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Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung zum Betätigen der Steuereinrichtung eines Motorbootes, mit einem Steuerrad, das über ein Getriebe, einen daran anschliessenden Seilzug und ein mit diesem verbundenes Antriebsgestänge mit der Steuereinrichtung in Antriebsverbindung steht, wobei das Zugseil des Seilzuges mit dem Getriebe und mit dem Gestänge verbunden ist und die Hülse des Seilzuges am Getriebegehäuse ortsfest abgestützt und am verstellbaren Steuerorgan eines Steuerventils befestigt ist, das einen hydraulischen Stellzylinder steuert, dessen Stellkolben auf das Antriebsgestänge wirkt.
Eine Servolenkung dieser Bauart ist aus der US-PS 4 295 833 bekannt. Das Steuerrad ist dort über einen Schwenkhebel mit dem Zugseil des Seilzuges verbunden, dessen Hülse am Getriebegehäuse unverschiebbar befestigt ist. Am anderen Ende ist das Zugseil mit dem Antriebsgestänge der Steuereinrichtung verbunden, wogegen die Hülse des Seilzuges mit dem verstellbaren Steuerorgan des Steuerventils in Verbindung steht. Der hydraulische Stellzylinder, dessen Stellkolben über die Kolbenstange auf das Antriebsgestänge wirkt, ist getrennt angeordnet und wird über Leitungen vom Steuerventil betätigt. Bei dieser bekannten Ausführung wirkt also der Seilzug auf eine eigene Betätigungseinrichtung für das davon getrennt angeordnete Steuerventil und auch der Stellzylinder ist vom Steuerventil getrennt angeordnet.
Es sind daher eigene, getrennt verlegte Steuereinrichtungen erforderlich, die nicht nur zusätzlichen Aufwand erfordern, sondern auch Störungen verursachen können, bei deren Auftreten die Servolenkung ausfällt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Servolenkungen dieser Bauart so zu verbessern, dass sie die auf Motorbooten herrschenden besonderen Ansprüche weitgehend erfüllen, insbesondere robust sind, rasch und einfach montiert werden können und auch rauhe mechanische Beanspruchungen vertragen, ohne undicht oder leck zu werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Zugseil des Seilzuges das Steuerorgan des Steuerventils axial durchsetzt und dass das Steuerventil und der Stellzylinder in an sich bekannter Weise in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind, das eine in sich abgeschlossene Baueinheit bildet und in dem die Verbindungskanäle zwischen dem Steuerventil und dem Stellzylinder vorgesehen sind. Mit dieser Ausbildung wird eine kompakte Baueinheit der Servolenkung erhalten, die ausser der Zuleitung und der Ableitung für das hydraulische Druckmittel keine weiteren Steuerleitungen besitzt Die erfindungsgemässe Servolenkung ist deshalb einfach zu montieren, rauhen Betriebsverhältnissen gewachsen und im Betrieb praktisch wartungsfrei.
Sie erfüllt in besonderer Weise die auf Motorbooten an sie gestellten Anforderungen, wobei insbesondere auch bei einem Ausfall der Ölversorgung die Funktionsfähigkeit im Notbetrieb sichergestellt ist.
Aus der DE-OS 28 43 556 ist eine Zahnstangen-Lenkhilfeeinrichtung bekannt, bei der das Steuerventil mit dem Stellzylinder in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut ist. Diese Baueinheit ist aber nicht für Motorboote konstruiert und für diese auch kaum geeignet. Sie ist vielmehr für die Lenkung eines Fahrzeuges mit Rädern ausgebildet. Über das mit dem Lenkrad verbundene Zahnstangengetriebe wird ein Steuerschieber betätigt, der seinerseits die Druckmittelzu- und Abführung zu den Verstelleinrichtungen für die Räder steuert. Die Verstellung des Schieberventils erfolgt gegen Rückstellfedern, es fehlt aber der erfindungsgemäss vorgesehene Seilzug und insbesondere sind in der Mittelstellung, wenn bei der erfindungsgemässen Ausführung der Seilzug entlastet ist, die zum Stellzylinder führenden Steuerkanäle offen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Steuerventil ein Steuerschieber mit einem darin verschiebbaren, vom Zugseil durchsetzten, das Steuerorgan bildenden Steuerkolben, der mit der Hülse des Seilzuges verbunden ist, wobei die Steuerkanten des Steuerschiebers oder des Steuerkolbens in an sich bekannter Weise angeschrägt oder abgesetzt ausgebildet sind. Mit dieser Ausführung werden abrupte Stellbewegungen der Steuereinrichtung vermieden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Steuerorgan des Steuerventils in an sich bekannter Weise mit wenigstens einer Rückstellfeder versehen sein, wobei die Rückstellfeder das Steuerorgan bei entlastetem Seilzug in einer Mittelstellung hält, in der die zum Stellzylinder führenden Steuerkanäle abgeschlossen sind.
Dadurch wird ein proportionaler Steuervorgang erzielt, wobei jeder Lenkbewegung des Steuerrades ein bestimmter Verstellweg der Steuereinrichtung zugeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Servolenkung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine schematische Gesamtansicht der erfindungsgemässen Servolenkung und Fig. 2 dazu einen Längsschnitt durch die aus Steuerventil und Stellzylinder bestehende Baueinheit.
Die in Fig. 1 in Gesamtansicht schematisch dargestellte Servolenkung besteht aus einem Steuerrad (1), einer Baueinheit (2) für die hydraulische Lenkunterstützung und einer Steuereinrichtung (3), die durch die Servolenkung verstellbar ist. Die Steuereinrichtung (3), die im Ausführungsbeispiel schematisch vereinfacht dargestellt ist, kann aus einem Ruder oder auch aus einem Antriebsgetriebe mit Schraube bestehen. Die Steuereinrichtung (3) ist um eine im Bootskörper des Motorbootes ortsfest angeordnete Achse (4) schwenkbar gelagert, die in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Auch das Steuerrad (1) ist am Bootskörper ortsfest verankert.
Vom Steuerrad (1) führt ein Seilzug (5), der aus einer Hülse (6) und einem Zugseil (7) besteht, zur Baueinheit (2). Diese besitzt ein gemeinsames Gehäuse (8), in das ein Steuerventil (9) und ein Stellzylinder (10) unmittelbar nebeneinander eingebaut sind. Im Stellzylinder (10) ist ein Stellkolben (11) verschiebbar gelagert, der mit seiner Kolbenstange (12) aus dem Gehäuse (8) herausgeführt ist und über ein Gestänge (13) an einem Hebel (14) angelenkt ist, der mit der Steuereinrichtung (3) drehfest verbunden und zusammen mit
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dieser um die Achse (4) verschwenkbar ist. Ein weiteres, am Hebel (14) angelenktes Gestänge (15) führt zu einem Anschlussstück (16), das im Steuerkolben (17) des Steuerventils (9) verschiebbar gelagert ist.
In Fig. 1 sind noch Rückstellfedern (18) eingezeichnet, die bewirken, dass der Steuerkolben (17) bei entlastetem Seilzug (5) in der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung gehalten wird.
Die Baueinheit (2) mit dem Steuerventil (9) und dem Stellzylinder (10) ist in Fig. 2 in grösserem Massstab im Schnitt herausgezeichnet. Das Steuerventil (9) ist dort als Steuerschieber mit dem Steuerkolben (17) ausgebildet, der in einer das gemeinsame Gehäuse (8) durchsetzenden Bohrung (19) verschiebbar geführt ist. Der Steuerkolben (17) durchsetzt die Bohrung (19), an deren Enden Dichtungen (20) vorgesehen sind. Der Steuerkolben (17) ist mehrfach abgesetzt, ebenso sind in der Schieberbohrung (19) Absätze und Eindrehungen ausgebildet, wie dies bei Steuerschiebern üblich ist. Da es sich um eine an sich bekannte Ausbildung handelt, sind die Merkmale des Steuerschiebers nicht einzeln beschrieben. Ausserdem ist für die Erfindung die genaue Ausbildung des Steuerschiebers unwesentlich. Es könnten an seiner Stelle allenfalls auch Sitzventile vorgesehen sein.
Die Rückstellfeder (18) ist nicht unbedingt erforderlich. Sie kann entfallen, wenn ein Seilzug verwendet wird, der auch Druckkräfte übertragen kann. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wirkt die Rückstellfeder (18) in beiden Richtungen und ist an ihren Enden von je einer Federhülse (21), (22) umgeben, welche Federhülsen (21), (22) in der Schieberbohrung (19) verschiebbar geführt sind. An den Enden der Federhülsen (21) und (22) sind Sprengringe (23) und (24) in Nuten des Steuerkolbens (17) eingesetzt, an denen die Federhülsen (21), (22) anschlagen. Dadurch wird erreicht, dass die Rückstellfeder (18) in beiden Richtungen wirksam ist und eine zweite Rückstellfeder, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, entfallen kann.
Die Schieberbohrung (19) ist in ihrer oberen Hälfte und in ihrer unteren Hälfte jeweils mit drei aus Eindrehungen gebildeten Ringräumen versehen, die den Steuerkolben (17) umgeben. In der oberen Hälfte der Schieberbohrung (19) sind die drei Ringräume mit (25), (26) und (27), in der unteren Hälfte hingegen mit (28), (29) und (30) bezeichnet. Die jeweils mittleren Ringräume (26) und (29) sind über einen nicht dargestellten Zuflusskanal mit der Druckseite einer das hydraulische Druckmittel fördernden Pumpe verbunden. Die jeweils aussenliegenden Ringräume (25) und (30) stehen mit einem Abflusskanal (31) in dauernder Verbindung, der zu einem Tank für die hydraulische Flüssigkeit zurückführt.
Der Ringraum (27) ist über einen im gemeinsamen Gehäuse (8) ausgesparten Kanal (32) mit dem Stellzylinder (10) auf der Stirnseite des Stellkolbens (11) verbunden, wogegen vom Ringraum (28) ein Kanal (33) in den Zylinderraum (34) führt, der auf der Seite der Kolbenstange (12) an den Stellkolben (11) anschliesst. Die Steuerkanten des Steuerkolbens (17) sind abgesetzt ausgeführt, wie in Fig. 2 der Zeichnung durch Querstriche angedeutet ist. Dadurch wird erreicht, dass die Umschaltvorgänge gedämpft ablaufen, weil die Durchgangsquerschnitte des Steuerschiebers allmählich geöffnet und geschlossen werden.
Der Steuerkolben (17) ist mit einer axial durchgehenden, in Fig. 2 gestrichelt eingezeichneten Bohrung (35) versehen. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird diese Bohrung vom Zugseil (7) des Seilzuges (5) durchsetzt. Die Hülse (6) des Seilzuges (5) ist auf das in Fig. 2 oben dargestellte, mit Gewinde versehene Ende (36) aufgeschraubt, wie in Fig. 1 durch den Gewindeanschluss (5') dargestellt ist.
Die Wirkungsweise der dargestellten und beschriebenen Servolenkung ist aus Fig. 1 zu erkennen : Wenn das Steuerrad (1) in Pfeilrichtung gegen den Uhrzeigersinn verdreht wird, wird der Seilzug (5) gespannt. Das durch den Steuerkolben (17) des Steuerventils (9) frei hindurchgehende Zugseil (7) des Seilzuges (5) wird dabei über das Anschlussstück (16), das Gestänge (15) und den Hebel (14) von der Steuereinrichtung (3) gehalten, auf die ein Drehmoment in Richtung des um die Achse (4) eingezeichneten Pfeiles im Uhrzeigersinn ausgeübt wird. Auf Grund dieser Zugbeanspruchung versucht sich die abgebogen verlegte Hülse (6) des Seilzuges (5) zu verkürzen. Sie verschiebt dabei den Steuerkolben (17) in Fig. 1 nach links.
Dadurch wird der von der Hydraulikpumpe kommende Druckkanal (37) mit dem Kanal (33) verbunden, der in den die Kolbenstange (12) umgebenden Zylinderraum (34) führt. Gleichzeitig wird der auf der anderen Seite des Stellkolbens (11) liegende Zylinderraum des Stellzylinders (10) mit dem zum Tank führenden Abflusskanal (31) verbunden. Die Kolbenstange (12) fährt dadurch in den Stellzylinder (10) ein, wobei über das Gestänge (13) und den Hebel (14) die Steuereinrichtung (3) in Pfeilrichtung verschwenkt wird.
Sobald das Steuerrad (1) losgelassen wird, bewirken die Rückstellfedern (18) eine Rückstellung des Steuerventils (9) in die in Fig. 1 dargestellte Stellung. Die beiden zum Stellzylinder (10) führenden Kanäle (32) und (33) werden dadurch abgeschlossen und es wird der Druckkanal (37) mit dem Abflusskanal (31) verbunden, so dass das von der hydraulischen Pumpe geförderte hydraulische Druckmittel drucklos zirkulieren kann. Die Steuereinrichtung (3) bleibt dabei in dieser Stellung, bis das Steuerrad (1) wieder in der einen oder in der anderen Richtung verdreht wird. Wenn das Steuerrad im Uhrzeigersinn, also gegen den in Fig. 1 eingezeichneten Pfeil verdreht wird, erfolgt eine Entlastung des Zugseiles (7) des Seilzuges (5) und dadurch auch eine Entlastung der Hülse (6), wodurch der Steuerkolben (17) in Fig. 1 nach rechts verschoben wird.
Es wird dann der auf der rechten Seite des Stellkolbens (11) liegende Zylinderraum des Stellzylinders (10) druckbeaufschlagt und der Zylinderraum (34) druckentlastet, so dass der Stellkolben (11) ausfährt und über die Kolbenstange (12), das Gestänge (13) und den Hebel (14) die Steuereinrichtung (3) in der Gegenrichtung verschwenkt.
Im Falle eines Fehlers der hydraulischen Anlage, z. B. bei Ausfall der Pumpe, ist eine Notbetätigung
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möglich. Diese erfolgt vom Steuerrad (1) über den Seilzug (5), das Gestänge (15) und den Hebel (14) zur Steuereinrichtung (3). Es muss dann lediglich eine entsprechend grössere Kraft aufgewendet werden.