DE69023673T2

DE69023673T2 - Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung mit Lastfeststellungsmöglichkeit.

Info

Publication number: DE69023673T2
Application number: DE69023673T
Authority: DE
Inventors: William John Novacek
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1990-01-15
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2010-01-16
Also published as: DK0379124T3; EP0379124A3; KR960016082B1; KR900011643A; EP0379124A2; EP0379124B1; JPH02227372A; DE69023673D1; US4936094A

Description

Hintergrund der Offenbarung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtungen, und insbesondere bezieht sie sich auf solche Einrichtungen, bei welchen eine einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße in eine einem relativ großen Drehmoment entsprechende Lenkausgangsgröße mit Hilfe einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid umgewandelt wird.
Drehmomenterzeuger der Art, auf welche sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden seit vielen Jahren kommerziell verwendet und sind detaillierter in US-E-25 291 veranschaulicht und beschrieben.
Drehmomenterzeuger weisen eine Ventilanordnung auf, welche aus einer Neutralstellung mittels Rotation des Lenkrades in eine Arbeitsstellung (offene Stellung) verstellt wird. Wenn die Ventilanordnung offen ist, strömt unter Druck stehendes Fluid durch die Ventilanordnung hindurch und in einen fluiddruckbetätigten Verlagerungsmechanismus, wie beispielsweise einen Gerotorradsatz, wobei eine einem relativ hohen Drehmoment entsprechende Lenkausgangsgröße erzeugt wird, welche mittels einer Abtriebswelle zu einer Lenkvorrichtung, wie beispielsweise dem Ritzel einer Zahnstangen/Ritzeleinrichtung, übertragen wird. Obwohl der Drehmomenterzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Anwendungen verwendet werden kann, ist er bei Fahrzeuglenksystemen besonders vorteilhaft (und wird damit am häufigsten verwendet), und der Drehmomenterzeuger wird in Verbindung damit beschrieben.
Herkömmliche Drehmomenterzeuger wiesen eine Ventilausrüstung mit offener Mittelstellung auf, so daß immer dann Fluid von der Pumpe durch die Ventilausrüstung hindurch zu dem Systemvorrat fließt, wenn der Drehmomenterzeuger nicht benutzt wird und sich die Ventilausrüstung in ihrer Neutralstellung befindet. Obwohl der Betrieb von solchen in der Mittelstellung offenen Drehmomenterzeugern im allgemeinen zufriedenstellend war, war es nötig, in dem Fall, wenn das Fahrzeug irgendwelche andere Hydraulikvorrichtungen neben dem Lenksystem aufwies, eine zweite Pumpe vorzusehen. Das Vorsehen einer zweiten Pumpe und der damit verbundenen Leitungen und Steuereinrichtungen bei Fahrzeugtypen, welche normalerweise Drehmomenterzeuger verwenden, wird unerschwinglich teuer.
Eine Lenkvorrichtung, welche alle in dem Oberbegriff von Anspruch 1 enthaltenen Merkmale aufweist, ist aus US-A-4 730 544 bekannt. Diese herkömmliche Lenkvorrichtung ist als eine voll fluidverbundene Lenksteuereinheit ausgelegt, bei welcher unter Druck stehendes Fluid zu einem Ende des Zylinders eines hydraulischen Lenkmotors mit einer an dem Lenkgestänge befestigten Kolbenstange geleitet wird.
Aus US-A-4 060 146 ist eine Schnecken- und Ritzel-Lenkeinheit mit einem in verzahntem Eingriff mit einem Ausgangslenkteil stehendem Schneckenrad, einer Eingangswelle, welche eine Lenkeingangsgröße von einem Lenkrad erhält und eine Leergangverbindung zu dem Schneckenrad aufweist, einem fluidbetätigten Motor, welcher benachbart zu dem Abtriebsende des Schneckenrads angeordnet ist, einer in Mittelstellung offenen Ventilanordnung, welche zwischen dem Abtriebsende des Schneckenrads und dem fluidbetätigten Motor angeordnet ist und betätigbar ist, um unter Druck stehendes Fluid von einer Fluidquelle zu dem fluidbetätigten Motor zu leiten, der eine Bewegung eines beweglichen Motorelements bewirkt, sowie einer Anordnung zum Umwandeln der Bewegung dieses beweglichen Motorelements in eine Drehbewegung der Schneckenräder, bekannt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung zu schaffen, welche in Fahrzeugen mit mehreren Hydraulikeinrichtungen, jedoch nur einer einzigen Pumpe, verwendet werden kann, wobei der Drehmomenterzeuger ein Lastdrucksignal liefert.
Die obige und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch die Schaffung einer Lenkeinrichtung, die eine einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße aufnehmen und diese in eine Ausgangsgröße mittels einer Quelle für unter Druck stehendes Fluid umsetzen kann, die eine auf Fluiddruck ansprechende Anordnung zum Variieren der Fluidausgangsgröße der Fluidquelle aufweist; wobei die Lenkeinrichtung versehen ist mit einer Gehäuseanordnung, die einen mit der Fluidquelle in Fluidverbindung stehenden Fluideinlaß und einen Fluidauslaß aufweist; mit einer Fluidenergie umsetzenden Verdrängungsvorrichtung; einer in der Gehäuseanordnung untergebrachten Ventilanordnung, die eine Neutralstellung und eine Arbeitsstellung aufweist, in welcher die Ventilanordnung und die Gehäuseanordnung gemeinsam einen Fluidweg bilden, der unter Druck stehendes Fluid von dem Einlaß zu der Verdrängungsvorrichtung und von der Verdrängungsvorrichtung zu dem Auslaß gelangen läßt; einer Antriebswellenanordnung zum Umsetzen der einem relativ kleinen Drehmoment entsprechenden Eingangsgröße in eine Bewegung der Ventilanordnung von der Neutralstellung zu der Arbeitsstellung; einer Nachlaufanordnung, mittels deren für eine Nachlaufbewegung der Ventilanordnung von der Arbeitsstellung in Richtung auf die Neutralstellung gesorgt werden kann, wobei der Fluidweg eine verstellbare Hauptstromsteueröffnung aufweist, die strömungsmäßig in Reihe zwischen dem Einlaß und der Verdrängungsvorrichtung liegt und die einen Durchflußquerschnitt von im wesentlichen Null hat, wenn sich die Ventilanordnung in der Neutralstellung befindet, und die einen maximalen Durchflußquerschnitt hat, wenn sich die Ventilanordnung in der Arbeitsstellung befindet; wobei die Gehäuseanordnung einen Lasterfassungsanschluß bildet, der in Fluidverbindung mit der auf Fluiddruck ansprechenden Anordnung stehen kann und der mit dem Fluidweg stromab von der verstellbaren Hauptstromsteueröffnung in Fluidverbindung steht; und wobei die Ventilanordnung zur Bildung eines Lasterfassungs-Ablaufweges ausgelegt ist, um für eine Fluidverbindung zwischen dem Lasterfassungsanschluß und dem Fluidauslaß zu sorgen, wenn sich die Ventilanordnung in der Neutralstellung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß:
(a) die Lenkeinrichtung eine Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung ist, die die einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße in eine einem relativ großen Drehmoment entsprechende Lenkausgangsgröße umsetzen kann;
(b) die Fluidenergie umsetzende Verdrängungsvorrichtung der Gehäuseanordnung zugeordnet ist und ein Rotorbauteil aufweist, das auf den Durchfluß des unter Druck stehenden Fluids durch die Verdrängungsvorrichtung hin eine Drehbewegung mit relativ großem Drehmoment ausführt;
(c) mittels der Nachlaufanordnung diese Drehbewegung des Rotorbauteils in die Nachlaufbewegung der Ventilanordnung von der Arbeitsstellung in Richtung auf die Neutralstellung umsetzbar ist;
(d) die Lenkeinrichtung ferner eine Abtriebswellenanordnung aufweist, mittels deren die Drehbewegung des Rotorbauteils mit relativ großem Drehmoment in die Lenkausgangsgröße mit relativ großem Drehmoment umsetzbar ist; und
(e) der Lasterfassungs-Ablaufweg Anschlüsse, Schlitze und Durchlässe nutzt, die in der Ventilanordnung bereits zur Durchführung anderer Funktionen vorhanden sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine teils schematische Ansicht eines Servolenksystems mit der Drehmoment erzeugenden Lenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung, die in einer Außenaufsicht in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 3 ist in gleichem Maßstab ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2.
Fign. 4 und 5 sind vergrößerte Aufsichten des Spulenventilorgans bzw. Hülsenventilorgans der Drehmoment erzeugenden Lenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fign. 6 und 7 sind vergrößerte fragmentarische Abwicklungen der von dem Spulenventilorgan bzw. Hülsenventilorgan gebildeten Ventilgrenzfläche, wobei die Neutralstellung bzw. die Arbeitsstellung veranschaulicht sind.
Fig. 8 ist ein Diagramm der Öffnungen, welches schematisch den Hydraulikkreis der Drehmoment erzeugenden Lenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche die Erfindung nicht begrenzen sollen, veranschaulicht Fig. 1 teils in schematischer Weise ein Servolenksystem mit einer Drehmoment erzeugenden Lenkeinrichtung, welche allgemein mit 11 bezeichnet ist und im folgenden einfach als "Drehmomenterzeuger" bezeichnet wird. Der Drehmomenterzeuger 11 weist einen Einlaß 13 und einen Auslaß 15 auf, welcher mit dem Systemvorrat 17 verbunden ist. Der Einlaß 13 steht in Fluidverbindung mit dem Auslaß einer Hydraulikpumpe 19 mit variabler Verdrängung, welche beispielsweise eine variable Taumelplatte 21 aufweisen kann, deren Position für jede Eingangsdrehzahl den Ausgangsstrom der Pumpe 19 festlegt. Die Stellung der Taumelplatte 21 wird von einem Strom- und Druck-Kompensator bestimmt, der schematisch mit 23 bezeichnet ist und ein Lastdrucksignal 25 von dem Drehmomenterzeuger 11 erhält, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
Der Drehmomenterzeuger 11 weist eine Eingangswelle 27 und eine Abtriebswelle 29 auf. Ein Lenkrad 31 ist betätigbar mit der Eingangswelle 27 verbunden, wobei eine einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße zu dem Drehmomenterzeuger 11 übertragen wird. Wie es dem Fachmann bekannt ist, besteht die hauptsächliche Funktion des Drehmomenterzeugers 11 darin, die einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße aufzunehmen und in eine einem relativ großen Drehmoment entsprechende Lenkausgangsgröße umzuwandeln, welche mittels der Abtriebswelle 29 zu jeder geeigneten Vorrichtung übertragen wird, wie beispielsweise dem Ritzel einer Zahnstange/Ritzellenkvorrichtung (nicht gezeigt).
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 besteht der Drehmomenterzeuger 11 aus einer Mehrzahl von Abschnitten, die mittels einer Mehrzahl von Bolzen 33, von denen nur einer in Fig. 2 gezeigt ist, in festen Dichteingriff gehalten werden. Der Drehmomenterzeuger 11 weist einen Ventilgehäuseabschnitt 35 auf, an welchem mittels einer Mehrzahl von Bolzen 37 eine Stirnendkappe 39 befestigt ist, durch welche sich die Eingangswelle 27 erstreckt.
An dem hinteren Ende des Drehmomenterzeugers 11 (rechtes Ende in Fig. 2) befindet sich ein Wellenträgergehäuse 41, durch welches sich die Abtriebswelle 29 hindurcherstreckt. Zwischen dem Ventilgehäuseabschnitt 35 und dem Wellenträgergehäuse 41 ist ein allgemein mit 43 bezeichneter Gerotorverlagerungsmechanismus mit einem innengezahnten Ringteil 45 und einem außengezahnten Sternteil 47 angeordnet. Wie es dem Fachmann bekannt ist, weist das Ringteil 45 beispielsweise eine Mehrzahl von N + 1 Innenzähnen auf, und das Sternteil 47 ist exzentrisch innerhalb des Ringteils 45 angeordnet und weist eine Mehrzahl N von Außenzähnen auf. Das Sternteil 47 läuft innerhalb des Ringteils 45 um und dreht sich darin, und diese relative Umlauf- und Drehbewegung legt eine Mehrzahl von sich vergrößernden und sich verkleinernden Fluidvolumenkammern 49 fest. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist N gleich 6, so daß das Ringteil 45 sieben Innenzähne und das Sternteil 47 sechs Außenzähne aufweist, so daß sechs Umläufe des Sterns innerhalb des Rings zu einer vollständigen Umdrehung des Sterns führen.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 weist der Ventilgehäuseabschnitt 35 den Einlaß 13 sowie den Auslaß 15 (in Fig. 2 nicht gezeigt) auf. Der Gehäuseabschnitt 35 weist eine zylindrische Ventilbohrung 51 auf. Der Gehäuseabschnitt 35 weist ferner eine Ringnut 53 auf, welche mittels eines Durchlasses 55 in Fluidverbindung mit dem Einlaß 13 steht. In ähnlicher Weise weist der Gehäuseabschnitt 35 eine Ringnut 57 auf, welche mittels eines in Fig. 2 nur in gestrichelt fragmentarischer Form gezeigten Durchlasses 59 in offener Fluidverbindung mit dem Auslaß 15 steht. Schließlich weist der Gehäuseabschnitt 35 eine Mehrzahl von Dosierdurchlässen 61 auf (siehe auch Fig. 3), die jeweils für die Fluidverbindung mit einer der Volumenkammern 49 angeordnet sind.
Zwischen dem Gerotor 43 und dem Ventilgehäuseabschnitt 35 ist eine Anschlußplatte 63 angeordnet, und zwischen dem Gerotor 43 und dem Wellenträgergehäuse 41 ist eine weitere Anschlußplatte 65 angeordnet. Die Anschlußplatte 63 weist eine Mehrzahl von Anschlüssen 67 auf, die jeweils angeordnet sind, um Fluidverbindung zwischen einer der Volumenkammern 49 und ihrem jeweiligen Dosierdurchlaß 61 zu erlauben. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Anschlußplatte 65 eine Mehrzahl von Aussparungen 69 auf, welche im wesentlichen identisch zu den Anschlüssen 67 sein können, um einen Axialdruckausgleich des Sternteils 47 zu schaffen, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Innerhalb der Ventilbohrung 51 ist eine allgemein mit 71 bezeichnete Ventilanordnung angeordnet, welche ein drehbares Hauptventilorgan 73 (Ventilspule) und ein relativ drehbares Nachlaufventilorgan 75 (Ventilhülse) aufweist. Die Ventilspule 73 ist vorzugsweise einstückig mit der Eingangswelle 27 zwecks gemeinsamer Drehung ausgebildet. Eine Mehrzahl von Federteilen 77 erstreckt sich durch die Wand der Ventilspule 73 hindurch und steht in Eingriff mit der Ventilhülse 75, wobei die Funktion der Federteile 77 darin besteht, die Ventilhülse 75 in Richtung auf eine Neutralstellung relativ zu der Ventilspule 73 vorzuspannen, wobei der Begriff "neutral" nachfolgend in Verbindung mit Fig. 6 detaillierter beschrieben wird.
Der Gerotorverlagerungsmechanismus 43 hat in dem Drehmomenterzeuger 11 zwei Hauptfunktionen. Die erste besteht darin, in Abhängigkeit von dem Strom von unter Druck stehendem Fluid durch ihn hindurch als Fluiddosierer zu dienen und für eine Nachlaufbewegung der Ventilhülse 75 zu sorgen. Zwecks Erfüllung dieser Nachlauffunktion ist das Sternteil 47 mit einem Satz Innenkeilzähne 79 versehen, und in Eingriff damit steht ein Satz balliger Außenkeilzähne 81, welche um das hintere Ende einer Antriebswelle 83 ausgebildet sind, deren vorderes Ende gegabelt ist und mit einem Stiftteil 85 in Eingriff steht. Das Stiftteil 85 erstreckt sich durch überdimensionierte Öffnungen in der Ventilspule 73 in einer dem Fachmann bekannten Art, und es wird in Öffnungen in der Ventilhülse 75 aufgenommen, so daß die Umlauf- und Drehbewegung des Sterns 47 in eine Nachlaufdrehung der Ventilhülse 75 umgewandelt wird.
Die andere Funktion des Gerotormechanismus 43 besteht darin, eine einem großen Drehmoment entsprechende Ausgangsgröße zu der Abtriebswelle 29 zu übertragen. Zwecks Erfüllung dieser Funktion ist in Eingriff mit den Innenkeilzähnen 79 ein Satz balliger Außenkeilzähne 87 um das eine Ende einer Hauptantriebswelle 89 ausgebildet, welche an ihrem hinteren Ende einen weiteren Satz balliger Außenkeilzähne 91 aufweist. Die Keilzähne 91 stehen in Eingriff mit einem Satz gerader Innenkeilzähne 93, die innerhalb der Abtriebswelle 29 ausgebildet sind. Deshalb führt eine Umlauf- und Drehbewegung des Sterns 47 in Abhängigkeit von dem Strom an unter Druck stehendem Fluid durch den Gerotor 43 hindurch zu einer Drehung der Abtriebswelle 29 mit einem relativ großen Drehmoment.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 weist die Ventilhülse 75 eine Mehrzahl von Druckanschlüssen 95 auf, welche axial angeordnet sind, um in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Ringnut 53, und damit mit dem Einlaß 13, zu stehen. Die Ventilhülse 75 weist auch eine Mehrzahl von Rücklaufanschlüssen 97 auf, welche in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der Ringnut 57, und damit mit dem Auslaß 15, stehen. Schließlich weist die Ventilhülse 75 eine Mehrzahl von Dosieranschlüssen 99 auf, die jeweils angeordnet sind, um in kommutierender Fluidverbindung mit dem Öffnen jedes der Dosierdurchlässe 61 in die Ventilbohrung 51 zu stehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwölf (zwei mal N) Dosieranschlüsse 99 vorgesehen, da sieben (N + 1) Volumenkammern 49, und damit sieben Dosierdurchlässe 61, vorgesehen sind. Ferner sind beispielsweise acht Druckanschlüsse 95 und acht Rücklaufanschlüsse 97 vorgesehen. Wie aus Fig. 5, und ebenso aus Fign. 6 und 7, ersichtlich ist, ist die Mitte eines jeden Druckanschluß 95 und Rücklaufanschluß 97 in Umfangsrichtung mit der Mitte eines der Dosieranschlüsse 99 ausgerichtet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 weist die Ventilspule 73 eine Ringnut 101, und in offener Verbindung damit, eine Mehrzahl von Axialschlitzen 103 auf. Zu dem vorderen Ende hin (linkes Ende in Fig. 4) weist die Ventilspule 73 eine weitere Ringnut 105, und in offener Verbindung damit, eine Mehrzahl von Axialschlitzen 107 auf.
Es sollte bemerkt werden, daß die bisher beschriebene Struktur allgemein auf dem Gebiet der Drehmomenterzeuger bekannt ist, außer daß bei herkömmlichen Drehmomenterzeugern, die alle in Mittelstellung offen sind, die Druckanschlüsse 95 weiter nach rechts in Fig. 5 in offener Verbindung mit der Ringnut 101 angeordnet wären, ziemlich in der gleichen Weise, wie die Rücklaufanschlüsse 97 in offener Verbindung mit der Ringnut 105 stehen. Wie beim Hintergrund der vorliegenden Beschreibung erwähnt wurde, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Drehmomenterzeuger zu schaffen, der das Vermögen zur Schaffung des in Fig. 1 gezeigten Lasterfassungssignals 25 aufweist, welches zum Variieren des Fluidausstroms der Pumpe 19 verwendet werden kann. Um für den Drehmomenterzeuger gemäß der vorliegenden Erfindung ein Lasterfassungssignal zu erzeugen, ist es nötig, daß die Ventilanordnung 71 eine variable Hauptstromsteueröffnung festlegt. Deshalb sind die Druckanschlüsse 95 gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung axial links (in Fign. 4 und 5) von der Ringnut 101 angeordnet, so daß die Fluidverbindung durch die Druckanschlüsse 95 hindurch durch die zylindrische Außenfläche der Ventilspule 73, d.h. die zwischen und um die kammartig zueinander angeordneten Axialschlitze 103 und 107 (siehe Fig. 6), blockiert ist, wenn sich die Ventilspule 73 und die Ventilhülse 75 in ihrer relativen Neutralstellung befinden.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 5 weist die Ventilhülse 75 eine ringförmige Lasterfassungsnut 109 zu dem rechten Ende der Ventilhülse hin auf. Die Ventilhülse 75 weist ferner eine Mehrzahl von Radialdurchlässen 111 auf, welche für eine relativ unbeschränkte Fluidverbindung zwischen der Ringnut 101 der Ventilspule 73 und der Lasterfassungsnut 109 sorgen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 weist der Ventilgehäuseabschnitt 35 einen vergrößerten Angußabschnitt 113 auf, welcher sich in Fig. 3 nach rechts erstreckt und einen Lasterfassungsanschluß 115 aufweist. Der Gehäuseabschnitt 35 weist ferner einen Radialdurchlass 117 auf, welcher für eine relativ unbeschränkte Fluidverbindung zwischen der Lasterfassungsnut 109 und dem Lasterfassungsanschluß 115 sorgt.

Funktionsweise

Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fign. 7 und 8 wird die Funktionsweise des Drehmomenterzeugers 11 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn der Fahrzeugbediener das Lenkrad 31 im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich die Ventilspule 73 im Uhrzeigersinn relativ zu der Ventilhülse 75 aus der in Fig. 6 gezeigten Neutralstellung in eine in Fig. 7 gezeigte Arbeitsstellung, wobei der Ventilgehäuseabschnitt 35, die Ventilhülse 75 und die Ventilspule 73 zusammenwirken, um einen Fluidweg 119 (siehe Fig. 8) zu bilden, welcher von dem Einlaß 13 durch den Gerotor 43 hindurch zu dem Auslaß 15 verläuft.
Wenn die Ventilspule 73 in die Arbeitsstellung gedreht wird, kommt die Hälfte der Druckanschlüsse 95 in Abhängigkeit von einer relativ kleinen Drehmomenteingabe auf die Eingangswelle 27 in Fluidverbindung mit den benachbarten Axialschlitzen 103, wobei die insgesamte Überlappfläche der Druckanschlüsse 95 und der Axialschlitze 103 eine variable Hauptstromsteueröffnung 121 bildet. Das unter Druck stehende Fluid in den Axialschlitzen 103 stromab der Öffnung 121 strömt in den benachbarten Dosieranschluß 99, wobei die insgesamte Überlappfläche jener Dosieranschlüsse 99 und der Axialschlitze 103 eine zweite variable Stromsteueröffnung 122 bildet. Das Fluid, welches durch die Öffnung 122 strömt, gelangt dann durch nachfolgende Dosierdurchlässe 61 zu den sich vergrößernden Volumenkammern 49 des Gerotors 43. Dieser Strom von unter Druck stehendem Fluid zu den sich vergrößernden Volumenkammern bewirkt eine Umlauf- und Drehbewegung des Sterns 47, welche dann mittels der Hauptantriebswelle 89 in eine einem relativ großen Drehmoment entsprechende Lenkausgangsgröße der Abtriebswelle 29 übertragen wird.
Fluid, welches von den sich verkleinernden Volumenkammern 49 des Gerotors 43 ausgestoßen wird, wird dann durch nachfolgende Dosierdurchlässe 61 zu jenen Dosieranschlüssen 99 zurückgeleitet, welche in Verbindung mit den Axialschlitzen 107 stehen. Der insgesamte Überlapp dieser speziellen Dosieranschlüsse 99 und den Axialschlitzen 107 bildet eine dritte variable Stromsteueröffnung 123. Nach dem Durchströmen der Öffnung 123 strömt das unter niedrigem Druck stehende Ausstoßfluid durch den Axialschlitz 107 in die Ringnut 105 und dann durch die Rücklaufanschlüsse 97. Die insgesamte Überlappfläche der Nut 105 und den Rücklaufanschlüssen 97 bildet eine relativ große feste Öffnung 124. Wie dem Fachmann bekannt ist, erzielt eine Drehung des Lenkrads 31 mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit und relativ konstantem Drehmoment zu einer bestimmten Verlagerung der Ventilspule 73 relativ zu der Ventilhülse 75 (wie z.B. in Fig. 7 gezeigt), und der Strom durch den Gerotor 43 und die sich ergebende Nachlaufbewegung, die mittels der Antriebswelle 83 und dem Stift 85 zu der Ventilhülse 75 übertragen wird, halten die relative Verlagerung der Ventilspule und der Ventilhülse aufrecht.
Wenn sich die Ventilspule 73 und die Ventilhülse 75 in der in Fig. 7 veranschaulichten Arbeitsstellung befinden, stellt das unter Druck stehende Fluid in den Axialschlitzen 103 ein Maß für die Lenklast, d.h. das Drehmoment an der Abtriebswelle 29, dar. Der Lastdruck in den Axialschlitzen 103 besteht auch in der Ringnut 101, und er wird durch die Radialdurchlässe 111 in die Last erfassende Nut 109 übertragen. Der Lastdruck gelangt dann durch den Radialdurchlaß 117 zu dem Lasterfassungsanschluß 115, von wo er zurück zu dem Kompensator 23 der Pumpe 19 wie vorher beschrieben gelangt
Wie es dem Fachmann auf dem Gebiet der lasterfassenden Ventilausrustung bekannt ist, ist es nötig, für einen Fluidweg zu sorgen, um den gesamten Lastsignalkreis immer dann abzulassen, wenn das Ventil in seine Neutralstellung aus einer Arbeitsstellung zurück gelangt. Das Ablassen des Lastsignalkreises erlaubt es, die Pumpe auf einen Standby-Zustand mit relativ niedrigem Druck zurückzufahren, wodurch die zum Antrieb der Pumpe nötige Leistungszufuhr minimiert wird. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Ablaßweg für den Lasterfassungskreis vorzusehen, welcher relativ einfach ist, die Gesamtgröße der Ventilspule und Ventilhülse nicht vergrößert und nur Anschlüsse, Schlitze und Durchlässe verwendet, die bereits in der Ventilausrustung eingeschlossen sind, um andere Funktionen zu erfüllen. Unter Bezugnahme auf Fig. 6 gelangt das Lastdruckfluid innerhalb des vorher beschriebenen Lasterfassungskreises durch jeden der Axialschlitze 103 in jeden der überlappenden Druckanschlüsse 99, wenn sich die Ventilspule und Ventilhülse wieder in der Neutralstellung befinden. Da jeder der Druckanschlüsse 99 groß genug ist, um sowohl mit dem Axialschlitz 103 als auch dem Axialschlitz 107 in Verbindung zu stehen, strömt das Lastdruckfluid in jeden der Schlitze 107 und dann in die Ringnut 105. Von der Nut 105 strömt das Lastdruckfluid durch die Rücklaufanschlüsse 97 und dann durch den Auslaß 15, in gleicher Weise wie in dem normalen Fluidweg 119, wenn die Ventilspule und die Ventilhülse sich in der Arbeitsstellung befinden.
Es versteht sich für den Fachmann, daß das von der vorliegenden Erfindung vorgesehene Lastdrucksignal 25 auch in anderer Weise als zur Steuerung des Taumelwinkels einer Pumpe mit variabler Verdrängung, wie in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet werden kann. Das Lastsignal 25 könnte zu einem lasterfassenden Prioritätsstromsteuerventil in Kreisen der Art, wie sie in US-A-4 043 419 veranschaulicht und beschrieben sind, geleitet werden, wobei dieses Patent dem Inhaber der vorliegenden Erfindung überschrieben ist und auf dieses Patent hier in vollem Umfang Bezug genommen werden soll. Als weiteres Beispiel könnte das Lastsignal 25 erfaßt werden, beispielsweise mittels eines Druckwandlers, wobei das sich ergebende elektrische Drucksignal in einem Steuerkreis verwendet wird, beispielsweise um die Betriebsdrehzahl eines elektrischen Motors zu steuern, welcher verwendet wird, um die Hydraulikpumpe anzutreiben, welche als Fluidquelle für den Drehmomenterzeuger dient.
Die Erfindung wurde hinreichend detailliert beschrieben, um es dem Fachmann zu ermöglichen, sie herzustellen und zu verwenden. Verschiedene Abänderungen und Modifikationen der Erfindung werden sich für den Fachmann aus dem Lesen und Verstehen der obigen Beschreibung ergeben, und alle solchen Abänderungen und Modifikationen sollen als Teil der Erfindung eingeschlossen sein, insoweit sie im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Lenkeinrichtung, die eine einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße aufnehmen und diese in eine Ausgangsgröße mittels einer Quelle (19) für unter Druck stehendes Fluid umsetzen kann, die eine auf Fluiddruck ansprechende Anordnung (23) zum Variieren der Fluidausgangsgröße der Fluidquelle aufweist; wobei die Lenkeinrichtung versehen ist mit einer Gehäuseanordnung (35), die einen mit der Fluidquelle in Fluidverbindung stehenden Fluideinlaß (13) und einen Fluidauslaß (15) aufweist; mit einer Fluidenergie umsetzenden Verdrängungsvorrichtung (43); einer in der Gehäuseanordnung untergebrachten Ventilanordnung (71), die eine Neutralstellung und eine Arbeitsstellung aufweist, in welcher die Ventilanordnung und die Gehäuseanordnung gemeinsam einen Fluidweg (119) bilden, der unter Druck stehendes Fluid von dem Einlaß (13) zu der Verdrängungsvorrichtung (43) und von der Verdrängungsvorrichtung zu dem Auslaß (15) gelangen läßt; einer Antriebswellenanordnung (27) zum Umsetzen der einem relativ kleinen Drehmoment entsprechenden Eingangsgröße in eine Bewegung der Ventilanordnung von der Neutralstellung zu der Arbeitsstellung; einer Nachlaufanordnung (83, 85), mittels deren für eine Nachlaufbewegung der Ventilanordnung von der Arbeitsstellung in Richtung auf die Neutralstellung gesorgt werden kann, wobei der Fluidweg eine verstellbare Hauptstromsteueröffnung (121) aufweist, die strömungsmäßig in Reihe zwischen dem Einlaß (13) und der Verdrängungsvorrichtung (43) liegt und die einen Durchflußquerschnitt von im wesentlichen Null hat, wenn sich die Ventilanordnung in der Neutralstellung befindet, und die einen maximalen Durchflußquerschnitt hat, wenn sich die Ventilanordnung in der Arbeitsstellung befindet; wobei die Gehäuseanordnung einen Lasterfassungsanschluß (115) bildet, der in Fluidverbindung mit der auf Fluiddruck ansprechenden Anordnung (23) stehen kann und der mit dem Fluidweg stromab von der verstellbaren Hauptstromsteueröffnung (121) in Fluidverbindung steht; und wobei die Ventilanordnung zur Bildung eines Lasterfassungs-Ablaufweges (101, 103, 99, 107, 105, 97, 15) ausgelegt ist, um für eine Fluidverbindung zwischen dem Lasterfassungsanschluß (115) und dem Fluidauslaß (15) zu sorgen, wenn sich die Ventilanordnung in der Neutralstellung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß:

(A) die Lenkeinrichtung eine Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung (11) ist, die die einem relativ kleinen Drehmoment entsprechende Eingangsgröße in eine einem relativ großen Drehmoment entsprechende Lenkausgangsgröße umsetzen kann;

(B) die Fluidenergie umsetzende Verdrängungsvorrichtung (43) der Gehäuseanordnung (35) zugeordnet ist und ein Rotorbauteil (47) aufweist, das auf den Durchfluß des unter Druck stehenden Fluids durch die Verdrängungsvorrichtung (43) hin eine Drehbewegung mit relativ großem Drehmoment ausführt;

(C) mittels der Nachlaufanordnung (83, 85) diese Drehbewegung des Rotorbauteils (47) in die Nachlaufbewegung der Ventilanordnung (71) von der Arbeitsstellung in Richtung auf die Neutralstellung umsetzbar ist;

(D) die Lenkeinrichtung ferner eine Abtriebswellenanordnung (29) aufweist, mittels deren die Drehbewegung des Rotorbauteils (47) mit relativ großem Drehmoment in die Lenkausgangsgröße mit relativ großem Drehmoment umsetzbar ist; und

(F) der Lasterfassungs-Ablaufweg (101, 103, 99, 107, 105, 97, 15) Anschlüsse, Schlitze und Durchlässe nutzt, die in der Ventilanordnung (71) bereits zur Durchführung anderer Funktionen vorhanden sind.

2. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung ein drehbares Hauptventilorgan (73) und ein relativ drehbares Nachlaufventilorgan (75) aufweist, wobei das Hauptventilorgan mit der Antriebswellenanordnung drehfest verbunden ist und das Nachlaufventilorgan zu der Nachlaufbewegung veranlaßt wird.

3. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilorgan (73) ein im wesentlichen zylindrisches Spulenventilorgan aufweist und das Nachlaufventilorgan (75) ein im wesentlichen zylindrisches Hülsenventilorgan aufweist, das radial zwischen dem Spulenventilorgan und der Gehäuseanordnung angeordnet ist.

4. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanordnung eine Mehrzahl von Dosierdurchlässen (61) bildet, die für eine Fluidverbindung zwischen der Ventilanordnung und der Verdrängungsvorrichtung sorgen, wobei die Gehäuseanordnung mit einer im wesentlichen zylindrischen Ventilbohrung (51) versehen ist, die zur Aufnahme des Hülsenventilorgans geeignet ist und wobei die Mehrzahl von Dosierdurchlässen mit der Ventilbohrung an einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Stellen in offener Verbindung stehen.

5. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenventilorgan (75) eine Mehrzahl von Dosieröffnungen (99) bildet, die in Abhängigkeit von einer Drehbewegung des Hülsenventilorgans mit der Mehrzahl von Dosierdurchlässen in kommutierende Fluidverbindung kommen.

6. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenventilorgan (75) eine Mehrzahl von Drucköffnungen (95) bildet, die von den Dosieröffnungen aus gesehen in Richtung auf das eine axiale Ende des Hülsenventilorgans angeordnet sind, und daß das Hülsenventilorgan eine Mehrzahl von Rücklauföffnungen (97) bildet, die von den Dosieröffnungen aus gesehen in Richtung auf das andere axiale Ende des Hülsenventilorgans angeordnet sind.

7. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucköffnungen (95) mit dem Einlaß (13) in offener, ständiger Fluidverbindung stehen, und daß die Rücklauföffnungen (97) mit dem Auslaß (15) in offener, ständiger Fluidverbindung stehen.

8. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventilorgan eine erste Mehrzahl von Axialschlitzen (103) bildet, von denen jeder so angeordnet ist, daß er für eine Fluidverbindung von einer der Drucköffnungen (95) zu einer der Dosieröffnungen (99) sorgt, wenn sich die Ventilanordnung in der Arbeitsstellung befindet.

9. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventilorgan eine zweite Mehrzahl von Axialschlitzen (107) bildet, von denen jeder so angeordnet ist, daß er für eine Fluidverbindung von einer der Dosieröffnungen (99) zu einer der Rücklauföffnungen (97) sorgt, wenn sich die Ventilanordnung in der Arbeitsstellung befindet.

10. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Axialschlitze (103) und die Drucköffnungen (95) zusammen die verstellbare Hauptstromsteueröffnung (121) bilden.

11. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spulenventilorgan (73) eine Druckringnut (101) bildet, die mit den ersten Axialschlitzen (103) stromab von der ersten verstellbaren Stromsteueröffnung (121) in offener Fluidverbindung steht, und daß das Hülsenventilorgan (75) und die Gehäuseanordnung (35) zusammen eine mit dem Lasterfassungsanschluß (115) in offener Fluidverbindung stehende Ringnut (109) bilden, wobei das Hülsenventilorgan ferner eine Durchlaßanordnung (111) bildet, die für eine Fluidverbindung zwischen der Ringnut (101) des Spulenventilorgans und der Ringnut (109) des Hülsenventilorgans sorgt.

12. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Axialschlitze (103) und die Dosieröffnungen (99) zusammen eine zweite verstellbare Stromsteueröffnung (122) bilden, und daß die zweiten Axialschlitze (107) und die Dosieröffnungen (99) zusammen eine dritte verstellbare Stromsteueröffnung (123) bilden.

13. Drehmoment erzeugende Lenkeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei in der Neutralstellung befindlicher Ventilanordnung mindestens eine der Dosieröffnungen (99) mit einem der ersten Axialschlitze (103) und gleichzeitig mit einem der zweiten Axialschlitze (107) in offener Fluidverbindung steht, wodurch für eine Fluidverbindung zwischen dem Lasterfassungsanschluß (115) und dem Auslaß (15) gesorgt wird, wenn die Ventilanordnung in der Neutralstellung steht.