einem Flansch Q1 versehen,
der sich zwischen dem unteren Ende des Rohres E und- dem Deckel A6 befindet. Auf diese
Weise wird die Übertragung von Schallschwingungen von dem Gehäuse A auf das Rohr E erschwert.
Wie bereits weiter oben erläutert, ist die Kupplung F2 zwischen der Welle F und der Steuerstange E1
mit einem Puffer F5 aus Gummi, der ©ine schalldämpfende
Wirkung ausübt, ausgerüstet.
Die Betriebsweise des mit der Hand, und durch ine hydraulische Krafteinrichung zu betätigenden
Lenkgetriebes geht bereits aus der vorstehenden no Beschreibung hervor, sie ist jedoch im nachstehenden
kurz zusammengefaßt. Wenn immer der Fahrzeugmotor in Betrieb ist, betätigt er durch die beschriebenen
Verbindungen die Pumpe bzw. die Pumpen, so daß ständig hydraulische Flüssigkeit durch das System hindurchströmt. Wenn sich das
Handrad E2 in seiner neutralen. Stellung befindet,
befinden sich die Ventile ebenfalls in der neutralen Stellung und ermöglichen eine ständige Strömung
von Flüssigkeit durch die beiden Zweige des Lei- iao tungskreises und durch die Kammern D3 und Z)4
des Motors. Die Ventile bieten jedoch der Strömung ausreichenden Widerstand, um zu ermöglichen,
daß sich in den KammernD3 und D* hydraulische
Drücke entwickeln, die einander gleich sind iag
und sich somit das Gleichgewicht halten. Wenn das
Handrad E2 aus seiner neutralen Stellung in beliebiger Richtung verstellt wird, wird eine Drehbewegung
durch die Wellen E1 und F sowie die Zahnrädern und Gx auf die Schnecke C übertragen.
Die Drehmomentrückwirkung in den Zahnrädern G und G1 vorsetzt jedoch die Welle F1 so daß der Betätigungsklotz L die Ventile in der beschriebenen
Weise betätigt. Die anfängliche Bewegung der Ventile bringt die hydraulischen Drücke in den
Kammern.D3 und Di aus'dem Gleichgewicht, wodurch
bewirkt wird, daß der hydraulische Motor im wesentlichen ohne Verzögerung anspricht. Der
einzige Widerstand, der der Betätigung durch die Hand entgegengesetzt wird, rührt von dem hydraulischen
Druck auf die aus ihrer Lage gebrachten Ventile her; dieser Druck ist bestrebt, die Ventile
in ihre neutrale Stellung zurückzubringen. Die Reibungswiderstände sind vernachlässigbar klein,
und daher steht die mit der Hand auszuübende Kraft, die zum Drehen des Handrades E2 erforderlich
ist, in einem genauen Verhältnis zu der Gesamtkraft, die das Lenkgetriebe betätigt, und sie
kann einen beliebigen gewünschten Bruchteil derselben betragen.
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Lenkvonrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung mit einer in der Handlenkung vorgesehenenDrehmomentübertragungseinrichtung, bei der die in der letzteren auftretende Reaktionskraft zur Betätigung einer Steuerventileinrichtung benutzt wird, welche die Verbindung einer hydraulischen Druckquelle mit den beiden gegenüberliegenden Druckräumen eines Kraftverstärkers regelt, nach Patent 877 560, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckriaum (D3,■ D4) in einem Kreislauf liegt, der an der einen Seite des Druckraumes von der Steuerventileinrichtung (K, K1) geregelt wird, und daß eine zweite, zusätzliche Steuerventileinrichtung (Fig. 7: K2, K3; Fig. 8: O) vorgesehen ist, die den Flüssigkeitsstrom auf der anderen Seite des Druckraumes abhängig von der Bewegung der ersten Steuerventileinrichtung derart regelt, daß bei einer Verengung der Rücklauföffnung des einen Druckraumes eine Verengung der Zutrittsöffnung des anderen Druckraumes eintritt, und umgekehrt.
- 2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,. daß der Lagerkörper (L2) auf jeder Seite mit zwei Steuerschiebern (K, K2 bzw. K1, K3) zusammenwirkt, von denen jeweils der eine die Rücklauföffnung des Druckraumes (D4) der einen Kraftverstärkerseite und der andere die Zutrittsöffnung des Druckraumes (D3) der anderen Kraftverstärkerseite regelt (Fig. 8).
- 3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Lagerkörper (L) betätigte Steuerventileinrichtung (K, K1) die Rücklauföffnung der beiden Druckräume (D3, jD4) regelt und die Zutrittsöffnungen der beiden Druckräume durch ein selbsttätig regelndes Ventil (O) gesteuert werden (Fig. 7).
- 4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Steuerschieber (O2), der durch eine Rückstellvorrichtung (Feder O7) nachgiebig in der Mittelstellung gehalten, wird, in der die Durchfluß querschnitte der Zutrittsöffnungen zu beiden Druckräumen (D3, D4) gleich sind, und an seinen beiden Enden jeweils mit dem Druck hinter der Zutrittsöffnung beaufschlagt ist.
- 5. Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit Handlenkung und hydraulischer Hilfskraftlenkung mit einer in der Handlenkung vorgesehenen Drehmomentübertragungseinrichtung, bei der die in der letzteren auftretende Reaktionskraft zur Betätigung einer Steuerventileinrichtung benutzt wird, welche die Verbindung einer hydraulischen Druckquelle mit den beiden gegenüberliegenden Druckräumen eines Kraft-Verstärkers regelt, nach Patent 877 560, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckraum in einem Kreislauf liegt, der von einer eigenen Druckquelle (Ia, P) über eine Einrichtung (N) gespeist wird, welche die durchströmende Menge go auf einem konstanten Wert hält, und daß die Steuerventileinrichtung die Rückström querschnitte zu einem Vorratsbehälter steuert (Fig. 9).
- 6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Lagerkörper, zusammenwirkende Steuerventileinrichtung von Steuerschiebern (b) gebildet wird, von denen jeder mehrere parallel geschaltete Ringnuten (b1, b2, bs) aufweist, die jeweils mit einer eigenen Ringnut im Steuerzylinder zusammenwirken.
- 7. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ventileinrichtung in an sich bekannter Weise mit einem die Bewegung dämpfenden. Stoßdämpfer versehen ist.Tn Betracht gezogene Druckschriften:Deutsche Patentschriften Nr. 738 958, 655 070, 269, 583 901;belgische Patentschrift Nr. 497 928;schweizerische Patentschriften Nr. 231 814, 231630,205713;USA.-Patentschriften Nr. 2 457 750, 2 494 839, 321 377.Hierzu 3 Blatt Zeichnungen© 509658/434 2.56 (609 742 1.57)
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