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Die
Erfindung betrifft hydrostatische Servolenksysteme für Straßen- und
Industriefahrzeuge, wie von der
US
5165496 bekannt.
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Die
Systeme weisen ein Hydraulikstellglied auf, welches angeordnet ist,
um in zwei einander entgegengesetzten Richtungen zu wirken, im Allgemeinen
in Form einer Zylinder-Kolbeneinheit mit einer Durchgangsstange,
die mit dem Lenkrahmen verbunden ist.
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Das
Hydraulikstellglied wird über
einen zylindrischen Verteiler versorgt, der von einer Pumpe gelieferte
kontrollierte Mengen zu dem Stellglied leitet und das das Stellglied
verlassende Fluid zum Entladen führt.
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Die
Menge des dem Stellglied zugeführtem Fluids
wird durch einen planetenartigen Spender gesteuert, dessen Rotor
mit dem Lenkrad verbunden ist. Der Verteiler nimmt drei Betriebspositionen
wahr, wobei in einer da von, in der sogenannten Neutralposition,
das von der Pumpe herrührende
druckbeaufschlagte Fluid direkt zum Entladen geführt wird, während in jeder der anderen
zwei das druckbeaufschlagte Fluid dem Hydraulikstellglied zugeführt wird, welches
die Lenkung in einer oder der entgegengesetzten Richtung steuert,
wobei das das Hydraulikstellglied verlassende Fluid zum Entladen
geführt wird.
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Der
Verteiler weist im Allgemeinen eine zylindrische Trommelform auf,
und weist zwei abgedichtet miteinander verbundene zylindrische Körper auf,
die in der Lage sind, unterschiedliche relative Winkelpositionen
einzunehmen.
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Der
Innenkörper
(die Spindel) ist axial hohl und ist mit dem Lenkrad des Fahrzeuges
verbunden.
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Der
allgemein als Trommel bekannte Außenkörper ist mittels elastischer
Einrichtungen, die auf anfängliche
geringe Drehungen begrenzt sind, und durch starre Einrichtungen über kleine
Drehungen hinaus drehbeweglich mit der Spindel verbunden.
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Beide
Körper
sind mit auf ihrer Oberfläche verteilten
Löchern
und Nuten versehen, die sich auf der Grundlage der relativen Winkelposition
zwischen der Spindel und der Trommel in gegenseitiger Übereinstimmung
befinden.
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Die
elastischen Einrichtungen halten die Trommel und Spindel in der
relativen Position, die der Neutralpo sition entspricht, während die
Betätigung des
Lenkrades die relative gegenseitige Position zwischen der Trommel
und der Spindel verändert,
um das Hydraulikfluid entsprechend den zwei unterschiedlichen Lenkrichtungen
entlang einer oder der anderen Richtung zu leiten.
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Die
Verbindung zwischen der Lenkradwelle und der Spindel ist starr,
während
diejenige zwischen der Spindel und der Trommel elastisch ist, mit
dem Ergebnis, dass die Betätigung
des Lenkrades eine Phasenverlagerung zwischen der Spindel und der Trommel
verursacht, die während
der Drehung des Lenkrades konstant aufrechterhalten wird, während dann,
wenn die Drehung des Lenkrades aufhört, die elastischen Einrichtungen
die Trommel und die Spindel in die Phase zurückführen.
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Das
dem Hydraulikstellglied zugeführte
Hydraulikfluid wird durch einen Planetenspender gemessen, dessen
Drehungen den Drehungen der Spindel, und somit den Drehungen des
Lenkrades entsprechen.
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Auf
diese Weise wird das Fluid weiterhin in gesteuerten Mengen dem Hydraulikstellglied
zugeführt,
welches die Lenkung betätigt,
während
das Lenkrad in einer oder der anderen Richtung gedreht wird, wobei
die Räder
fortfahren, die Richtung zu ändern.
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Wenn
jedoch das Lenkrad ortsfest gehalten wird, hört die gesteuerte Zufuhr zu
dem Hydraulikstellglied auf und die Räder behalten ihre gelenkte Position
bei.
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Bekannte
Vorrichtungen der zuvor erwähnten
Art weisen einen Nachteil auf, der in der Tatsache besteht, dass
das Lenkrad weitergedreht werden muss, um mit der Lenkung der Fahrzeugräder fortzufahren.
In dieser Hinsicht kehren die Trommel und die Spindel in die Phase
zurück,
wenn die Drehung des Lenkrades angehalten wird, und die Räder bleiben
in dem Lenkwinkel arretiert, den sie erreicht haben.
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Dieses
Betriebsverfahren ist während
solcher Fahrzeugbetriebsarten extrem unkomfortabel, bei denen nacheinander
sehr enge Lenkbewegungen in einer und der anderen Richtung vorzunehmen sind.
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Um
die Bewegungen zu bewirken, muss der Fahrer damit fortfahren, das
Lenkrad für
mehrere Umdrehungen in einer Richtung zu drehen, und es dann mit
derselben Anzahl von Umdrehungen sofort in die entgegengesetzte
Richtung drehen.
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Deshalb
besteht eine Forderung nach einer hydrostatischen Servolenkungsvorrichtung,
die neben der Bereitstellung des normalen Betriebes nach dem Stand
der Technik auch vollständige
Lenkbewegungen ermöglicht,
die durch moderate Drehungen des Lenkrades zu bewirken sind.
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Eine
Aufgabe dieser Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer
hydrostatischen Lenkvorrichtung, die zusätzlich zu dem normalen Betriebsmodus
auch ei nen weiteren Modus bietet, der eine vollständige Radlenkung
durch eine begrenzte Drehung des Lenkrades ermöglicht.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
hydrostatischen Servolenkvorrichtung, die es ermöglicht, dass das Lenken in
einer viel kürzeren
Zeit erfolgen kann, als dies bei dem normalen Betriebsmodus möglich ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
hydrostatischen Servolenkvorrichtung, welche die Lösung von
zwei Aufgaben sowohl bei sogenannten hydrostatischen Servolenkvorrichtungen
mit Mittelstellung mit gesperrtem Durchlauf, als auch bei hydrostatischen
Servolenkvorrichtungen mit Mittelstellung mit freiem Durchlauf ermöglicht und
in der Lage ist, in einem reaktiven oder nichtreaktiven Betriebsmodus
zu arbeiten.
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Die
nachfolgend beschriebene Erfindung betrifft eine hydrostatische
Servolenkvorrichtung mit Mittelstellung mit freiem Durchlauf, wobei
das Gesagte auch für
eine hydrostatische Servolenkvorrichtung mit Mittelstellung mit
gesperrtem Durchlauf mit den wenigen Abänderungen gilt, die Fachleuten
auf diesem Gebiet gut bekannt sind.
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Die
in diesem Patent erwähnten
Aufgaben werden gemäß der Erfindung
Kraft der in den Ansprüchen
definierten Merkmale gelöst.
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Die
baulichen und betriebsmäßigen Vorteile und
Merkmale der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung offensichtlich, die mittels eines nicht begrenzenden
Beispiels gegeben, und durch die Figuren der dazugehörigen Zeichnungen
veranschaulicht ist.
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1 ist
eine Seitenansicht der Trommel eines Drehverteilers gemäß der Erfindung.
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2 stellt
den Schnitt II-II von 1 dar.
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3 ist
eine Seitenansicht der Hohlspindel des Drehverteilers, der in die
Trommel von 1 einzusetzen ist, wobei die
gefrästen
Nuten zum Durchgang des Hydraulikfluids schematisch dargestellt sind.
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4 stellt
einen Schnitt durch die Erfindung dar.
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5 stellt
das Hydraulikschema der Erfindung dar.
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6 stellt
das Hydraulikschema einer Variante der Erfindung dar.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren weist die Erfindung eine äußere Trommel 100 auf,
die mit den folgenden Umfangsanordnungen von Durchgangslöchern versehen
ist, die bei jeder Anordnung abstandsgleich sind:
- – Eine erste
Anordnung von sechs ersten Löchern 101,
die sich in eine Umfangsnut 1 des Außengehäuses hinein öffnen, die
in 1 schematisch dargestellt ist, die mit einer ersten
Zufuhr von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid in Verbindung stehen;
- – eine
zweite Anordnung von zwölf
zweiten Löchern 104,
die einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen und mit ihrem
schmalen Ende der Spindel gegenüberliegen,
die vor einer Reihe von sieben abstandsgleichen Löchern 4 in
dem Gehäuse
liegen, die in 1 schematisch dargestellt sind,
und die mit den Flügeln
des Planetenspenders in Verbindung stehen;
- – eine
dritte Anordnung von sechs dritten Löchern 105, die sich
in eine Umfangsnut 5 des Außengehäuses öffnen, die in 1 schematisch
dargestellt sind, die mit der 301' der zwei Kammern 301', 302' des Hydraulikstellgliedes 800 in
Verbindung stehen, welches die Rechtslenkung steuert (5);
- – eine
vierte Anordnung von sechs vierten Löchern 106, die sich
in eine Umfangsnut 6 des Außengehäuses öffnen, die in 1 schematisch dargestellt
sind, die mit der 302' der
zwei Kammern 301', 302' des Hydraulikstellgliedes 800 in Verbindung
stehen, welches die Linkslenkung steuert (5);
- – eine
fünfte
Anordnung von sechs fünften
Löchern 101', die sich in
eine Umfangsnut 1' des
Außengehäuses öffnen, die
in 1 schematisch dargestellt sind, die mit einer
zweiten Zufuhr von druckbeaufschlagtem Fluid in Verbindung stehen.
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Innerhalb
der Trommel 100 ist eine Hohlspindel 200 positioniert,
die verschiedene Reihen von gefrästen
Längsnuten 201 mit
solcher Länge
und solcher Verteilung aufweist, dass sie das Hydraulikschema und
den Betrieb der Vorrichtung in Übereinstimmung
mit dem Schema von 5 wiedergibt.
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In 4 ist
ein Gesamtschnitt durch die Vorrichtung dargestellt, wobei die Trommel 100 sichtbar ist,
und die Spindel 200 rechts in der Figur einen Kerbverbinder 202 für die Lenkradwelle
(nicht dargestellt) und eine Pendelstange 300 aufweist,
welche die Lenkradwelle mit dem Planetenrotor 400 verbindet.
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Zwischen
der Spindel 200 und der Trommel 100 ist das gewöhnliche
elastische Zugsystem positioniert.
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Die
gesamte Baugruppe ist innerhalb eines Gehäuses 500 eingeschlossen,
in dem die Nuten 5, 6, 1' und 4 sichtbar sind,
die auf die beschriebene Art und Weise mit der Reihe von Löchern der
Trommel 100 verbunden sind.
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Zwischen
dem Planetenrotor 400 und der Abdeckung 501 des
Gehäuses 500 ist
eine Platte 402 vorhanden, die auf einer Seite auf dem
Rotor ruht und auf der entgegengesetzten Seite einem Hohlraum 403 gegenüberliegt,
der Hydraulikfluid enthält
und durch die Rohrleitung 612 mit dem Systemkreislauf verbunden
ist, wie in dem Hydraulikschema von 5 dargestellt.
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In 5 stellt
das Hydraulikschema die Vorrichtung in der Neutralposition dar,
d. h. mit dem ortsfesten Lenksystemstellglied 800.
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Die
Rohrleitung 600 ist mit der Quelle von druckbeaufschlagtem
Hydraulikfluid verbunden, wobei eine Rohrleitung 610 davon
abzweigt, um ein Schieberventil 700 zu versorgen, welches
sich unter normalen Bedingungen in der in 5 dargestellten Position
befindet, um die Rohrleitung 610 geschlossen zu halten.
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Das
Ventil 700 ist in der Nähe
des Lenkrades des Fahrzeuges positioniert, auf dem die Servolenkvorrichtung
angebracht ist, so dass es für
den Fahrer so handlich ist, dass er es betätigen kann, ohne seine Hände von
dem Lenkrad zu nehmen.
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Die
Rohrleitung 600 tritt über
das Gehäuse 500 in
die Servolenkvorrichtung ein und steht mit der Entladerohrleitung 601 über die
Kanäle
in der Trommel 100 und der Spindel 200 in Verbindung.
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Die
Abzweigrohrleitung 610 versorgt über das Ventil 700 eine
Rohrleitung 611, die sich selbst in zwei Rohrleitungen 612 und 613 verzweigt.
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Die
Rohrleitung 612 führt
zu der Kammer 403 (4) der Servolenkvorrichtung,
während
die Rohrleitung 613 zu dem Verteiler 100, 200 führt, und in
der veranschaulichten Konfiguration geschlossen ist.
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Das
Betriebsverfahren der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Zum
Betrieb der Servolenkvorrichtung im Normalmodus dreht der Fahrer
lediglich das Lenkrad im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn,
um nach rechts oder links zu fahren.
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Während er
fortfährt,
das Lenkrad zum Beispiel gegen den Uhrzeigersinn zu drehen, bleiben
die Trommel und die Spindel in der Phase verlagert, um die Verteilung
aktiv zu halten.
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In
dieser Situation versorgt das von der Rohrleitung 600 herrührende druckbeaufschlagte Hydraulikfluid
den Rotor 400, der es durch Drehen an die Rohrleitung 301/302 ausgibt,
die das Stellglied 800 versorgt, um die rechten/linken
Räder zu
steuern.
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Wenn
der Fahrer wünscht,
mit dem Lenken der Räder
fortzufahren, wobei er das Lenkrad ortsfest hält, betätigt er das Ventil 700,
so dass es die nicht dargestellte Position einnimmt, in der druckbeaufschlagtes
Fluid auch der Rohrleitung 611 zugeführt wird.
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Das
Fluid geht durch die Rohrleitung 612 hindurch, um die Kammer 403 mit
Druck zu beaufschlagen, wo es die Scheibe 402 gegen den
Rotor 400 drückt,
um ihn zu arretieren.
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Unter
diesen Bedingungen wird die Trommel 100 über den
Rotor 400, die Stange 300 und einen nicht dargestellten
Verbindungsstift gebremst, wobei der auf die Spindel 200 einwirkende
Befehl das Stellglied nur durch die Rohrleitung 613 versorgt
hält, ohne
von dem Rotor bestimmt zu werden, der ortsfest bleibt.
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Wenn
der unbestimmte Durchsatz der Rohrleitung 613 den durch
den Rotor hindurchgehenden überschreitet,
erhöht
sich die Radlenkgeschwindigkeit.
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Um
zu dem normalen Betriebsmodus zurückzukehren, muss das die Rohrleitung 611 schließende Ventil
lediglich freigegeben werden, wodurch die Rohrleitungen 612 und 613 geschlossen
werden, der Rotor freigegeben wird, und das Fluid nur über den
Rotor dem Stellglied zugeführt
wird.
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In 6 ist
eine Variante der Erfindung dargestellt, die sich von der bereits
beschriebenen Ausführungsform
durch das Vorhandensein eines zweiten Ventils 701 unterscheidet,
welches mit dem Ventil 700 identisch, und mit demselben
in Reihe verbunden ist.
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Die
zwei Ventile 700 und 701 werden mittels derselben
nicht dargestellten Steuerung betätigt, die in der Nä he des Lenkrades
des Fahrzeuges positioniert ist, auf dem die Servolenkvorrichtung
angebracht ist, so dass der Fahrer es bedienen kann, ohne seine
Hände von
dem Lenkrad zu nehmen.
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Durch
das Vorhandensein von zwei Ventilen wird das Risiko unerwünschter
Lenkbewegungen verringert, wenn eines der zwei Ventile 700 und 701 zufällig geöffnet bleibt.
In einem solchen Fall wird das andere Ventil in der Tat in die Entladeposition
eingestellt.