DE2262575A1 - Druckmittelsteuereinrichtung - Google Patents

Description

Patentanmeldung Zusatzanmeldung zur Patentanmeldunq P 22 42 o21.9

Gegenstand: Druckmittelsteuereinrichtung

Anmelderin: Fa. Langen &Co.

4 Düsseldorf, Klosterstr. 49

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckmittelsteuereinrichtung zum Steuern der Arbeitsräume eines Servomotors, welche zwei Steuerventile besitzt, die über Betätigungsmittel durch Relativbewegungen zwischen einem Krafteingangsglied und einem damit über elastische, nachgiebige, insbesondere vorgespannte Kupplungsmittel verbundenen Kraftausqangsglied betMtigt werden, wobei der Servomotor mit dem Kraftausgangsglied in Wirkverbindung steht und die Steuerventile Reaktionsflachen zur Rückmeldung der entstehenden Drücke an das Krafteingangsgiied besitzen und/oder mit einem oder mehreren entsprechenden Reaktionsgliedern in Wirkverbindung stehen, wobei die zur Betätigung der Steuerventile notwendige Kraftübertragung vom Krafteingangsglied auf die Steuerventile über eine Totgangkupplung erfolgt, welch«eine weitere elastischftachqiebiqe Kupplung parallel geschaltet ist, insbesondere für zwei quer und außermittig in einem Ventilkörper angeordnete Steuerventile nach Patentanmeldung P 22 42 o21.9,

Der Hauptanmeldung lag die Idee zugrunde, mit Hilfe einer Totgangkupplung zwischen Krafteingangsgiied und den Steuerventilen bei geringen Kräften eine Kraftübertragung vom Krafteingangsqlied auf das

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Kraftausgangsglied auf rein mechanischem Hege ohne ServounterStützung zu ermöglichen. Durch den Einbau einer elastischnachgiebigen Kupplung in · den Kraftfluß zwischen Krafteinganqscrlied und Steuerventilen sollte es ferner möglich sein, neben der mechanischen Kraftfibertraming eine mechanisch - hydraulische Kraftübertragung allmählich aufzubauen im Hinne einer grftRer werdenden Reaktionskraft und damit auch einer wachsenden ServounterStützung.

In der Hauptanmeldunq waren für eine derartige Anordnung zwei Beispiele gebracht. Tn dem einen Fall wirkten zwei Federn in entgeoengesetzten Richtungen zwischen einem BetHtigungscrlied und einem einzelnen Steuerkolben. In dem zweiten Beispiel wirkten zwei Federn zwischen einem als BetStiounasglied dienenden Hebel und einem zweiten Hebel, welcher seinerseits auf zwei auer und aufterniittio zu seiner Achse angebrachte Steuerkolben einwirkte . Beiden Fällen war es gemeinsam, daß eine Längenänderung der einen Feder zwangsläufig eine entgegengesetzte Änderung der anderen Feder zur Folqe hatte. Sofern die Federn hart genucr waren, gelang es zwar, der Kennlinie der Finqangskraft über der Ausgangskraft eine bestimmte Steigung zu verleihen, jedoch zei^gten sich zumindest auf dem neblet der Servolenkungen Nachteile bei der Verwendung solch harter Federn. Diese Nachteile bestanden darin, daß bei Lenkvorgiingen mit rein mechanischer Kraftübertragung, also bei vorgespannten Kupplungsmittel^

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sowie bei äußerer Rückstellung der Räder im vomotor ein beträchtlicher Druck aufgebaut werden mußte, um den oder einen der Steuerkolben über die zugehörige Reaktionsfläche in eine den Abfluß freigebende Stellung zu'schieben. Hin weiterer Nachteil bestand darin, daß es auf Grund der sich in Neutralstellung gegenseitig aufhebenden Federkräfte nicht möglich war, bei Steuerventilen mit 4-Kanten-Steuerung und positiver überdeckung einen bestimmten Vordruck zu erzeugen. Ein solcher Vordruck in der Höhe von z.B. 2 bar ist aber wünschenswert, um bei Lenkvorgängen Luftausscheidungen zu unterdrücken, Geräusche zu mindern und eine dämpfende Einspannung der Servokolbens zu ermöglichen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Druckmittelsteuereinrichtung der eingangs erwähnten Art ' so auszugestalten, daß ein leichter Rücklauf des Druckmittels bei äußeren Kräften oder rein mechanischer Kraftübertragung gewährleistet ist und ein gewisser Vordruck in den Arbeitsräuraen des Servomotors aufrecht erhalten bleibt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die elastisch nachgiebige Kupplung aus ausfedernden mitteln besteht, welche direkt zwischen den Steuerkolben der Steuerventile und dem Betätioungsmittel wirksam werden. Zweckraäßigerweise sollten die bei Auslenkung der Steuerkolben entstehenden Federkräfte kleiner sein als die Vorspannung des elastisch-

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nachqiebiqen Kupplunqsmittels. Die Vorspannunq der Federn sollte so bemessen sein, daß auch bei im Rahmen des toten Ganqes entspannter Feder noch ein qerinqer Vordruck erzeuqt wird.

Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung besteht darin, daß auf die Reaktionsfläche eines Steuerkolbens bzw. eines mit einem Steuerkolben in Wirkverbindung stehenden Reaktionsgliedes der Druck eines Arbeitsraumes qeqen die Kraft der Feder einwirkt, so daß die Funktion eines Druckregelventils entsteht. Ein Druckregelventil hat aber die Eigenschaft, den Druck in einem Sekundärkreis auf einem bestimmten Wert konstant zu halten, solange sich nicht die Vorspannung der Feder ändert. Da wir aber sehr weiche Federn voraussetzen, erfolgt die Veränderung der Vorspannung nur in kaum merklicher Weise, so daß auch die Druck finde-· rungen gering sind. Erst wenn ein mechanischer Kontakt zwischen Betätigunqsmittel und Steuerkolben erfolgt, ergibt sich eine wesentliche Druckänderung. Sofern die Vorspannung des Kupplungsmittels groft genug ist oder wenn zumindest die Vorspannung bei Pelativbewegungen schnell anwächst, kann ein Steuerkolben sich praktisch unabhängig von dem anderen Steuerkolben verhalten.

Anhand von in den Abbildungen dargestellten Aueführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

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Figur 1 zeigt eine Druckmittelsteüereinrichtung, bei der als Kupplungsmittel ein Tozvsionsstab dient, in einem Schnitt längs ihrer Achse und parallel zu den Steuerkolben.

Figur 2 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie C-D von Figur 1.

Figur 3 stellt eine Druckmittelsteuereinrichtung, welche als Kupplungsmittel ein vorgespanntes, ringförmiges Federelement benutzt, in einem Schnitt längs der Achse und parallel zu den Fteuerkolben dar. Figur 4 zeigt einen Schnitt gemäß der Schnittlinie E-F von Figur 3.

Eine als Krafteinganasglied dieneröe Wolle 1 ist auf nicht näher dargestellte Weise beispielsweise mit einem Lenkrad verbunden» Die Welle 1 1st in einem als Kraftausoangsalied dienenden Ventilkörper 2 gelagert wjd snit diesen über' e'insn als elastisch nachgiebiges Kupplungsmittel dlensaden Toxvsionsstah 3 verbundene In dem Venti!körper 2 sind quer und außermittig 212 seiner Achse Bohrungen 4 und 5 angebracht,, in cleaasi Steuerkolbea β und! 7 Qloit&ar angeordnet sind, welche in Verbindung mit Nuten und Bohrungen im Venti!körper 2 Steuerventile 8 und bilden. Die Betätigung der.Steuerkolben fi und'7 erfolgt über Stößel la"und 11, welche sich an Stellschrauben 12 und 13 abstützen, die in einem als Betätigungsmittel dienenden Hebel 14 angebracht sind. Der Hebel 14 ist fest mit der Welle 1 verbunden. Zwischen dem Hebel 14 und den Steuerkolben 6 und 7 wirken weiterhin Federn 15 und 16. Der Ventilkörper 2 ist in einem Anschlußkörper 17 gelagert und wirkt mit diesem In Art eines Drehverteilers zusammen. Das bedeutet, daß Anschlüsse für eine

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bruckquelie, eine Rücklauf leitung und Arbeitsräume eines nicht näher dargestellten Servomotors

durch Ringnuten und ^uer-

sowie Länqsbohruncren im Anschluftkftrper 17 und im Ventilkörper 2 mit entsprechenden Steuernuten oder Eteuerbohrunqen an den Steuerventilen 8 und 9 in Verbindung stehen. Der Einfachheit halber und zum besseren Verständnis werden diese Anschlüsse direkt an den Steuerkolben 6 und 7 im Ventilkörper 2 bezeichnet.

In einer Neutralstellung des; Steuerkolbens 6 verschließt dieser mit einer seiner Schultern, einen Anschluß A, welcher »it einem Arbeitsraum des Servomotors verbunden ist. Wenn der Steuerkolben 6 weiter in. die Bohrung 4 hineingeschoben wird» wird eine Verbindung vom Anschluß A zu einen Anschluß Pj hergestellt, der wit einer nicht naher dargestellten Druckguelle verbunden 1st. Bei einer entgegengesetzten Bewegung erfolgt eine Verbindung des Anschlusses A mit einem Anschluß T., welcher mit einer Rücklaufleitung in Verbindung steht. Der Steuerkolben 7 verschlieft in einer Weutralstellung einen Anschluß B. Wenn der Steuerkoiben 7 weiter in die Bohrung 5 hineingeschoben wird, wird eine Verbindung zwischen diesem Anschluß B und einem Anschluß P₂ hergestellt, welcher ebenfalls mit der genannten Druckwelle verbunden ist. Wenn der Steuerkolben 7 hingegen aus der Bohrung herausbewegt wird, entsteht eine Verbindung »wischen dem Anschluß B und einem Anschluß T-, welcher

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ebenfalls mit der Rücklaufleitung verbunden ist. Durch Kanäle 18 innerhalb der Steuerkolben 6 "und 7 werden jene die Steuerkolben 7 und 6 stirnseitig begrenzenden Reaktionsräume 3 9 und 2o jeweils mit den Anschlüssen A bzw. B verbunden! Es ist hier zu bemerken, daß in der gezeigten Neutralstelluni? der Steuerkolben 6 und 7 die Stößel Io und 11 keinen Kontakt mit ihnen haben, so daß bei Relativbewequngen zwischen dem Hebel 14 und dem Ventilkörper 2 tatsächlich eine Totgangkupplung entsteht. Der tote fiang , kann dabei mit den Ft^llschrauben 12 und 13 in gewissen Grenzen variiert werden.

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei angenommen, daß der picht nMher dargestellte Servomotor durch äußere Kräftel, beispielsweise durch eine Rüdrstellfoewerjuncr der gelenktem Räder so bewegt würde, da^ im Reaktiorssraum 19 ein gerifiejfögieper Druckanstieg esfesteheB würde. Dieser Druckanstieg reicht dann aus, ~nm den SteuerkolbeB 6 aus seiner Neutralstellung gegen die Kraft, der schwachen Feder 15 so zu verschie-" ben, daß eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A und T₁ hergestellt wird. Bas Druckmittel kann dann voia JtasdaluB A über den Anschluß T, in die Rücklaufleitung abfließen. Eine Relativbewegung zwischen üem Hebel 14 und den Ventilkorper 2 ist dabei nicht; motwendia. In umgekehrter Weise wird in dem anderen Arbeitsraum des Servomotors ein geringfügiger Druckabfall eintreten. Dieser Druckabfall pflanzt sich bis in den Reaktionsraum

fort, so daß die der Feder 16 das Gleichgewicht haltende Druckkraft auf den Steuerkolben 7 geringer wird. Das bedeutet, daß die Feder lfi den Steuerkolben 7 etwas weiter in die Bohrung S hineinbewegt, so daß eine Verbinduna zwischen den Anschlüssen B und P₂ hergestellt wird. Druckmittel kann dann in den sich vergrößernden Arbeitsraum des Servomotors vom Anschluß P2 über den Anschluß B nachströmen. Auch diese Bewegung des Steuerkolbens 7 kann ohne eine Relativbewegung zwischen dem Hebel 14 und dem Ventilgehäuse 2 erfolgen, so daß ersichtlich ist, daß die Steuerkolben 6 und 7 Bewegungen unabhängig von Bewegungen des Hebels 14 ausführen können, ähnliche Verhältnisse ergeben sich in jenem Bereich der Lenkung, wo nur

geringe Lenkkrä'fte zu überwinden sind, so daß die über den Torsionsstab 3 übertragenen KrSfte ohne nennenswerte Servounterstützung ausreichen. Erst wenn diese Kräfte größer werden, tritt eine Relativbewegung zwischen dem Hebel 14 und dem Ventilkörper 2 ein. Die Folge J st,daß schließlich einer der Stößel Io oder 11 in mechanischen Kontakt mit seinem zugehörigen Steuerkolben tritt. Von diesem Zeitpunkt ab arbeitet die Druckmittelsteuereinrichtung in herkömmlicher Weise.

In den Figuren 3 und 4 sind gleiche Teile mit den bleichen Bezugszahlen belegt, während funktionell gleichwertige Teile mit einem Strich versehene Bezugs·

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zahlen erhalten haben. Πργ Fauntunterschied aecienüber der Anordnung nach den Figurer. 1 und 2 liegt darin, daß anstelle des dortigen TOrsionsstabes 3 nunmehr als elastisch nachgiebiges Kupplungsmittel zwischen einem Krafteinqanasglied 1' und einem Ventilgehäuse 2' ein rinqförmigps, vorgespanntes Federelement 3¹ verwendet wird. Fine Beschreibung derartiger Federlelenente befindet sich in· der Hauptanmeldung sowie in der Patentanmeldung P 22 56 o73.2, so daß hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann. So weit die Funktion der Steuerkolben 6 und 7 sowie der Federn 15 und 16 betroffen ist, besteht kein Unterschied zu der Anordnung nach den Figuren 1 und 2.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist insbesondere nicht notwendig, die Steuerkolben parallel zueinander quer und außermittia zur Achse eines Ventilkörpers anzuordnen. Die Steuerkolben können auch koaxial in einer gemeinsamen Bohrung oder in fluchtenden Bohrungen angeordnet sein. Tn einem solchen Fall kann die Bewegung der Steuerkolben auch durch eine translatorische Relativbewegung zwischen einem Krafteingangsglied- und einem Kraftausgangsglied hervorgerufen werden.Der tote Gang zwischen dem Krafteingangsglied und den Steuerkolben kann ebenfalls auf andere Weise ohne die Verwendung von Stößeln erzielt werden. Beispielsweise ist es möglich, das Krafteingangsglied nach Überwindung eines gewissen Federweges direkt auf die Steuerkolben wirken zu lassen. Schließlich ist es auch möglich, die Vor-

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spannung wenigstens einer Feärr veränderbar zu _machen.

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Claims (2)

1. Patentansprüche:

   Druckmittelsteuereinrichtuno zum Steuern der Arbeltsräume eines Servomotors, welche zwei Steuerventile besitzt , die über Betätiqunqsmittel durch Relativbeweaunqen zwischen einem Krafteinqanqsqlied und einen damit über elastisch nachgiebige , insbesondere vorgespannte Fupplungsmittel verbundenen Kraftausqanqsqlied betätigt werden, wobei der Servomotor mit dem Kraftausgangsqlied in Wirkverbindunq steht und die Steuerventile Reaktionsflächen zur Rückmeldung der entstehenden Drücke an das Krafteinaanqsqlied besitzen und/oder mit einem oder mehreren entsprechenden Reaktionsqliedern in Wirkverbindung stehen, wobei die zur Betätiqunq der Steuerventile notwendige Kraftübertraqunq vom Krafteingangsglied auf die Steuerventile über eine Totgangkupplung erfolgt, welcher eine weitere elastisch nachgiebige Kupplung parallel qeschaltet ist, insbesondere für sx^ei ouer und außermittig in einem Ventilkörper angeordnete Steuerventile nach Patentanmeldung P 22 42 o21.9, dadurch gekennzeichnet s daß die elastisch nachqiebige Kupplung aus federnden Mittgin {Federn 15,16) besteht, welche direkt zwischen den Steuerkoiben (6,7) und dem BetMtigungsmittel (Hebel 14,14 ') wirksam werden.
2. 2. Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Auslenkung der Steuerkolben {6 „7) entstehenden Federkräfte kleiner sind als die Vorspannung des elastisch-

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   nachgiebigen Kupplungsmittels (Torsionsstab 3, Federelement 3¹).

   . Druckmittelsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Federn (15,16) so bemessen ist, daß auch bei im Rahmen des toten Oanges entspannter feder (15,16) noch ein geringer Vordruck erzeugt wird.

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