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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Fahrzeugservolenksysteme
und genauer auf solche Systeme zur Verwendung in Fahrzeugen, die
typischerweise mit relativ höheren
Geschwindigkeiten bewegt werden. Diese Fahrzeuge beinhalten, ohne
sich jedoch darauf zu beschränken, "Straßen"-Fahrzeuge wie z. B. Automobile und leichte
Lastkraftwagen sowie "Hochgeschwindigkeits"-Traktoren, d. h.
derartige Fahrzeuge, die beabsichtigtermaßen mit Geschwindigkeiten bewegt
werden, die etwa 30 Meilen/h übersteigen.
Der Einfachheit halber werden im folgenden beide Fahrzeugtypen unter
den Begriffen "Straßen"- bzw. "Hochgeschwindigkeits"-Fahrzeug subsumiert
werden.
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Im
einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Rotationsfluiddruckvorrichtung
gemäß des Oberbegriffs
von Anspruch 1. Eine derartige Vorrichtung ist in DE-A-198 24 926
dargestellt, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Sensor zum Erfassen der
Drehbewegung des Lenkrads aufweist.
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Genauer
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf hydrostatische Fahrzeugservolenksysteme des
Typs, der eine "vollfluid"-verbundene Lenkungssteuereinheit
(SCU) beinhaltet, die den Fluidstrom von einer Druckquelle (wie
z. B. einer Servolenkpumpe) zu einem mit den gelenkten Rädern in
Verbindung stehenden fluiddruckbetätigten Stellantrieb hin steuert.
Der Betrieb der SCU vollzieht sich in Ansprechen auf einen manuellen
Eingang von dem Fahrzeugbediener. Das System des Typs, auf den sich
die vorliegende Erfindung bezieht, beinhaltet weiterhin eine gewisse
Form einer ausgleichenden Ventilanordnung, die entweder Fluid zu
dem Stellantrieb hinzuführen
oder Fluid von dem Stellantrieb abziehen kann (d. h. zu oder von
der mit dem Einlass des Stellantriebs verbundenen Leitung), und
zwar in Ansprechen auf das Erfassen eines "Fehlers" zwischen dem Lenkeingang (Lenkradstellung)
und dem Lenkausgang (Stellung der gelenkten Räder). Ein System dieses Typs
ist in US-A-6 076 349, das auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen
ist, illustriert und beschrieben.
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Die
Implementierung eines Lenksystems des in der obigen Patentschrift
dargestellten Typs beteiligte die Anordnung eines Sensors an einer
beliebigen Stelle an dem Fluiddruckstellantrieb, um eine Stellung
der gelenkten Räder
zu generieren, sowie die Anordnung eines Sensors in der Nähe der Lenksäule, um
ein Signal zu generieren, das für
die Lenkradstellung repräsentativ
ist.
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Ein
wichtiger Aspekt der in der oben erwähnten Patentschrift illustrierten
und beschriebenen SCU besteht in einer wesentlichen Erhöhung der
Steifheit (Federrate) der Rückstellfedern,
sodass eine Strömung
zu dem Lenkungsstellantrieb in Ansprechen auf die Auslösung einer
Lenkraddrehung sogar im Falle eines Nichtvorliegens einer relativen
Verlagerung des Spulenventils und des Hülsenventils innerhalb der SCU
auftreten kann. Allerdings ist die Positionsbeziehung zwischen dem
Lenkrad und dem Fluiddosierer (die durch die Steifheit der Rückstellfedern bestimmt
wird) immer noch eine relativ weichere Verbindung als die Positionsbeziehung
zwischen dem Fluiddosierer der SCU und den gelenkten Rädern, wobei
diese letztere Positionsbeziehung hauptsächlich mit der Komprimierbarkeit
des Fluids und der Nachgiebigkeit der verschiedenen Systemelemente einschließlich der
Schläuche
(Leitungen) in Beziehung steht. Diese relativ steife Beziehung zwischen dem
Fluiddosierer und den gelenkten Rädern unterliegt allerdings
dem Phänom
der Leckage, das einer der Hauptgründe dafür ist, dass dem System die
Fähigkeit
einer Zufuhr von "Ausgleichs"-Fluid ermöglicht wird.
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In
Verbindung mit der Entwicklung des Systems der oben erwähnten Patentschrift
ist bestimmt worden, dass eines oder mehrere Probleme dann auftreten,
wenn das Systemsteuergerät
einen Fehler zwischen der Stellung der gelenkten Räder und
der Lenkradstellung erfasst und mit einem Ausgleichen beginnt, indem
Fluid zwischen der SCU und dem Lenkungsstellantrieb zugeführt wird.
Das zu dem Kreislauf hinzugefügte
Ausgleichsfluid verursacht einen Druckanstieg in dem Lenkungskreislauf
und dieser Druckanstieg trifft auf den Fluiddosierer, dessen Stellung
hauptsächlich
durch die Position des Lenkrads und die relative Ablenkung von bzw.
die Verlagerung zwischen dem Spulenventil und dem Hülsenventil
der SCU bestimmt wird. Wie oben beschrieben liegt eine relativ weichere
Verbindung (Rückstellfedern)
zwischen den Rädern
und der Lenkung des Fluiddosierers vor. Eine Folge des auf den Fluiddosierer
auftreffenden Druckanstiegs besteht in einer unerwünschten
Zu- oder Abnahme des Widerstandsdrehmoments des Lenkrads, das von
dem Fahrzeugbediener wahrgenommen wird.
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Ein
weiteres mit dem oben beschriebenen System auftretendes Problem
besteht in der Unbestimmtheit der relativen Auslenkung des Spulenventils
und des Hülsenventils
der SCU. Diese Unbestimmtheit bildet einen der bestimmenden Grenzwerte
für die
Steuerbarkeit des Systems. Mit anderen Worten kann der Unterschied
oder Fehler zwischen der Lenkradstellung und der Stellung der gelenkten Räder nicht
auf einen Wert unterhalb der gesamten Menge an Unbestimmtheit des
Systems reduziert werden, und die momentane Auslenkung zwischen der
Spule und der Hülse
kann in wesentlichem Umfang zu dieser Unbestimmtheit beitragen.
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In
Lenksystemen des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht
und bei dem es notwendig ist, die Bewegung des Lenkeingangs zu erfassen,
kann die Leistungsfähigkeit
des Lenksystems durch eine Erhöhung
der Auflösung
des Sensors verbessert werden, der das Befehlspositionssignal generiert.
Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Auflösung" die Anzahl an diskreten
Punkten, die von dem Steuergerät
(Fahrzeugmikroprozessor) pro Einheit an Bewegung identifiziert werden
können.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines verbesserten hydrostatischen Systems, das für ein Straßenfahrzeug
oder für
ein Hochgeschwindigkeitsgeländefahrzeug
ausgelegt ist und das die oben beschriebenen Probleme des Systems
vom Stand der Technik überwindet.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines verbesserten hydrostatischen Lenksystems, das die oben angeführte Aufgabe
löst und
das Bedienungsgefühl
während
eines Lenkvorgangs wesentlich verbessert.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer verbesserten Lenkungssteuereinheit, in der ein Befehlspositionssignal
einfach mit einer höheren
Auflösung
generiert werden kann, ohne dass ein Bedarf nach einer umfänglichen
und teueren Struktur entsteht, die zu der Lenkungssteuereinheit
hinzugefügt
werden müsste.
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Die
obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung
einer Rotationsfluiddruckvorrichtung bewerkstelligt, die ein einen Fluideinlassanschluss
und einen Fluidauslassanschluss ausbildendes Gehäuse, einen mit dem Gehäuse verbundenen
Fluidverdrängungsmechanismus,
und ein innen verzahntes Ringbauteil sowie ein außen verzahntes
Sternbauteil beinhaltet. Das Sternbauteil ist innerhalb des Ringbauteils
exzentrisch angeordnet, um in diesem eine Umlauf- und Drehbewegung
auszuführen.
Das Ringbauteil und das Sternbauteil wirken zusammen, um eine Mehrzahl
N von sich ausdehnenden und zusammenziehenden Fluidvolumenkammern
in Ansprechen auf die Umlauf- und Drehbewegung auszubilden. Eine
drehbare Ventilanordnung steht mit dem Gehäuse in Wirkeingriff und stellt
eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassanschluss und den
sich ausdehnenden Volumenkammern sowie zwischen den sich zusammenziehenden
Volumenkammern und dem Fluidauslassanschluss bereit. Eine Sensorbaugruppe
steht mit der Rotationsfluiddruckvorrichtung in Wirkeingriff, um
ein elektrisches Ausgangssignal bereitzustellen, das repräsentativ
für den
Betrieb der Vorrichtung ist.
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Die
verbesserte Rotationsfluiddruckvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorbaugruppe ein mit dem Sternbauteil in Wirkeingriff stehendes
erstes Bauteil aufweist, um mit einer Drehzahl rotiert zu werden,
die repräsentativ
für die
Geschwindigkeit der Umlaufbewegung des Sternbauteils ist. Die Sensorbaugruppe
beinhaltet weiterhin ein Sensorelement, das zur Erfassung der Drehzahl des
ersten Bauteils und zur Generierung des elektrischen Ausgangssignals
betätigbar
ist, das repräsentativ
für die
Verlagerung des Sternbauteils ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Hydraulikschema eines hydrostatischen Servolenksystems des Typs,
auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht.
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2 ist
ein vergrößertes fragmentarisches Hydraulikschema,
das lediglich die Lenkungssteuereinheit des in 1 illustrierten
Systems zeigt.
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3 ist
ein axialer Querschnitt der schematisch in 2 dargestellten
Lenkungssteuereinheit, die gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung angefertigt ist.
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4 ist
ein vergrößerter fragmentarischer axialer
Querschnitt ähnlich
zu 3 und illustriert die Sensorbaugruppe der primären Ausführungsform.
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5 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht einer alternativen
Ausführungsform
der Sensorbaugruppe der vorliegenden Erfindung.
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6 ist
ein etwas schematischer, fragmentarischer axialer Querschnitt der
alternativen Ausführungsform
von 5 in ihrem montierten Zustand.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen
beabsichtigen, ist 1 ein Hydraulikschema eines
gemäß der vorliegenden
Erfindung angefertigten hydrostatischen Servolenksystems. Das System
beinhaltet eine Fluidpumpe 11, an deren Einlass ein Systemreservoir
R verbunden ist. Der Auslass der Pumpe 11 steht mittels
einer Leitung 13 mit dem Einlass eines lasterfassenden
Prioritätsstromsteuerventils
in Verbindung, das allgemein mit 15 bezeichnet und von demjenigen
Typ ist, der in US-A-3 455 210, das auf den Anmelder der vorliegenden
Erfindung übertragen
ist, illustriert und beschrieben ist. Der Druckausgang der Fluidpumpe 11 wird
durch ein Überdruckventil 17 begrenzt,
sodass jeder Druck, der einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet,
einfach zurück
zu dem Systemreservoir R übertragen
wird.
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Somit
versteht sich für
den Fachmann anhand der vorliegenden Spezifikation, dass obwohl das
in 1 dargestellte System vom lasterfassenden Typ
ist, die Erfindung auf vorteilhafte Weise in einem hydrostatischen
Servolenksystem verwendet werden kann, das entweder vom Typ mit
geschlossener Mittelstellung oder mit offener Mittelstellung sein kann.
Und obgleich die Erfindung weiterhin in Verbindung mit einem System
dargestellt und beschrieben werden wird, das vom auf Lasten reagierenden
Typ ist, kann die Erfindung ebenso gut auf ein System vom nicht
auf Last reagierenden Typ angewendet werden.
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Der
Rest des hydrostatischen Servolenksystems kann so betrachtet werden,
dass er eine Mehrzahl von Untersystemen einschließlich eines
Lenkungsstellantriebs 19, eines allgemein mit 21 bezeichneten
Fluidsteuergeräts,
das auch als eine Lenkungssteuereinheit (SCU) bezeichnet wird (und
dessen Einzelheiten einer vereinfachten Illustration halber schematisch
lediglich in 2, nicht aber in 1 gezeigt
sind), einer allgemein mit 23 bezeichneten elektrohydraulischen
Steuer-(EHC)-Ventilbaugruppe und eines allgemein mit 25 bezeichneten Fahrzeugmikroprozessors
(ECU) aufweist.
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Wie
dem Fachmann auf dem Gebiet der lasterfassenden Steuerung wohlbekannt
ist, weist das Prioritätsventil 15 einen "CF"-(Steuer- oder "Prioritäts"-Strom)-Auslass auf,
an dem eine Leitung 27 angeschlossen ist, sowie einen "EF"-(Überschuss-
oder "Hilfs"-Strom)-Auslass,
mit dem eine Leitung 29 verbunden ist. Die Leitung 27 ist
in 1 so illustriert, dass sie mit einer Leitung 31 in
Verbindung steht, die den Eingang für sowohl die SCU 21 wie
für die EHC-Ventilbaugruppe 23 bildet.
Die Leitung 29 ist in 1 so dargestellt,
dass sie zu einer Leitung 33 führt, die wiederum mit einer
Leitung 35 in Verbindung steht. Die Leitung 35 stellt
einen Ablauf zu dem Systemreservoir R bereit.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielshalber ist der Stellantrieb 19 schematisch
als ein Motor (d. h. ein Drehstellantrieb) mit einer Abtriebswelle 37 oder
einem anderen geeigneten Drehabtriebsbauteil dargestellt, das typischerweise mechanisch
wie z. B. mittels eines Lenkhebels und einer Lenkzwischenstange
an dem Motor gekoppelt wäre,
um den tatsächlichen
mechanischen Eingang zu den beiden (hier nicht dargestellten) gelenkten Rädern zu
führen.
Für den
Fachmann sollte sich verstehen, dass der jeweils verwendete Typ
von Stellantrieb 19 und die Weise, mit der er zur Zufuhr
eines Lenkeingangs zu den gelenkten Rädern verwendet wird, kein wesentliches
Merkmal der Erfindung bildet. Beispielsweise könnte anstelle eines Drehstellantriebs
ein Zylinder verwendet werden, ohne von dem Rahmen der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Mit den gegenüberliegenden Seiten des Stellantriebs 19 sind
Leitungen 39 und 41 verbunden, wobei aufgedrücktes Fluid
in einer Leitung 39 eine Rechtsdrehung des Fahrzeugs und
aufgedrücktes
Fluid in einer Leitung 41 eine Linksdrehung bewirkt.
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In
Fluidverbindung mit der Leitung 31 stehend und allgemein
der SCU 21 zugeordnet liegt ein allgemein mit 43 bezeichnetes
Zweiwege-Magnetventil mit zwei Stellungen vor, wobei der Auslass
des Magnetventils 43 mittels einer Leitung 45 zu
einem Einlassanschluss 47 (siehe 2) der SCU 21 übertragen wird.
Eine Leitung 49 steht mit der Leitung 33 und dann über die
Leitung 35 mit dem Systemreservoir R in Verbindung. Ebenfalls
mit der Leitung 49 ist ein Rücklaufanschluss 51 (siehe 2)
der SCU 21 verbunden.
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Wie
oben erläutert
dient die Leitung 31 auch als der Eingang zu der EHC-Ventilbaugruppe 23,
die in der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielshalber ein Paar identische Proportionalmagnet-(EHC)-Ventile 53 und 55 aufweist.
Die beiden Ventile 53 und 55 könnten auch durch ein einzelnes Dreiwege-Ventil
mit drei Stellungen oder durch jede andere Fluidverbindungsanordnung
ersetzt werden, welche die allgemeine Funktion eines Zuführens von "Ausgleichs"-Fluid zu dem Lenkungsstellantrieb 19 in Ansprechen
auf die geeigneten Befehlssignale auszuführen vermag. Der Auslassanschluss
des EHC-Ventils 53 ist
durch eine Leitung 57 mit der Leitung 39 verbunden,
während
der Auslassanschluss des EHC-Ventils 55 durch eine Leitung 59 und
eine Leitung 61 mit der Leitung 41 verbunden ist.
Nachfolgende Bezüge
auf den "Auslass" oder den "Auslassanschluss" der Ventile 53 und 55 sind
durch die Bezugsziffern der Leitungen 57 bzw. 59 gekennzeichnet.
Obwohl kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung kann
das Lenksystem gemäß US-A-5
960 694 mit dem Titel "Hydrostatic
power steering system having reduced wheel slip", das auf den Anmelder der vorliegenden
Erfindung übertragen
ist, angefertigt werden.
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Nun
hauptsächlich
auf die 2 Bezug nehmend wird die SCU 21 durch
eine Lenkeingangsvorrichtung wie z. B. ein Lenkrad W betrieben,
um den Fluidstrom von dem Einlassanschluss 47 zu dem Stellantrieb 19 in
einer Weise zu steuern, die dem Fachmann auf dem SCU-Gebiet im allgemeinen wohlbekannt
ist. Es sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf irgendeinen bestimmten Typ bzw. Konfiguration einer SCU begrenzt ist,
solange dies im folgenden nicht spezifisch angegeben ist. Die SCU 21 beinhaltet
eine allgemein mit 63 bezeichnete Ventilanordnung und ein
Fluiddosierer 65. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet von Lenkungen
ebenfalls wohlbekannt besteht eine Funktion des Fluiddosierers 65 darin,
das durch die SCU 21 fließende Fluid zu "messen" und der Ventilanordnung 63 eine
Nachlaufbewegung zu verleihen, wodurch die Ventilanordnung 63 in
ihre Mittelstellung (zentrale Position in den 1 und 2)
zurückkehrt,
nachdem die erwünschte
Menge an Fluid zu dem Stellantrieb 19 übertragen worden ist. Vorzugsweise
ist die SCU derart ausgelegt, dass wenn sich die Ventilanordnung 63 in
ihrer Neutralstellung befindet, die SCU 21 über ein "Lastreaktions"-Vermögen verfügt, wobei die
Leitungen 39 und 41 durch die Ventilanordnung 63 in
einer relativ unbegrenzten Fluidverbindung mit den gegenüberliegenden
Seiten des Fluiddosierers 65 stehen, wie dies schematisch
in 2 dargestellt ist. Infolgedessen und wie beim
Stand der Technik wohlbekannt üben
externe Lasten, die an die gelenkten Räder und somit an die Abtriebswelle 37 angelegt werden,
eine hydraulische Last in einer der Leitungen 39 oder 41 aus
(in Abhängigkeit
von der Richtung der zugeführten
Kraft), die wiederum eine Last hydraulisch an den Fluiddosierer 65 anlegt.
Diese Last wird von dem Fahrer hinter dem Lenkrad W wahrgenommen
und bildet somit einen Aspekt des "Lenkgefühls", das wie in dem Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" erwähnt in Straßen- und
Hochgeschwindigkeitsservolenksystemen des Typs, auf den sich die Erfindung
bezieht, allgemein erwünscht
ist.
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In 2 ist
ersichtlich, dass eine Anzahl der Strömungswege Rückschlagventile und genauer
Antikavitations-Rückschlagventile
beinhaltet. Daher kann die SCU 21 vorzugsweise gemäß US-A-5
101 860 mit dem Titel "Fluid
controller and improved check valve arrangement therefore", das auf den Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen
ist, angefertigt werden.
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Weiterhin
auf 2 Bezug nehmend beinhaltet die SCU 21 ein
Paar Steuerfluidanschlüsse 67 und 69,
die mit den Leitungen 39 bzw. 41 verbunden sind.
Die SCU 21 beinhaltet ebenfalls einen Lastsignalanschluss 71,
mittels dessen wie im folgenden ausführlicher beschrieben ein Lastsignal 73 übertragen
wird. Schließlich
sei bei 2 darauf hingewiesen, dass die
SCU-Ventilanordnung 63 zu der in 2 gezeigten
Neutralstellung hin mittels einer Vorspannfederbaugruppe 75 vorgespannt
ist, die schematisch als zwei getrennte Vorspannanordnungen dargestellt
sind, obwohl es für
den Fachmann wohlbekannt ist, dass die Baugruppe 75 eine
einzelne Federbaugruppe aufweist, die betätigbar ist, um die Ventilanordnung 63 von
entweder dem Zustand einer Rechtsdrehung R oder einer Linksdrehung
L zurück zu
der neutralen (zentrierten) Position zurückzuführen. Die im Querschnitt in 3 dargestellte
Vorspannfederbaugruppe 75 wird im folgenden ausführlicher
beschrieben werden.
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Nun
hauptsächlich
auf 3 Bezug nehmend wird die SCU 21 beschrieben
werden, angesichts oben erwähntem
US-A-5 101 860 jedoch nur mit wenigen Worten. Die SCU 21 kann
ebenfalls gemäß US-A-4 109 679 angefertigt
werden, wobei dieses Patent ebenfalls auf den Anmelder der vorliegenden
Erfindung übertragen
ist. Die SCU 21 weist verschiedene Abschnitte einschließlich eines
Gehäuseabschnitts 77,
einer Anschluss- oder Verschleißplatte 79,
eines den Fluiddosierer 65 aufweisenden Abschnitts und
einer Endplatte 81 auf. Diese Abschnitte werden mittels
einer Mehrzahl von Bolzen 83 (wobei in 3 nur
die Köpfe
der Bolzen gezeigt sind) in einem festen abdichtenden Eingriff zusammengehalten.
Typischerweise bildet der Gehäuseabschnitt 77 alle
der oben angeführten
Fluidanschlüsse
aus, wobei in der Ebene von 3 lediglich
der rechte Anschluss 67 und der linke Anschluss 69 sichtbar
sind.
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Der
Gehäuseabschnitt 77 bildet
weiterhin eine Ventilbohrung 85 aus. In ihr ist die schematisch innde 1 und 2 dargestellte
Ventilanordnung 63 drehbar angeordnet und weist ein drehbares Hauptventilorgan 87 ("Spule") sowie ein damit
zusammenwirkendes und mit Bezug auf dieses drehbare Nachlaufventilorgan 89 ("Hülse") auf. Wie beim Stand der Technik wohlbekannt
beinhaltet das vordere Ende (linkes Ende in 3) der Spule 87 einen Bereich
mit verringertem Durchmesser, der einen Satz Innenkeile 91 ausbildet,
die eine direkte mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad W und
der Spule 87 herstellen.
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Der
Fluiddosierer 65 kann von dem Typ sein, der beim Stand
der Technik wohlbekannt ist, und er beinhaltet einen innen verzahnten
stationären
Ring 93 sowie einen außen
verzahnten beweglichen Stern 95. Eine relative Bewegung
des Sterns 95 innerhalb des Rings 93 bildet eine
Mehrzahl von sich ausdehnenden und sich zusammenziehenden Fluidvolumenkammern 96 (siehe 5)
in einer Weise aus, die dem Fachmann wohlbekannt ist. Der Stern 95 bildet
einen Satz Innenkeile 97 aus und mit ihnen steht ein Satz
Außenkeile 98 in
Keileingriff, die an dem rückwärtigen Ende
einer Antriebswelle 99 ausgebildet sind (und die schematisch
auch in den 1 und 2 gezeigt
sind). Die Antriebswelle 99 verfügt über ein gabelförmiges vorderes
Ende, das mit einem Stift 101 in Eingriff steht. Wie beim
Stand der SCU-Technik wohlbekannt wird die Umlauf- und Drehbewegung
des Sterns 95 durch die Antriebswelle 99 und den
Stift 101 in eine Drehnachlaufbewegung der Hülse 89 übersetzt.
Eine Funktion der Nachlaufanordnung besteht in der Aufrechterhaltung einer
bestimmten Relativverlagerung zwischen der Spule 87 und
der Hülse 89 proportional
zu der Drehrate des Lenkrads W, die auch eine Funktion des an das
Lenkrad W angelegten Drehmoments ist. Vor der Welle 99 und
dem Stift 101 ist die oben beschriebene Vorspann federbaugruppe 75 angeordnet.
Die hier dargestellte Vorspannfederbaugruppe 75 kann eine allgemeine
konventionelle Konfiguration und Konstruktion aufweisen, wobei die
Einzelheiten dieser Baugruppe kein wesentliches Merkmal der vorliegenden
Erfindung darstellen. Das Merkmal der Baugruppe 75 besteht,
wenn sie gemäß dem oben
erwähnten US-A-6
076 349 aufgebaut ist, darin, dass sie eine wesentlich größere Vorspann-
oder Zentrierkraft als die typischen Fluidsteuergeräte vom Stand
der Technik bereitstellt, die in konventionellen geländegängigen Applikationen
verwendet werden. Obgleich eine derartige erhöhte Zentrierkraft in bestimmten
Systemanwendungen für
die vorliegende Erfindung erwünscht
sein kann, versteht sich für
den Fachmann, dass dies kein wesentliches Merkmal der Erfindung ist.
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Erneut
auf 1 Bezug nehmend werden nun weitere Aspekte des
Systems beschrieben werden. Mit dem Lenkrad W (bzw. mit einem gewissen Teil
der Lenksäule
usw.) steht ein Lenkrad-Positionssensor 103 in Wirkeingriff,
der zu der ECU 25 ein Signal 105 überträgt, das
repräsentativ
für die
momentane Lenkradstellung ist. Ähnlich
dazu steht ein Positionssensor 107 der gelenkten Räder mit
den gelenkten Rädern,
mit der Abtriebswelle 37 oder mit einem gewissen anderen
Bereich der Lenkungsverbindung in Wirkeingriff, und überträgt zu der
ECU 25 ein Signal 109, das repräsentativ
für die
momentane Stellung der gelenkten Räder ist. Unter den Ausgängen der
ECU 25 befinden sich ein AN/AUS-Befehlssignal 111,
das zur Steuerung der Stellung des Magnetventils 43 betätigbar ist,
und ein Paar proportionaler Befehlssignale 113 und 115,
die zur Steuerung der EHC-Ventile 53 bzw. 55 betätigbar sind.
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Ebenfalls
beinhaltet das Lenksystem zwei Wechselventile 117 und 119.
Das Wechselventil 117 überträgt das größere der
beiden Lastsignale von den EHC-Ventilen 53 und 55 als
ein Lastsignal 121, das einen der Eingänge in das Wechselventil 119 bildet,
während
der andere Eingang das Lastsignal 73 von der SCU 21 ist.
Der Ausgang des Wechselventils 119 ist ein Lastsignal 123,
das das größere der
beiden Lastsignale 73 und 121 ist. Das Lastsignal 123 wird
in einer Weise zurück
zu der Lastsignalkammer des lasterfassenden Prioritätsventils 15 übertragen, die
dem Fachmann wohlbekannt ist. Somit entspricht der Fluiddruckausgang
des Ventils 15 an der Leitung 27 dem größten Lastsignal,
das innerhalb des gesamten Lenksystems erfasst wird.
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Mit
dem Fluiddosierer 65 steht eine allgemein mit 125 bezeichnete
Messsensorbaugruppe in Wirkeingriff, die zu der ECU 25 ein
Signal 127 überträgt, das
repräsentativ
für die
Verdrängung
des Fluiddosierers 65 und genauer für die Verlagerung des außen verzahnten
Sterns 95 ist. Das Signal 127, das aus einem oder
aus mehreren Signalen bestehen kann, könnte ebenfalls so angesehen
werden, dass es repräsentativ
für die
Menge an durch den Fluiddosierer 65 geführte Fluid oder für bestimmte
andere Systemparameter repräsentativ
ist, was durch den in der ECU 25 verwendeten Steueralgorithmus
bestimmt wird. Die Messsensorbaugruppe 125 ist schematisch
in 1 und in axialem Querschnitt in den 3 und 4 gezeigt.
Im folgenden werden der Zweck des Erzeugens des Signals 127 und
dessen Verwendungsweise ausführlicher
beschrieben werden.
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Nun
hauptsächlich
auf die 4, jedoch auch in Zusammenhang
mit 3 Bezug nehmend, beinhaltet die Messsensorbaugruppe 125 einen
Gehäusebereich 129 und
ein Abdeckbauteil 131, das durch jede geeignete Anordnung
wie z. B. eine Mehrzahl von Bolzen oder Kopfschrauben 133 in
einer festen Beziehung relativ zu der Endplatte 81 gehalten wird.
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Die
Endplatte 81 bildet eine zentrale, sich axial erstreckende
Bohrung 135 aus und darin aufgenommen liegt eine Achsschenkellaufbuchse 137 vor, die
sich zu der rechten Seite in 4 hin und
nach außen
aus der Bohrung 135 heraus erstreckt. Innerhalb der Laufbuchse 137 ist
ein Kurbelbauteil 139 einschließlich eines kreisförmigen Flanschbereichs 141 an
dessen linkem Ende in 4 drehbar angeordnet. An dem
Flanschbereich 141 ist z. B. mittels eines Exzenterstifts 143 ein
allgemein zylindrischer Abstandshalter 145 befestigt, dessen
zylindrische Außenfläche vorzugsweise
in einer sehr engen Passbeziehung zu den Innenkeilen 97 steht.
Infolgedessen bewirkt eine Umlauf- und Drehbewegung des außen verzahnten
Sterns 95 innerhalb des stationären Rings 93 eine
Drehung des Kurbelbauteils 139 mit der Umlaufdrehzahl des
Sterns 95.
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An
dem rechten Ende des Kurbelbauteils 139 in 4 ist
ein kreisförmiges,
außen
verzahntes Bauteil 147 angeordnet, das mit dem Kurbelbauteil 139 durch
jede geeignete Anordnung wie z. B. eine Kopfschraube 149 drehfest
verbunden ist. Das Bauteil 147 umgebend liegt eine allgemein
ringförmige Zielscheibe 151 vor,
die in einem Keileingriff mit dem Bauteil 147 steht und
sich mit diesem dreht. Innerhalb des Gehäusebereichs 129 ist
jede geeignete Anordnung zum Erfassen der Drehung der Zielscheibe 151 angeordnet,
wobei die spezifischen Einzelheiten einer derartigen Erfassungsanordnung
kein wesentliches Merkmal der Erfindung bilden. Letztere ist dem
Fachmann wohlbekannt und wird daher im folgenden nur kurz beschrieben
werden. Lediglich beispielshalber kann die Zielscheibe 151 an
ihrer vorderen Seite (linke Seite in 4) zwei
ringförmige
konzentrische Muster aus abwechselnden magnetischen Nord- und Südpolen beinhalten.
Benachbart zu den magnetischen Mustern lägen mehrere Sensoren vor (wobei
in 4 ein einzelner Sensor 152 dargestellt ist),
die relativ zu dem Gehäusebereich 129 feststehen.
Jeder der Sensoren ist zur Auslesung eines der magnetischen Muster
ausgelegt, wobei die gesamte Anordnung aus Mustern und Lesesensoren
manchmal auch als eine Quadratur- und Indexanordnung bezeichnet
wird. Eine derartige Anordnung ermöglicht dem Fachmann eine Programmierung
der ECU 25 zwecks einer Erkennung der absoluten Stellung, der
relativen Bewegung und der Richtung des daran befestigten und sich
drehenden Bauteils (die Zielscheibe 151).
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Wie
im Abschnitt "Hintergrund
der Erfindung" erörtert wurde,
ist es in einem Lenksystem des Typs, auf den sich die vorliegende
Erfindung bezieht, häufig
vorteilhaft, ein Lenkrad-Positionssignal mit einer höheren Auflösung bereitzustellen,
als dies durch den konventionellen Lenkrad-Positionsensor 103, der
schematisch in 1 repräsentiert ist, typischerweise
bewerkstelligt wird. Lediglich beispielshalber weist der Stern 95 sechs
Außenzähne (Nocken)
auf, was am einfachsten in 5 ersichtlich
ist. Daher beträgt,
wann immer das Lenkrad W gedreht wird, die Drehzahl des Kurbelbauteils 139 das
Sechsfache der Drehzahl des Lenkrads W, wie dies auch für die Drehzahl
des Bauteils 147 und der Zielscheibe 151 zutrifft,
sodass die Auflösung
des durch die Messsensorbaugruppe 125 übertragenen Signals 127 um
einen Faktor 6 höher
als die Auflösung
des Signals 105 ist. Das Signal 127 fällt synchron
zu der Bewegung des Sterns 95 aus, kann jedoch aufgrund
der momentanen Ablenkung (relative Verlagerung) des Spulenventils 87 und
des Hülsenventils 89 einen
Phasenunterschied relativ zu der Bewegung des Lenkrads W aufweisen.
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Nun
hauptsächlich
auf die 5 Bezug nehmend ist eine alternative
Ausführungsform
der Erfindung illustriert, in der gleiche oder funktional äquivalente
Elemente wie die in der Ausführungsform
von 4 dargestellten Elemente die gleichen Bezugsziffern
tragen und zusätzliche
Elemente mit Bezugsziffern versehen sind, die die Zahl 152 übersteigen. Somit
beinhaltet die Messsensorbaugruppe das Kurbelbauteil 139 einschließlich des
Abstandsbauteils 145, das relativ zu dem Bauteil 139 exzentrisch
montiert ist, jedoch die gleiche Funktion wie in der Hauptausführungsform
hat, d. h. die Umlaufbewegung des Sterns 95 in eine Drehung
des Kurbelbauteils 139 mit einer Drehzahl zu übertragen,
die der Umlaufdrehzahl des Sterns 95 entspricht bzw. mindestens
repräsentativ
für sie
ist. Wie in der Hauptausführungsform ist
an dem Ende des Kurbelbauteils 139 entweder direkt oder
indirekt die Zielscheibe 151 befestigt.
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In
der Ausführungsform
von 5 liegt eine Sternwelle 153 vor, die
das Bauteil 139 umgibt und die sich axial durch die Bohrung 135 in
der Endplatte 81 hindurch erstreckt. An dem rückwärtigen Ende (rechtes
Ende in 5) der Sternwelle 153 ist
eine Indexscheibe 155 befestigt, die zwecks einer vereinfachten
Verpackung und Montage innerhalb einer ringförmigen Vertiefung in der Zielscheibe 151 aufgenommen
ist. Die vordere Oberfläche
der Indexscheibe 155 wird mit einem magnetischen Muster
ausgerüstet,
das für
den beabsichtigten Zweck, d. h. die Bestimmung der Drehstellung
des Sterns 95, geeignet ist. An dem vorderen Ende der Sternwelle 153 ist ein
Flanschbauteil 157 befestigt, das einen Schlitz 159 ausbildet.
Das Flanschbauteil wird während
des normalen Betriebs unmittelbar benachbart zu der rückwärtigen Oberfläche des
Gerotorsterns 95 angeordnet und der Schlitz 159 nimmt
einen Stift 161 auf (sichtbar nur in 6),
der sich axial von dem Stern erstreckt. Wenn der Stern infolgedessen
umläuft
und sich dreht, wird nur die Drehkomponente der Sternbewegung zu
der Sternwelle 153 übertragen
und die momentane Drehstellung der Indexscheibe 155 entspricht
daher der momentanen Drehstellung des Sterns 95 und der
annähernden
Position (plus oder minus der Ablenkung des Spulenventils und des
Hülsenventils)
des Lenkrads W. Die Verwendung der in 5 dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung bringt es daher mit sich, dass das Lenkrad-Positionssignal 105 ebenfalls
durch die Messsensorbaugruppe 125 generiert werden kann,
wodurch der Bedarf nach dem getrennten Lenkrad-Positionssensor 103, der
an oder in der Nähe
der Lenksäule
montiert ist, beseitigt wird.
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Für den Fachmann
auf dem Gebiet von Lenksystemen des Typs, auf den sich diese Erfindung
bezieht, versteht sich, dass es erwünscht ist, das Volumen an Fluidströmung durch
den Fluiddosierer 65 und den Lenkungsstellantrieb 19 so
gleich wie möglich
zu halten. Würde
jedoch die Steuerung der Menge an Ausgleichsfluid (Strom von der EHC-Ventilbaugruppe 23)
in Ansprechen auf die Erfassung der Lenkradstellung erfolgen, müssten viel größere Mengen
an Ausgleichsfluid zu oder von dem Stellantrieb 19 übertragen
werden, wodurch die Stabilität
des Systems verringert wird. Wie zuvor erwähnt übt ein Hinzufügen oder
Abziehen von Ausgleichsfluid einen Einfluss auf den Fluiddosierer 65 aus,
wodurch das Widerstandsdrehmoment an dem Lenkrad W erhöht oder
verringert wird. Mit der vorliegenden Erfindung und durch das Steuern
der Strömung
an Ausgleichsfluid in Ansprechen auf eine Erfassung der Menge an
Durchfluss durch den Fluiddosierer sowie der momentanen Stellung
des Sterns 95 hat sich gezeigt, dass die Menge an Kompensationsströmung in
großem
Umfang verringert wird, wodurch die Steuerbarkeit und das Bedienungsgefühl (Veränderungen
im Widerstandsdrehmoment an dem Lenkrad) des Systems verbessert
werden.