DE964838C

DE964838C - Hydraulische Servosteuerung, insbesondere fuer Fahrzeuge

Info

Publication number: DE964838C
Application number: DEL20902A
Authority: DE
Inventors: Paul Leboucher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-01-22
Filing date: 1955-01-18
Publication date: 1957-05-29

Description

Hydraulische Servosteuerung, insbesondere für Fahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf Servosteuerungsvorrichtungen und besonders auf Servolenkvorrichtungen für Fahrzeuge, bei welchen die Steuer-oder Schieberventile von Hand betätigt werden können: und mittels welcher die hydraulische Kraft für den Lenkantrieb des Fahrzeuges verwendet wird.
Bei den bisher bekannten hydraulischen Servolenkvorrichtungen ist der Verteiler entweder in dem Kraftkolben untergebracht oder von. diesem letzteren unabhängig. Im ersten: Falle nimmt der Verteiler im allgemeinen einen Teil des auf den Kraftkolben ausgeübten Druckes auf, wodurch dem Fahrer die Möglichkeit gegeben wird, daß er jederzeit in einem zur Beanspruchung proportionalen Verhältnis ein Gefühl für den beim Lenken auftretenden Widerstand hat. Jedoch ist bei den bekannten Vorrichtungen der Kraftzylinder mit zwei Kanälen versehen, von denen der eine wechselweise zum Eintritt der Flüssigkeit und zum Auslaß derselben dient. Die Eintritts- und Auslaßquerschnitte sind die gleichen. Wenn der Eintritt einer Flüssigkeit bei 5o kg Druck auf der einen Seite des Verteilers viel kleineren Querschnitt benötigt, müßte der Auslaß der Flüssigkeit der gegenüberliegenden Kammer des Kolbens einten siebenfach größeren Querschnitt bei einer gleichen Leistung ohne zusätzlichen. Widerstand aufweisen, wobei die Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten proportional der Quadratwurzel des Druckes ist. Daraus ergibt sich, daß mit gleichen Querschnitten für den Ein tritt und Auslaß in der Kammer, aus welcher die Flüssigkeit ausströmt, ein beträchtlicher Gegendruck vorhanden ist, welcher die Funktion verzögert und die Wirksamkeit herabsetzt.
Die Erfindung hat den Zweck, diesen Übelstand zu beseitigen und für den Auslaß eine Öffnung zu schaffen, welche weit über der Eintrittsöffnung liegt.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, derartige Vorrichtungen zu verbessern, wobei die Steuerstange des Steuerkolbens stets einem Widerstand unterworfen ist, der proportional der Beanspruchung entspricht, der der Arbeitskolben ausgesetzt ist, welcher sich in derselben Richtung verschiebt wie der Steuerkolben und der infolge Einholens des letzteren die Öffnung für den Einlaß der unter Druck stehenden Flüssigkeit schließt.
Ein anderer Zweck der Erfindung ist, die in den beiden: Richtungen übertragenen Beanspruchungen sowie die von der die Steuerstange des Steuerkolbens betätigenden Person verspürten Rückwirkungen auszugleichen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, die Verschiebung des Steuerkolbens aus seiner Nullstellung zu erleichtern und jeden Druckverlust zu vermeiden, wenn die Servosteuerung nicht arbeitet.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt und nachstehend im einzelnen beschrieben. Es, zeigt Fig. I eine Seitenansicht der hydraulischen Servosteuerung, die insbesondere zur Steuerung der Lenkräder eines Fahrzeuges dient und die teilweise im Schnitt dargestellt ist, Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den Arbeitszylinder und Fig. 3 einen. horizontalen Schnitt durch die Verbindungsstelle der Lenk- bzw. Steuervorrichtung mit der Steuerstange des Steuerkolbens der hydraulischen. Servosteuerung.
Wie Fig. I zeigt, wirkt die Lenkradsäule I mit ihrer Schnecke 3 auf das Zahnsegment 4 am oberen Ende des Hebels 2. Der dem Hebelarm 2 entgegengesetzte Arm 5 des Hebels 2 ist an der Steuerstange I3I des Steuerkolbens der Servosteuerung 76 mit Hilfe des Bolzens 48 angelenkt.
Diese Servosteuerung weist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, einen Zylinder 76 auf, in welchem sich ein Arbeitskolben I35 verschieben kann, an dem die hohle Kolbenstange 79 sitzt, die aus dem Zylinder 76 herausragt und mittels an sich bekannter Mittel mit dem zu steuernden Organ verbunden ist, so z. B. mit Hilfe eines Kniehebels II mit der Steuerstange I2 der Lenkräder eines Fahrzeuges.
Im Innern. des Arbeitskolbens I35 kann sich in einer entsprechenden Bohrung ein Steuerkolben 83 verschieben, dessen Bewegungen in der einen oder anderen: Richtung durch die koaxial im Innern der höhlen Arbeitskolbenstange 79 angeordnete Steuerstange I3I gesteuert werden.
Die Druckflüssigkeit., z. B. Öl, gelangt durch einen in der Steuerstange I3I befindlichen Kanal 130 in eine ringförmige Kammer I32, die in dem Steuerkolben 83 zwischen zwei Bunden 133 und 134 angeordnet ist.
Die Druckflüssigkeit kann je nach den dem Steuerkolben erteilten Verschiebungen entweder durch den Kanal 137 auf die linke Seite des Arbeitskolbens 135 in den Zylinderraum 136 oder durch den Kanal 139 auf die rechte Seite des Kolbens 135 in den Zylinderraum 138 geleitet werden.
Links vom Bund 133 bzw. rechts vom Bund 134 sind zwei ringförmige Kammern I4o bzw. 141 vorgesehen. Diese beiden -Kammern. können durch die während der Bewegungen der Bunde I33 und' I34 freigegebenen Öffnungen 142 bzw. 143 mit dem Flüssigkeitsbehälter in Verbindung gebracht werden. Diese beiden Öffnungen münden in eine Leitung I44, die zu dem Ringraum I45 führt, welcher sich zwischen der hohlen Arbeitskolbenstange 79 und der Steuerstange I3I befindet und die drucklose Ableitung der Flüssigkeit zum Flüssigkeitsbehälter gestattet.
Die beiden Bunde I33 und I34 sind schmaler als die Öffnungen, mit welchen die Kanäle I37 und I39 in die Bohrung, in der der Steuerkolben 83 gelagert ist, münden. Aus diesem Grunde und weil das Steuerspiel sehr gering ist, steht die Kammer I4o stets mit dem Zylinderraum I38 in Verbindung und ebenso die Kammer 141 mit dem Zylinderraum I36. Daraus folgt, daß die beiden Kammern I40 und I4I, statt in ständiger Verbindung mit dem Druckölbehälter zu stehen, ständig unter demselben hydraulischen Druck wie die Kammern I36 bzw. I38 stehen. Infolgedessen ist die Steuerstange I3I des Steuerkolbens 83 einer Beanspruchung ausgesetzt, die proportional der auf den Arbeitskolben ausgeübten Kraft ist; folglich bewegt sich der Arbeitskolben in der gleichen Richtung und verschließt beim Einholen des Steuerkolbens die Öleinlaßöffnung.
Um die in den beiden Richtungen ausgeübten Kräfte sowie die vom Fahrer des Fahrzeuges empfundenen Reaktionen auszugleichen, trägt der Arbeitskolben I35 eine zweite, gleichfalls aus dem Zylinder 76 herausragende, sich mit dem Kolben bewegende Stange 146 und dir Steuerkolben eine sich in, eine Kammer 148. verschiebende Stange 1q:7. Die Kammer 148 ist durch den Kanal 149 mit der Leitung 144 und somit über den Ringraum 145 mit dem Flüssigkeitsbehälter verbunden.
Die ganze Vorrichtung ist um die Zapfen 15o am Zylinder 76 schwenkbar gelagert.
Zwei leicht zusammendrückbare, in den Kammern 140 und 141 vorgesehene Dichtungen 15:2-,153 erleichtern die Verschiebung des Steuerkolbens von. der Nullstellung aus und gestatten ein leichtes Überdecken der Bunde 133 und 134 beim Einlaß so daß beim Nichtarbeiten der Servosteuerung jeder Druckverlust vermieden wird.
Die Stange 131 kann z. B. im einer Gabel 47 gemäß Fig'. 3 endigen, die das. Ende, des unteren Armes 5 !et Hebels 2 umfaßt. Beide. Teile sind durch den Bolzen 48 miteinander verbunden!. Der Bolzen' 48 ist in Schlitzen 49 bzw. 5o in der Kolbenstange 79 geführt, was eine Beweglichkeit in jeder Richtung gegenüber der mittleren Lage gestattet.
Wenn die Steuerstange 131 des Steuerkolbens 83 sich nach links verschiebt, und zwar genau in dem Augenblick, wo der Bund 133 die ringförmige Kammer 132 mit der Öffnung der Leitung 139 verbindet, und das Drucköl in den Zylinderraum 138 und gleichzeitig in die Kammer 140 einströmt, gibt der Bund 134 die Öffnung 142 frei, die den Zylinderraum 136 und die Reaktionskammer 141 über die Leitungen 137, 144 und 145 in Auslaßstellung bringt.
Wenn das Drucköl ausbleiben sollte, so ist die Steuerung immer noch durch die bloße Muskelkraft des Fahrers gesichert. Das Spiel der Langlöcher 49, 5o in der Arbeitskolbenstange 79 wird aufgehoben, und die beiden Stangcn 79 und 131 verschieben sich zwangläufig nach links. Dabei werden die Öffnungen der Leitungen 137 und 139 freigegeben. Der Zylinderraum I36 entleert sich. ohne Widerstand durch die Leitung 137, die Reaktionskammer 141, die Öffnung 142 und die Leitungen 144, 145. Damit der Zylinderraum 138 nicht unter Unterdruck siht, da er sich, was möglich ist, nicht füllen kann, und die Bedienung nicht behindert wird, muß Öl in den Zylinderraum 138 gelangen. Dieser Ölzutritt kann durch. ein Ventil 99 ermöglicht werden, das dann die Kammer 148 mit der Leitung 139 verbindet. Dieses Ventil behindert in keiner Weise das normale Arbeiten, der Servosteuerung, da bei Öldruck in der Kammer 132 dieser bestrebt ist, das Ventil 99 geschlossen zu halten. Beim Öffnen dieses Ventils erfolgt das Füllen: des Zylinderraums 138 durch die Leitungen 145, I44, 149 148, 99 und 139. Dasselbe gilt für die umgekehrte Verschiebung.
Wie ersichtlich, erreicht man gleichzeitig die Steuerung und de entsprechende Reaktion mit Hilfe von nur drei entsprechend ausgebildeten und durchbohrten Teilen: nämlich, eines Zylinders, eines Arbeitskolbens mit Kolbenstange und eines Steuerkolbens mit Steuerstange.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hydraulische Servosteuerung, insbesondere für Fahrzeuge, mit einem um einen festen Punkt schwenkbaren Zylinder, in dem ein Arbeitskolben, der mit einer hohlen Kolbenstange verbunden angeordnet ist, die mit dem zu steuernden Organ gekuppelt und in deren Innern. eine Steuerstange koaxial gelagert ist, die einen im Innern des Arbeitskolbens verschiebbar gelagerten Steuerkolben betätigt, wobei die Druckflüssigkeit durch einen axial in der Kolbenstange befindlichen Kanal zu dem Steuerkolben gelangt und durch einen um die Steuerstange herumliegenden Ringraum in den Flüssigkeitsbehälter zurückströmt sowie auf den Steuerkolben mit dem auf den Arbeitskolben jeweils ausgeübten Druck einwirkt; dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (83) beiderseits einer ringförmigen Kammer (I32) zur Steuerung der Druckflüssigkeit zu der einen oder der anderen Seite des Arbeitskolbens (I35) bzw. zur Ableitung dieser Flüssigkeit zwei Bunde (I33, 134) aufweist, die schmaler sind als die Mündungen der Leitungen (I37, I39), die die ringförmige Kammer (I32) im Steuerzylinder mit den beiden Arbeitszylinderräumen (136, 138) verbinden, und beiderseits des Steuerkolbens je eine ringförmige Kammer (141, 140) vorgesehen ist, derart, daß eine Verschiebung des Steuerkolben in der einen oder anderen Richtung stets eine Verbindung über die Leitungen (I37 bzw. 139) zwischen den beiderseits des Arbeitskolbens (135) liegenden Zylinderräumen (I36 bzw. 138) und den ringförmigen Kammern (141 bzw. 140) des Steuerkolbens sichert.
2. Hydraulische Servosteuerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (135) auf der der Kolbenstange (79) gegenüberliegenden Seite eine zweite Kolbenstange (I46) trägt, die aus dem Arbeitszylinder (76) herausragt, und der Steuerkolben auf der der Steuerkolbenstange gegenüberliegenden Seite eine Stange (I47) trägt, die bei jeder Steuerkolbenbewegung in einer geschlossenen Kammer (148) verschoben: wird; welche mit dem Ringraum (145) zwischen der Arbeitskolbenstange und der Steuerkolbenstange (I31) verbunden ist.
3. Hydraulische Servosteuerung nach Anspruch. I, dadurch gekennzeichnet, daß leicht zusammendrückbare Dichtungen (152, 153) in den beiderseits der Bunde (133, 134) des Steuerkolbens (83) liegenden. ringförmigen Kammern (14o; 141) angeordnet sind.
4. Hydraulische Servosteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, daduTeh, gekennzeichnet. daß im Innern des Steuerkolbens (83) ein Ventil (99) angeordnet ist, das dien: Flüssigkeitsbehälter über die Kammer (148) mit derjenigen der I-eiitungen (137 bzw. 139) verbindet, durch die derjenige Zylinderraum des-Arbeitszylinders mit 01 versorgt wird, irr dem beim Fehlen vorn 101 Unterdruck herrscht, wenn die Servosteuerung betätigt wird. In: Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 570 r07, 729 091, 822 48'5; schweizerische Patentschriften- Nr. 2318j4, 261 027; französische Patentschriften Nr. 647 565, 667 353. 747 96o, 1 049 803; USA.-Patentschriften, Nr. 2 193 898, 2:244 85o, 2341502, 2356-49:2, 2 376, 804, 2447815, 2634708.