DE948123C - Steuerventilanordnung fuer Fahrzeuglenkvorrichtungen mit Hilfskraftantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventilanordnung für Fahrzeuglenkvorrichtungen mit Hilfskraftantrieb, und zwar auf eine Steuerventilanordnung zum Steuern des Druckmittels von und zum Servozylinder, entsprechend der Relativlage zweier Teile der Lenkvorrichtung. Die Hilfskraft wirkt dabei so, daß sie die auf die Lenkvorrichtung ausgeübte Handkraft unterstützt bzw. vergrößert. Die druckmittelbetätigte Hilfskraftvorrichtung weist einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder oder ein Paar einzeln wirkender Arbeitszylinder auf, dessen bzw. deren Kolben mit einem Teil des Lenkmechanismus, wie z. B. dem Lenkstockhebel, in bekannter Weise gekuppelt sind.

Eine bereits bekannte Steuerventilanordnung für solche Hilfskraftantriebe ist aus einem Paar von Ventilanordnungen zusammengesetzt, die zum Steuern des Druckmittelzuflusses zur Druckkammer eines Arbeitszylinders und seines Abflusses daraus dienen. Jede Ventilanordnung weist eine Zuflußkammer auf, die mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle verbunden ist, außerdem eine Arbeitskammer, die in dauernder Verbindung mit der dazugehörigen Druckkammer steht, sowie eine Aus-

gleichskammer. Die beiden Ausgleichskammern stehen in ständiger Verbindung miteinander. Ein normalerweise geschlossenes Einlaßventil steuert die Verbindung zwischen der Zuflußkammer und S der Arbeitskammer, ein normalerweise offenes, dazwischengeschaltetes Ventil stellt eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer und der Ausgleichskammer her, und ein. normalerweise geschlossenes Auelaßventil steuert die Verbindung

ίο zwischen der Ausgleichskammer und der freien Atmosphäre. Diese drei Ventile sind in axialer Ausrichtung angeordnet upd werden in genauer Folge durch einen Arbeitshebel betätigt, der auf einer Welle drehbar angeordnet und in dem Geis häuse der Ventilanordnung gelagert ist. In axialer Ausrichtung mit den vorerwähnten Ventilen ist ein Betätigungsbolzen angeordnet, auf welchem das Schließglied des Auslaßventils verschiebbar angeordnet ist, das normalerweise durch eine Feder auf

ao seinem in dem Ventilkörper gebildeten Sitz gehalten wird und durch ein Widerlager an dem Betätigungsbölzen von dem Sitz abgehoben werden kann, nachdem der Betätigungsbolzen durch Drehen des Hebels eine vorbestimmte Bewegung ausgeführt

«5 hat. Sowohl der Hebel als auch sein Schaft sind außerhalb des Ventilkörpers angeordnet oder in einer besonderen. Kammer, welche unter Atmosphärendruck steht, eingeschlossen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß es, um Druckmittel-

Verluste aus der Ausgleichskammer ins Freie zwischen dem Schließglied des Auslaßventils und dem Betätigungsbolzen, auf welchem es verschiebbar ist, zu vermeiden, notwendig ist, zwischen beiden eine ' besondere Abdichtung vorzusehen. Dies ist uner-

wünscht, da die Dichtung von Zeit zu. Zeit erneuert werden muß und außerdem dazu neigt, das Ventil in seiner offenen Stellung zu hemmen oder festzuhalten.

Zweck der Erfindung ist es, eine dichte Steuer-

ventilanordnung zu; schaffen, bei welcher dieser Nachteil überwunden ist und'mit Hilfe deren die Druckmittelverluste, die unter Einwirkung des in dem Arbeitszylinder oder den Arbeitszylindern zur Unterstützung der Handkraft herrschenden Druckes

entstehen können, auf ein Minimum reduziert werden.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Steuerventilanordnung der obengenannten Art die Ausgleichskammer beiden Arbeitskammern gemeinsam zuge-

so ordnet und der Betätigungshebel für beide Ventilanordnungen in der gemeinsamen Ausgleichskammer oder in einer damit in Verbindung stehenden Kammer eingeschlossen. Dies ermöglicht die Anwendung der üblichen Schaftabdichtungen, um

DruckmittelverluBte ins Freie längs des Schaftes, auf dem der Arbeitshebel montiert ist, zu verhüten. Derartige Abdichtungen können von einfacher Bauweise sein und vermögen keine Fehlbetätigung der Ventile zui verursachen.

- Vorzugsweise umgibt bei jeder Ventilanordnung der Sitz des Zwischenventils eine Durchgangsöffnung in dem Kopf eines becherförmigen Kolbens, der in einer Bohrung des Gehäuses der Ventileinrichtung verschiebbar angeordnet ist. Hierdurch wird in dieser Bohrung eine Auslaßkammer gebildet, die mit der zugehörigen Arbeitskammer der Hilfskraftvorrichtung und einer mit der Ausgleichskammer der anderen Ventilanordnung in Verbindung stehenden Ausgleichskammer in Verbindung steht. Der Sitz des Auslaßventils wird durch das Ende eines rohrförmigen Hohlkörpers gebildet, welches sich durch die Durchgangsöffnung in solcher Weise hindurch erstreckt, daß ein ringförmiger Zwischenraum zwischen den beiden Sitzen vorgesehen wird. Ein Schließglied wird normalerweise elastisch gegen den Sitz des Auslaßventils gedrückt, und eine Bewegung des Kolbens in eine Richtung veranlaßt den dazwischen befindlichen Ventilsitz mit dem Schließglied so in Eingriff zu kommen, daß die Verbindung zwischen der Auslaß- und Ausgleichskammer über diesen ringförmigen Zwischenraum unterbrochen und hiernach eine Verbindung zwischen der Ausgleichskammer und dem Innern des- rohrförmigen Hohlkörpers hergestellt wird.

Im folgenden ist die Erfindung beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert. ·

Fig. ι zeigt einen Querschnitt einer Steuerventilanordnung nach der Erfindung, wobei das rechte Ventil in Ansicht dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt im rechten Winkel zu der Ebene von Fig. 1.

Die Steuerventilanordnung soll als Beispiel zur Steuerung einer aus einem Kolben und Zylinder bestehenden Hilfskraftvorrichtung angewendet werden, deren doppelt wirkender Kolben in bekannter Weise mit dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs verbunden ist.

Der Druckmittelzufluß zu; den Arbeitsräumen oder Kammern in den Zylinder auf beiden Seiten des Servokolbens (hier als Arbeitskammern bezeichnet) und der Abfluß daraus werden durch die gezeigte Ventilanordnung gesteuert.

Diese Einrichtung weist eine Ventilanordnung für jede Arbeitskammer des Servozylinders auf. Die Ventilanordnungen sind links und rechts in Fig. ι zu sehen. Da beide Ventilanordnungen identisch sind, sind ihre entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Jede Ventilanordnung enthält in axialer Ausrichtung ein Einlaßventil 1, ein Zwischenventil 2 und ein Auslaßventil 3. Das Einlaßventil 1 jeder Anordnung ist mit einem aufrecht stehenden Bolzen 4 versehen und wird durch eine Feder 7 auf einen ringförmigen Sitz 5 in dem Körper 6 der Ventileinrichtung gedrückt, um den Zufluß von Druckluft von einer gemeinsamen Zuflußöffnung 8 zu; einer Kammer 9, die zu der Arbeitskammer (nicht gezeichnet) des dazugehörigen Servozylinders führt, zui unterbrechen. 12»

Jede Ventilanordnung enthält ferner einen Arbeitskolben 10 in Form eines umgekehrten Bechers. Dieser ist in einer Bohrung des Körpers 6 koaxial zui dem Einlaßventil 1 verschiebbar angeordnet. Er ist mit einer axialen Durchgangsöffnung 11 ■ durch das Zentrum seines Kopfes und einem ringförmi-

gen, nach unten ragenden rippenartigen Vorsprung 12 versehen, koaxial zu der Öffnung ii, um den Ventilsitz des Zwischenventils 2 zu bilden. Jeder Kolben io wird in seiner Bohrung durch eine Feder 13 aufwärts gedrückt, welche auf die Unterseite einer ringförmigen Scheibe 14 wirkt, die im Innern des Kolbens 10 befestigt ist. Eine Kammer 15 oberhalb jedes Kolbens 10 steht in ständiger Verbindung mit einer gemeinsamen Ausgleichskammer 16, und das Innere der beiden Kolben 10 steht in Verbindung mit der zugehörigen Kammer 9.

Durch die Öffnung 11 in jedem Kolben 10 ragt ein fester, rohrförmiger Hohlkörper 17 nach unten, dessen äußerer Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser der öffnung 11 ist. Hierdurch wird ein ringförmiger Zwischenraum gebildet, dessen Inneres durch eine Auslaßöffnung 18 in Verbindung mit der freien Atmosphäre steht und dessen Unterkante den Sitz des Auslaßventils 3 bildet.

Im Innern jedes Kolbens 10 befindet sich ein plattenförmiges Schließglied 19, das durch eine Feder 20 nach oben gedrückt wird und auf die Unterseite der Scheibe 14 wirkt und das entweder, wenn nämlich der Kolben sich in seiner oberen oder unwirksamen Stellung befindet, mit dem Sitz des Auslaßventils 3 in Berührung steht oder, wenn der Kolben 10 abwärts bewegt wird, mit dem Zwischenventil 12. Die Kolben 10 der beiden Ventilanordnungen sind so angeordnet, daß sie durch einen Winkelhebel 21, der in der gemeinsamen Ausgleichskammer 16 angeordnet und mittels seines Bolzens 22 starr mit einer in dem Körper 6 gelagerten Spindel 23 befestigt ist, wechselweise aus der unwirksamen Lage nach unten bewegt werden können. Die Spindel 23 ist mit Dichtungen 24 versehen, um das Entweichen von Druckluft aus der Ausgleichskammer 16 zur freien Atmosphäre zu verhindern. Der Hebel 21 weist nach entgegengesetzten Richtungen ragende Arme 25, 26 auf, welche in der horizontalen oder unwirksamen Stellung des Hebels 21 an der oberen) flachen Oberfläche des Kolbens 10 verbleiben, in solcher Weise, daß die Spindel 23 bei einer Drehung in eine oder in die andere Richtung den entsprechenden Kolben 10 veranlaßt, sich abwärts zubewegen. Der Winkelhebel 21 wird normalerweise in seiner horizontalen oder unwirksamen Stellung mittels einer Platte 27 zurückgehalten, welche bis zum Zusammentreffen mit festen Anschlägen 28 in dem Körper 6 durch eine Feder 29 nach unten gedruckt wird. Die Achse der Feder 29 steht senkrecht zu derjenigen der ■ Spindel 23 und des Hebels 21, um einer Bewegung des Hebels 21 in beiden Drehrichtungen Widerstand entgegenzusetzen.

Die Spindel 23 ist mittels eines Kurbelarmes 30 mit einer Einrichtung (nicht dargestellt) gekuppelt, die so mit dem Lenkmechanismus des Fahrzeugs verbunden ist, daß beim Beginn der Drehung des Lenkrades die Spindel 23 und der Hebel 21 in einer entsprechenden Richtung entgegen der Wirkung der Feder 29 gedreht und in dieser verstellten Lage gehalten werden, bis das Lenkrad in der umgekehrten Richtung gedreht wird oder die Fahrzeugräder die erforderliche Relativstellung entsprechend dem Grade der Drehung des Lenkrades eingenommen haben, worauf die Spindel 23 und der Hebel 21 in ihre Ursprungsstellungen zurückgeführt werden. Zur Veranschaulichung sei angenommen,.daß das Lenkrad und die Spindel so gedreht werden, daß der Kolben 10 in der Ventilanordnung links aus seiner unwirksamen Stellung nach unten bewegt wird, entgegen der Wirkung seiner Feder 13, wobei der Zwischenventilsitz, der durch die Rippenvorsprünge 12 dieses Kolben gebildet wird, in Eingriff mit dem zugehörigen plattenförmigen Schließglied 19 kommt, um die Verbindung zwischen der Kammer9 links, die zu der einen Arbeitskammer' des Servozylinders und zu der Ausgleichskammer

16 führt, zui unterbrechen. Die weitere Abwärtsbewegung des Kolbens 10 verursacht, daß das plattenförmige Schließglied 19 von dem Sitz des Auslaßventils 3 an dem rohrförmigen Hohlkörper

17 wegbewegt wird, wodurch die Ausgleichskammer 16 und ebenso die rechts gelegene Kammer 9, welche zu der anderen Servozylinder-Arbeitskammer führt, mit der freien Atmosphäre verbunden werden.

Sollte sich in der linken Servozylinder-Arbeitskammer noch etwas Druckluft befinden, so kann .das Entlüften der rechts gelegenen Kammer 9 und der dazugehörigen anderen Servozylinderkammer ausreichen, um die erforderliche Umkehrbewegung der Fahrzeugräder herbeizuführen. In diesem Falle findet keine weitere Abwärtsbewegung des Kolbens der links gelegenen Ventilanordnung statt, und es wird demgemäß der links gelegenen Kammer 9 keine weitere Luft mehr zugeführt.

Sollte andererseits nur ungenügender restlicher Druck in. dieser Kammer herrschen oder der Grad der durch den Servokolben ausgeübten Mithilfe unzureichend sein, so muß der Kolben 10 der links gelegenen Ventilanordnung noch weiter nach utaten gedrückt werden, bis das damit verbundene Glied 19 an dem aufrecht stehenden Bolzen 4 des Einlaßventils ι zum Anliegen kommt. Dieses wird dann geöffnet, um Druckluft aus der gemeinsamen Zuflußöffnutig 8 in die links gelegene Kammer 9 und die damit verbundene Servozylinder-Arbeitskammer einströmen 'zu lassen.

In diesem Falle strömt auch weiter Druckluft in die Servozylinder-Arbeitskammer, bis die Fahrzeugräder genügend gedreht worden sind, um die Spindel 23 und den Winkelhebel 21 in die Gegenrichtung zu drehen und es dem Kolben 10 der links gelegenen Ventilanordnung .zui gestatten, durch seine Feder 13 angehoben zu< werden, um das Wiederschließen des Einlaßventils 1 zu ermöglichen und die der Servozylinder-Arbeitskammer zugeführte Druckluft zurückzuhalten.

Wenn die Fahrzeugräder wieder in ihre Mittelstellung zurückgekehrt sind/ kann die Lenkwelle wieder in ihre Mittelstellung gelangen. Der Winkelhebel 21 wir.d in seine normale Horizontalstelluing zurückbewegt, so daß die Feder 13 den Kolben 10 in seine unwirksame Stellung zurückbewegen kann. In diesem Falle werden die beiden

Arbeitskammern der Servozylinder miteinander über die Kammer 9, die'Zwischenventile 2 und die Ausgleichskammer 16 verbunden, und der Luftdruck in diesen beiden Kammern wird ausgeglichen.

Während dieser letzteren Bewegung der Fahrzeugräder wird keine Luft aus dem System durch das Auslaßventil 3 abgegeben. Daher kann es während einer nachfolgenden Steuerbewegung notwendig werden, nur eine gewisse Menge von Druckluft in die Kammer des unwirksamen' Servozylinders einzulassen, um die erforderliche Hilfskraft zum Wenden der Fahrzeugräder hervorzubringen. Wenn andererseits diese Hilfskraft ungenügend ist, wird die wirksame Kammer des Servozylinders schon einem gewissen Druck der Druckluft unterworfen, und es ist dann sowohl die Menge der Druckluft, die zum Füllen dieser Kammer zugeliefert wird, als auch die Zeit, die für eine solche Operation in Anspruch genommen wird, .relativ klein.

Die Anordnung des Auslaßventils 3 und des Zwischenventils 2 in einem einzelnen Kolben 10 jeder Ventilarfordnung gestattet es, die Steuerventilanordnurig mit kleinen Abmessungen zu bauen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   1, Steuerventilanordnung für Fahrzeuglenkvorrichtungen mit Hilfskraftantrieb unter Verwendung von zwei Ventilanordnungen, Wti denen jede den Zufluß des Druckmittels zu einer der Arbeitskammern eines Servozyliäders für die zu lenkenden Räder sowie seinen Abfluß daraus und auch, die Verbindung zwischen dieser Arbeitskammer und einer Ausgleichskammer steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammer (16) beiden Arbeitskammern (9) gemeinsam zugeordnet ist und daß der Betätigungshebel (21) für beide Ventilanordnungen in der gemeinsamen Ausgleichskammer oder in einer hiermit in Verbindung stehenden Kammer eingeschlossen ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Fahrzeuglenkrad betätigte Hebelmechanismus einen an sich bekannten Winkelhebe.1 (21) mit zwei Armen (25, 26) aufweist, von denen jeder so angeordnet ist, daß er eine der Ventilanordnungen betätigen, kann, wenn der Hebel von einer Mittel-So stellung aus in der einen oder anderen Richtung gedreht wird, und daß der Winkelhebel

   (21) innerhalb der Ausgleichskammer (16) oder einer damit in Verbindung stehenden Kammer drehbar angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine einzige Steuer feder (29), die normalerweise den Hebel (21) in seiner Mittelstellung hält und einer Drehung dieses Hebels nach jeder Seite Widerstand entgegensetzt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ventilanordnung einen hohlen Kolben (10) aufweist, der in dem Ventilgehäuse (6) entgegen der Wirkung einer Steuerfeder (13) axial verschoben- werden kann, wo- ■ bei die Feder (13) den Kolben (10) in eine normale oder unwirksame Stellung zu halten bestrebt ist, in welcher der Kolben ein normalerweise geschlossenes Einlaßventil (1), das den Zufluß von Druckmittel zu der zugehörigen Arbeitskammer des Servozylinders steuert, und ein Auslaßventil (3), das im geöffneten Zustand eine Verbindung zwischen der Ausgleichskammer (16) und der freien Atmosphäre herstellt, ebenfalls geschlossen hält. ■
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) so angeordnet ist, daß er, wenn er durch den Hebel (21) aus seiner Normalstellung bewegt wird, ein normalerweise offenes Zwischenventil (2) schließt, das die Verbindung zwischen der Ausgieichskammer .(16) aind der zugehörigen Arbeitskammer des Servozylinders steuert, ehe der Kolben (ro) das Auslaßventil (3) öffnet.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßventil (3) ein durch eine Feder (20) gesteuertes Ventilsitzglied (19) aufweist, das in dem Kolben (10) angeordnet ist, sowie einen damit zusammenarbeitenden Ventilsitz, der durch die Ringkante eines Hohlkörpers (17), der in dem Ventilgehäuse (6) angeordnet ist, gebildet wird,· wobei das Innere des Hohlkörpers (17) in freier Verbindung mit der Atmosphäre steht.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenventil (2) durch eine ringförmige Rippe (12) an dem Kolben (10) und durch das Ventilsitzglied (19) des Auslaßventils (3) gebildet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 647 130;
   ■ französische Patentschrift Nr. 907 730.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen

   ©50*696/306 2.56 (609 597 8.56)