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Stabilisator für hydraulische Antriebe, insbesondere für hydraulische
Lenkungen Die hydraulischen Anlagen, die unter immer wechselnden Bedingungen stoßartige
und stark federnde Widerstände aufnehmen und beherrschen müssen, leiden häufig daran,
daß die Wirkung der Druckkraft übermäßig scharf ist, wodurch die von der Anlage
geforderten Aufgaben nicht erfüllt werden können.
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An Stelle der gleichmäßig verlaufenden Arbeit entstehen plötzliche,
erhebliche Störungen, die als Schwingungen, Stöße, Flattern usw. bekannt sind.
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Diese Erscheinung wirkt sich bei den hydraulischen Lenkungen besonders
schädlich aus.
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Durch rasche Zuleitung der hydraulischen Kraft wird das Flattern begünstigt,
so daß bei Fahrzeugen, die infolge ihrer Bauart zum Flattern veranlagt sind, die
Verwendung der hydraulischen Lenkung schwierig oder sogar unmöglich wird.
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Es sind viele Vorrichtungen bekannt, um das Flattern zu bekämpfen
bzw. zu dämpfen. Am wirksamsten ist das Bremsen der Druckflüssigkeit durch Verkleinerung
des Querschnittes der Druckleitungen. Nach einem bekannten Vorschlag sind in der
zum Arbeitszylinder von Lenkeinrichtungen führenden Druckmittelleitung Drosselstellen
angeordnet, die unter Umständen durch temperaturempfindliche Einrichtungen regelbar
ausgeführt sein können. Das aber kann gefährlich werden beim Versagen der Pumpe,
da das Handlenken dabei sehr erschwert wird und der Fahrer sich außerordentlich
anstrengen muß, um das Fahrzeug zu beherrschen. Um diese Gefahr zu vermeiden, sind
auch schon einige Vorrichtungen bekanntgeworden, die durch jeweilige Verstellung
von Hand den Kreislauf der Druckflüssigkeit frei machen können. Beim plötzlichen
Versagen der Hydraulik ist aber nicht jeder Kraftfahrer imstande, eine solche Vorrichtung
zu betätigen, so daß die Gefahr einer Katastrophe bestehen bleibt.
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Demgegenüber zeigt die Erfindung einen Stabilisator, wobei der Querschnitt
der beiden durch das Stabilisatorgehäuse verlaufenden Druckkanäle des Stellmotors
mittels flüssigkeitsdruckabhängig verstellbarer Sperr- bzw. Drosselorgane gesteuert
wird. Nach der Erfindung wird also das Drossel- oder Sperrorgan von dem von der
Pumpe erzeugten Umlauf- bzw. Rücklaufdruck verstellt, so daß die beiden Druckkanäle
stark gedrosselt bzw. gesperrt sind, und zwar so lange, bis der Arbeitsdruck wirksam
wird. Wird nach Drehen des Lenkrades einem der Druckkanäle das Druckmittel unter
Arbeitsdruck zugeführt, so wird augenblicklich eine Fläche des Drossel- bzw. Sperrorgans
in der dem Umlauf- bzw. Rücklaufdruck entgegengesetzten Richtung beaufschlagt, so
daß dieses in eine Stellung gebracht wird, in der die beiden Druckkanäle geöffnet
bleiben. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird noch vorgeschlagen, eine Feder
zwischen dem Drosselorgan und dem Gehäuse anzuordnen, die die Aufgabe besitzt, bei
ruhender Pumpe das Drossel- bzw. Sperrorgan in eine solche Stellung zu bringen,
daß die Kanäle so weit geöffnet bleiben, daß eine Handlenkung ungehindert durchgeführt
werden kann.
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Es sind in diesem Zusammenhang auch schon Lenkeinrichtungen bekanntgeworden,
bei denen der Querschnitt der Drosselstellen in den zu dem Arbeitszylinder führenden
Leitungen in Abhängigkeit von der Lenkradstellung geändert wird, also rein mechanisch
und nicht abhängig von der Größe des Flüssigkeitsdruckes.
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Der Stabilisator für hydraulische Antriebe kann auf verschiedene Weise
und mit verschiedenen Kolben bzw. Schiebern gebaut werden. Man kann z. B. die beiden
Druckleitungen mit zwei getrennten Drossel-bzw. Sperrkolben versehen, und man kann
sie nach Wunsch beliebig ausbilden und anordnen.
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Die in der Zeichnung dargestellte Ausführung ist mit einem Stufenkolben
versehen, der besonders kleine Gestaltung der ganzen Vorrichtung ermöglicht und
herstellungsmäßig sehr bequem und billig ist. In Abb. 1 ist eine schematische Darstellung
der Ein-Bauweise des Stabilisators in der Fahrzeuglenkung gezeigt. Die Bestandteile
der hydraulischen Lenkung sind in diesem Schema nur symbolisch und klein gezeichnet.
Die Druckleitungen sind durch Strich-Punkt-
Linien angedeutet. Das
Gehäuse des Stabilisators ist im Längsschnitt und größer gezeichnet. In Abb. 2 ist
dasselbe Gehäuse dargestellt mit dem Unterschied, daß sich der Stufenkolben in der
Freistellung befindet. In Abb. 3 ist ein Schema der konstruktiven Ausführung des
Stabilisators mit dem mittels Manschetten abgedichteten Stufenkolben dargestellt.
Der Stufenkolben ist in der Drosselstellung gezeigt.
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Die schematische Darstellung in Abb. 1 zeigt, wie der Stabilisator
in der hydraulischen Lenkung eingebaut ist.
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Die normale hydraulische Lenkung besteht aus einer vom Motor angetriebenen
Hochdruckpumpe 19 mit Ölbehälter 20; Steuerorgan 16, einem Stellmotor 21 und einer
mechanischen Handlenkung 15. Hochdruckpumpe 19 und Behälter 20 sind durch eine Druckleitung
17 und Rücklaufleitung 18 mit dem Steuerorgan 16 verbunden.
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Das Steuerorgan 16 ist ferner durch die Druckleitungen 11 und 12 mit
dem Stellmotor 21 verbunden. Stellmotor 21 und Steuerorgan 16 sind außerdem durch
entsprechendes Gestänge mit dem Lenkhebel 23 verbunden.
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Der Stabilisator wird zwischen dem Steuerorgan 16 und Stellmotor 21
in die Druckleitungen 11 und 12 eingebaut.
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Der Stabilisator arbeitet auf folgende Weise: Das Gehäuse 1 des Stabilisators
ist in die Druckleitungen 11 und 12 zwischen dem Steuerorgan 16 und dem Stellmotor
21 derart eingebaut, daß die Druckleitung 11 durch die Kanäle 2 und 3 und die Druckleitung
12 durch die Kanäle 4 und 5 verläuft.
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Diese Kanäle überquert der Stufenkolben 6, der axial, in der Zeichnung
nach rechts und links, verstellbar ist.
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Durch Verstellen des Stufenkolbens nach rechts werden die Durchgänge
von dem Kanal 2 zu dem Kanal 3 und von dem Kanal 4 zu dem Kanal 5 stark gedrosselt
bzw. gesperrt, so daß die Bewegung des Kolbens 22 in dem Zylinder des Stellmotors
21 gehemmt bzw. ganz unmöglich gemacht wird.
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Wird der Stufenkolben nach links verstellt, so entstehen freie Durchgänge
für die Druckflüssigkeit, und der Kolben 22 erhält damit seine Bewegungsfreiheit
wieder.
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Die Verstellung des Stufenkolbens in die Drosselstellung, wie in Abb.
1 gezeigt, erfolgt nur bei laufender Pumpe.
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Durch die Pumpe 19 wird die Druckflüssigkeit über die Leitungen 17
und 18 in Umlauf versetzt, wodurch in den Leitungen 17, 18, 11 und 12, im Gehäuse
1 des Stabilisators und im Stellmotor 21 infolge der Reibung der Druckflüssigkeit
ein Umlaufdruck entsteht.
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Dieser Druck wirkt durch die Kanäle 2 und 4, Rückschlagventil 10 und
Zuleitung 13 in dem Druckraum 14 auf die Druckfläche des Stufenkolbens 6 und verstellt
ihn nach rechts in die Drosselstellung, wie es in den Abb. 1 und 3 gezeigt ist.
In dieser Stellung kommen die Kanten 26 und 27 des Stufenkolbens gegen die Kanten
der Überlaufkanäle 24 und 25 und drosseln damit die Strömung der Druckflüssigkeit.
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Bei den Fahrzeuglenkungen verwendet man nur Drosselung, weil der Kolben
22 in dem Zylinder 21 eine geringe Bewegungsfreiheit behalten muß, da die Lenkung
sonst jedes Widerstandsgefühl verliert und eine normale Fahrweise unmöglich gemacht
wird.
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Bei anderen Hilfsvorrichtungen, die an Stelle Drosselung eine vollkommene
Absperrung der Druckflüssigkeit benötigen, läßt man die schließenden Kanten des
Stufenkolbens dicht an die Kanten der Überlaufkanäle kommen, so daß die Strömung
der Druckflüssigkeit ganz unterbrochen wird.
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Bei der Betätigung des Lenkstockhebels 15 kommt das Steuerorgan
16 in Tätigkeit und leitet die Druckflüssigkeit z. B. in die Leitung 12.
Sofort bildet sich in dieser Leitung, in Kanal 4 und Raum 28 ein Überdruck, der
den Stufenkolben nach links verstellt und damit den Zugang der Druckflüssigkeit
zu dem Zylinder des Stellmotors 21 frei macht.
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Hierdurch wird der Kolben 22 betätigt und verstellt, dem Wunsch entsprechend,
den Lenkhebel 23. Bleibt die Pumpe stehen, so verschwindet sofort jeder Überdruck
in den Leitungen 11 und 12, den Kanälen 2 und 4 und auch in dem Druckraum 14.
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Jetzt kommt die in dem Stufenkolben eingebaute Druckfeder 8 in Tätigkeit
und verstellt ihn nach links in die Ausgangsstellung, bei der die Überlaufkanäle
geöffnet bleiben, so daß das Handlenken ungehindert durchgeführt werden kann. Diese
Druckfeder ist keine kräftige Feder. Sie darf nur so viel Federkraft entwickeln,
daß die Reibung des Stufenkolbens mit Sicherheit überwunden wird.
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Der beschriebene Stabilisator braucht nicht unbedingt als Sondervorrichtung,
die zusätzlich montiert wird, gebaut zu sein. Er kann auch ohne weiteres organisch
mit den entsprechenden Maschinenteilen vereinigt werden.
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Seine stabilisierende Wirkung in der hydraulischen Lenkung wird dadurch
erzielt, daß während des Betriebes, z. B. bei Geradeausfahrt, der Stellmotor die
gegebene Richtung hält. Die Widerstände der Straße sind immer bestrebt, die Lage
der gelenkten Räder zu ändern. Die gelenkten Räder aber sind mit dem Kolben 22 des
Stellmotors 21 mittels des Lenkhebels 23 und entsprechenden Gestänges gekuppelt,
so daß durch jede Veränderung der Stellung der gelenkten Räder auch der Kolben 22
des Stellmotors 21 verstellt werden muß.
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Die Kanäle 11 und 12 sind aber durch den Stabilisator stark gedrosselt,
so daß der Kolben 22 nur ganz langsam zu bewegen ist.
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Die stoßartig wirkenden Widerstände sind deshalb nicht imstande, den
Kolben 22 des Stellmotors so weit zu verstellen, daß das Steuerorgan 16 betätigt
wird.
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Bei langsamwirkenden Widerständen dagegen, wie z. B. Wölbung der Straße,
können sich die gelenkten Räder so weit verstellen, daß das Steuerorgan 16 betätigt
wird und die hydraulische Lenkung auf bekannte Weise arbeitet.