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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidsteuergeräte und genauer
auf Fluidsteuergeräte vom
statischen Lastsignaltyp.
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Über viele
Jahre hinweg sind Hydraulikkreisläufe mit einem Vermögen zur "Lasterfassung" versehen worden,
wobei die primäre
Steuervorrichtung (typischerweise ein Ventil) des Kreislaufs mit
einer Primärstromsteueröffnung versehen
wird und die Vorrichtung ein Lastsignal von einer vorbestimmten
im Allgemeinen stromab von der Primärstromsteueröffnung befindlichen
Stelle in der Vorrichtung überträgt. Anschließend wird
das Lastsignal zur Steuerung einer Vorrichtung wie z.B. einer Pumpe
mit variabler Verdrängung
verwendet, sodass der Fluidausgang der Pumpe gemäß den Änderungen in dem Lastsignal
variiert. Die Lasterfassungstechnologie ist insbesondere in Hydraulikkreisläufen nützlich und
kommerziell erwünscht,
die in Fahrzeugen verwendet werden und wo die primäre Vorrichtung
zur Erzeugung des Lastsignals eine hydrostatische Servolenkvorrichtung
ist, die auch als ein Fluidsteuergerät oder eine Lenksteuereinheit
(SCU) bezeichnet wird.
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Vor
der Einführung
der Lasterfassungstechnologie waren die Lastsignale typischerweise "statischer" Natur, d.h. dass
keine tatsächliche
Fluidströmung
in dem Lastsignalkreislauf vorhanden war, sondern dass stattdessen
das erfasste Lastsignal lediglich ein statischer Druck war. Für eine Verbesserung der
Ansprechzeit von Hydraulikkreisläufen
und von den verschiedenen Komponenten des Kreislaufs entwickelten
daraufhin Fachleute die Technologie "dynamischer" Lastsignale, bei der unter Druck stehendes Fluid
kontinuierlich in den Lasterfassungskreislauf übertragen wird, und bei der
das dynamische Signalfluid typischerweise mit dem Hauptströmungsweg stromab
von der Hauptsteueröffnung
für variable Ströme wieder
zusammengeführt
wird. Ein Beispiel eines Systems dynamischer Lastsignale ist in US-A-4 620 416 illustriert
und beschrieben.
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Obgleich
die Technologie und Vorrichtungen dynamischer Lastsignale ein weit
verbreiteter kommerzieller Erfolg waren und ihre Leistungsfähigkeit äußerst zufrieden
stellend ausfiel, liegen häufig
Anwendungen für
Lasterfassungsvorrichtungen vor, bei denen ein Versehen der Vorrichtung
mit einem Dynamiksignalvermögen
keine realisierbare Option ist. Wenn beispielsweise in dem Fall
einer Lasterfassungs-SCU
die SCU ein Teil eines Fahrzeughydraulik-Gesamtsystems sein soll,
das als seine Quelle eine Lasterfassungspumpe aufweist und eine
Anzahl an statischen Lastsignalvorrichtungen beinhaltet, muss die
SCU ebenfalls eine Vorrichtung mit statischen Lastsignalen sein.
Allerdings kann es in vielen derartigen Situationen der Fall sein,
dass der Fahrzeug-OEM-Hersteller in einigen seiner Fahrzeugen Vorrichtungen
mit dynamischen Lastsignalen verwendet, wobei er von den in seinen
Fahrzeugen verwendeten Hydraulikkreisläufen einen bestimmten Leistungsgrad
(und insbesondere eine bestimmte Ansprechzeit) erwartet. Wenn der
OEM-Hersteller daher (der oben erwähnten Gründe halber) eine Vorrichtung
vom statischen Signaltyp verwenden muss, fällt deren Leistungsfähigkeit
wahrscheinlich geringer als vom OEM-Hersteller erwartet aus.
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Allerdings
ist durch den Anmelder der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang
mit der Entwicklung der vorliegenden Erfindung festgestellt worden,
dass in bestimmten Hydraulikkreisanwendungen eine SCU mit statischen
Lastsignalen von ihrer Neutralstellung aus den gesamten Weg bis
zu einer Stellung maximaler Verlagerung verlagert werden kann, bevor
sich der Lastsignaldruck in dem Kreislauf (und der Steuerung der
Pumpe) auf einen Druckpegel aufbaut, der ausreicht, damit die Pumpe
diejenige Fluidströmungsmenge
bereitstellen kann, welche für den
Betrieb des Lenkkreises erforderlich ist. Wenn das oben beschriebene
Szenario auftritt, führt
ein großer
Teil der Lenkbemühungen
und -bewegungen des Lenkrads durch den Fahrzeugführer nicht zu irgendwelchen
wesentlichen Lenkvorgängen
der gelenkten Räder,
was sich für
den Fahrzeugführer
als ein mindestens momentaner Verlust an Lenkvermögen darstellt.
Der Fahrzeugführer
würde das
Lenkrad drehen und die SCU-Ventilanordnung würde sich soweit zu einer vollständigen Ventilverlagerung
(Ablenkung) hin bewegen, bis der mechanische Anschlag in Eingriff
treten würde.
Daraufhin würde
der Fahrzeugführer
für einen
kurzen Zeitraum nur über
eine manuelle Lenkung verfügen.
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Eine
mögliche
und augenscheinlich offenbare Lösung
für das
oben beschriebene Problem der langen Ansprechzeit in einem statischen
Lasterfassungskreislauf besteht einfach in einer Erhöhung des durch
die Pumpe erzeugten "Bereitschaftsdrucks". Dies kann auf mehreren
beliebigen Wegen erfolgen, wobei eine einfache Möglichkeit in der Erhöhung der Federkraft
in der Strömungs-
und Druckausgleichsvorrichtung der Pumpe besteht, welche den Strömungs- und
Druckausgang von der Pumpe bestimmt, wenn der durch die Pumpe gespeiste
Kreislauf keinerlei Strömung
bedarf (d.h. dass lediglich eine "Bereitschafts"-Bedingung vorliegt). Allerdings wurde
in Zusammenhang mit der Entwicklung der vorliegenden Erfindung bestimmt,
dass eine einfache Erhöhung
des Bereitschaftsdrucks der Pumpe die Ansprechzeit der SCU nicht
nennenswert verbesserte.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines verbesserten Fluidsteuergeräts vom statischen Signaltyp
mit einer im Vergleich zu statischen Signalsteuergeräten vom
Stand der Technik wesentlich verbesserten Ansprechzeit.
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Die
obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung
eines Fluidsteuergeräts
gelöst,
das zur Steuerung des Fluidstroms aus einer Quelle von unter Druck
stehendem Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung betätigbar ist,
wobei die Fluidquelle eine auf Druck ansprechende Anordnung für eine variierende
Zufuhr von Fluid zu dem Steuergerät in Ansprechen auf Änderungen
in einem statischen Lastsignal aufweist. Das Steuergerät umfasst
eine Gehäuseanordnung, die
einen Einlassanschluss zur Verbindung mit der Fluidquelle, einen
Steuerfluidanschluss zur Verbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung,
einen Fluidrücklaufanschluss
zur Verbindung mit einem Reservoir, sowie einen Lastsignalanschluss
zur Verbindung mit der auf Druck ansprechenden Anordnung ausbildet.
Die Ventilanordnung ist in der Gehäuseanordnung angeordnet und
bestimmt eine Neutralstellung und eine Arbeitstellung, die für eine Fluidverbindung
von dem Einlassanschluss zu dem Steuerfluidanschluss sorgt. Die
auf Druck ansprechende Anordnung für die variierende Zufuhr von
Fluid wird hinsichtlich der Bereitstellung eines vorbestimmten Bereitschaftsdrucks
der Quelle von unter Druck stehendem Fluid ausgewählt. Die
Ventilanordnung bildet eine variable Lasterfassungsdrainageöffnung aus,
die eine Verbindung von dem Lastsignalanschluss zu dem Fluidrücklaufanschluss
herstellt, wobei die Lasterfassungsdrainageöffnung einen maximalen Strömungsquerschnitt
aufweist, wenn sich die Ventilanordnung in der Neutralstellung befindet,
und einen abnehmenden Strömungsquerschnitt,
wenn die Ventilanordnung von der Neutralstellung zu der Arbeitstellung
hin verlagert wird.
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Das
verbesserte Fluidsteuergerät
ist durch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung eine variable
Lasterfassungsverstärkungsöffnung bestimmt, die
von dem Einlassanschluss zu dem Lastsignalanschluss verläuft. Die
Lasterfassungsdrainageöffnung ist
relativ zu der Lasterfassungsverstärkungsöffnung derart bemessen, dass
das statische Lastsignal so generiert wird, dass es eine vorbestimmte
Beziehung zu dem vorbestimmten Bereitschaftsdruck der Quelle von
unter Druck stehendem Fluid hat.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Hydraulikschema eines hydrostatischen Servolenkystems vom statischen
Lasterfassungstyp einschließlich
eines gemäß der vorliegenden
Erfindung angefertigten Fluidsteuergeräts.
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2 ist
ein fragmentarischer Grundriss des primären Ventilgliedes des schematisch
in 1 dargestellten Fluidsteuergeräts einschließlich der
vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein fragmentarischer Grundriss des nachlaufenden Ventilgliedes des
schematisch in 1 dargestellten Fluidsteuergeräts und im
gleichen Maßstab
wie in 2.
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4 ist
eine weiter vergrößerte fragmentarische Überlagerungsansicht
der primären
und nachlaufenden Ventilglieder in ihrer Neutralstellung einschließlich eines
fragmentarischen Querschnitts des Gehäuses des Steuergeräts.
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5 ist
eine fragmentarische Überlagerungsansicht ähnlich zu 4 und
im gleichen Maßstab
wie in 4, wobei jedoch die Ventilglieder um ein gewisses
Maß zu
einer Arbeitstellung hin verlagert sind.
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6 ist
ein Graph der Öffnungsfläche gegenüber der
Ventilverlagerung, der einen wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung
illustriert.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen
beabsichtigen, ist 1 ein Hydraulikschema eines
hydrostatischen Fahrzeugservolenkystems einschließlich eines
gemäß der vorliegenden
Erfindung gefertigten Fluidsteuergeräts. Das Fahrzeughydrauliksystem umfasst
eine Quelle von unter Druck stehendem Fluid, die in 1 als
eine Lasterfassungspumpe 11 dargestellt ist und welche
einen allgemein mit 13 bezeichneten Durchfluss- und Druckausgleichsabschnitt
aufweist, der im folgenden und in den beiliegenden Ansprüchen auch
als eine "auf Druck
ansprechende Anordnung" zum
Variieren der Zufuhr von Fluid bezeichnet wird. Der Einlass der
Pumpe 11 ist mit einem Systemreservoir 15 verbunden.
Wie für den
Fachmann wohlbekannt ist der Fluiddruckausgang der Pumpe 11 sowohl
in Ansprechen auf Änderungen
in dem in einer Ausgangsleitung 17 vorliegenden Ausgangsdruck
der Pumpe selbst wie in Ansprechen auf ein statisches Lastsignal 19,
das die Nachfrage des Systems für einen
Durchfluss darstellt, variabel.
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Immer
noch hauptsächlich
auf 1 Bezug nehmend beinhaltet das Fahrzeughydrauliksystem ein
allgemein mit 21 bezeichnetes Fluidsteuergerät, das den
Fluidstrom von der Pumpe 11 durch die Ausgangsleitung 17 zu
zwei Lenkzylindern 23 steuert. Obgleich in 1 zwei
Lenkzylinder 23 dargestellt sind, versteht sich für den Fachmann,
dass dieser Umstand für
die vorliegende Erfindung nicht wesentlich ist. Das Fluidsteuergerät 21,
das nachfolgend ausführlicher
beschrieben werden wird, kann von dem allgemeinen Typ sein, der
in der oben angeführten
Patentschrift US-A-4 620 416 sowie in der ebenfalls auf den Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragenen
Patentschrift US-A-5 136 844, die hier als Referenz dient, illustriert
und beschrieben ist. Für den
Fachmann versteht sich, dass das gesamte Fahrzeughydrauliksystem
typischerweise weitere Vorrichtungen (Motoren, Zylinder usw.) aufweisen würde, die
jeweils durch ihr eigenes Ventil oder durch eine andere Steuervorrichtung
gesteuert werden würden,
und wie im Abschnitt" Hintergrund
der Erfindung" erläutert würde sich
die vorliegende Erfindung insbesondere in einem Hydrauliksystem,
indem jede dieser weiteren Vorrichtungen vom statischen Lastsignaltyp
ist, als besonders vorteilhaft erweisen.
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Innerhalb
des Fluidsteuergeräts 21 ist
eine allgemein mit 25 gekennzeichnete Ventilanordnung des
Steuergeräts
angeordnet, die von ihrer in 1 dargestellten
Neutralstellung (N) aus zu entweder einer Rechtsdrehstellung (R)
oder zu einer Linksdrehstellung (L) bewegt werden kann, wobei für die Zwecke
der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen jede
dieser Stellungen als eine "normale
Arbeitstellung" betrachtet
wird. Wenn sich die Ventilanordnung 25 des Steuergeräts entweder
in der Rechtsdrehstellung (R) oder in der Linksdrehstellung (L)
befindet, strömt
unter Druck stehendes Fluid von der Pumpe 11 durch die
Ausgangsleitung 17 zu einem Fluideinlassanschluss 27,
anschließend
durch die Ventilanordnung 25 des Steuergeräts und danach durch
einen Fluiddosierer 29, dessen eine Funktion in der Messung
(Dosierung) der geeigneten Fluidmenge besteht, die zu den Lenkzylindern 23 übertragen
werden soll. Wie für
den Fachmann wohlbekannt besteht die andere Funktion des Fluiddosierers 29 darin,
mittels eines allgemein mit 31 gekennzeichneten mechanischen
Nachlaufmechanismus der Ventilanordnung 25 des Steuergeräts eine
Nachlaufbewegung zu verleihen, sodass die Ventilanordnung 25 des
Steuergeräts
in ihre Neutralstellung (N) zurückgeführt wird,
nachdem die erwünschte
Fluidmenge zu den Lenkzylindern 23 übertragen worden ist.
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Das
dosierte Fluid strömt
nach seinem Durchfluss durch den Fluiddosierer 29 erneut
durch die Ventilanordnung 25 des Steuergeräts und anschließend zu
einem Steuerfluidanschluss (Zylinderanschluss) 33. Von
dem Steuerfluidanschluss 33 fließt das dosierte Fluid zu den
Lenkzylindern 23, wodurch die erwünschte Verlagerung der Zylinder 23 bewerkstelligt
wird, was zu einer Rechtsdrehung führt. Von den Lenkzylindern 23 ausgestoßenes Fluid fließt zu einem
Steuerfluidanschluss 35 und von dort durch die Ventilanordnung 25 des
Steuergeräts
zu einem Rücklauffluidanschluss 37 und
anschließend
zu dem Systemreservoir 15.
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Ebenfalls
umfasst das Fluidsteuergerät 21 einen
Lastsignalanschluss 39, durch welchen das statische Lastsignal 19 von
der Ventilanordnung 25 des Steuergeräts zurück zu dem Durchfluss- und Druckausgleichsabschnitt 13 der
Pumpe 11 übertragen
wird.
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Ventilanordnung 25 des
Steuergeräts
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Nun
hauptsächlich
auf die 2 und 3 Bezug
nehmend ist ersichtlich, dass die Ventilanordnung 25 des
Steuergeräts
in der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielshalber ein primäres Ventilglied 41 (siehe 2,
auch als eine "Spule" bezeichnet) und
ein nachlaufendes Ventilglied 43 umfasst (siehe 3,
auch als eine "Hülse" bezeichnet). Im
Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung sei darauf hingewiesen,
dass viele der Anschlüsse
und Durchlässe
symmetrisch mit Bezug auf eine zentrale Bezugsebene RP angeordnet
sind, wobei solche Elemente durch eine Bezugsziffer gekennzeichnet
werden, auf die entweder ein L oder ein R folgt, um anzuzeigen,
ob sich das jeweilige Element physikalisch entweder auf der linken
oder auf der rechten Seite der Bezugsebene RP befindet. Andererseits
weisen bestimmte Elemente kein entsprechendes Element auf, das bezüglich der
Bezugsebene RP gegenüberliegend
angeordnet ist, wobei solche Elemente durch die alleinige Verwendung
einer Bezugsziffer gekennzeichnet werden. Für den Fachmann sollte sich
verstehen, dass die Grundrisse und Überlagerungsansichten der 2 bis 5 beabsichtigen,
hauptsächlich
die Grenzfläche
zwischen der Spule 41 und der Hülse 43 darzustellen,
und infolgedessen können
möglicherweise
nicht alle der unterschiedlichen Merkmale gezeigt sein, die an der Außenfläche der
Hülse 43 vorhanden
sind.
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Nun
hauptsächlich
auf 2 Bezug nehmend bildet die Spule 41 zwei
Umfangsdosiernute 45L und 45R aus, die mit ungefähr dem gleichem
Abstand zu und gegenüberliegend
um die Bezugsebene RP herum angeordnet sind. In Fluidverbindung
mit der Dosiernut 45L steht ein Paar Druckdurchlässe 47L und
in Fluidverbindung mit der Dosiernut 45R steht ein Paar
Druckdurchlässe 47R.
Ebenfalls steht ein Paar Arbeitsdurchlässe 49L mit der Dosiernut 45L in
Fluidverbindung, und in Fluidverbindung mit der Dosiernut 45R steht
ein Paar Arbeitsdurchlässe 49R.
Zusätzlich
zu den oben beschriebenen Nuten und Durchlässen, die an der Außenfläche der
Spule 41 ausgebildet sind, bildet die Spule ebenfalls eine Mehrzahl
von Stiftöffnungen 51 aus,
die mit dem Inneren der Spule 41 in Fluidverbindung stehen.
Wie für
den Fachmann wohlbekannt nehmen die Stiftöffnungen 51 gegenüberliegende
Teile eines (hier nicht dargestellten) diametral ausgerichteten
Stifts auf, der einen Teil des Nachlaufmechanismus 31 bildet.
An der Außenfläche der
Spule 41 ist eine Mehrzahl von Tankdurchlässen 53L vorgesehen,
wobei zwei dieser Durchlässe
mit den Öffnungen 51 in
Verbindung stehen, während
die anderen beiden Durchlässe
mit einem Paar Federöffnungen 55 in
Verbindung stehen, deren Funktion für den Fachmann wohlbekannt
ist und die ebenso mit dem Inneren der Spule 41 in Verbindung
stehen. Ebenfalls ist an der Außenfläche der Spule 41 eine
Mehrzahl von Tankdurchlässen 53R ausgebildet,
deren rechte Enden mit dem Inneren der Spule 41 in Verbindung
stehen, wie dies auch für
die Stiftöffnungen 51 und
die Federöffnungen 55 zutrifft.
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Die
Hülse 43 bildet
eine Mehrzahl von Druckanschlüssen 57 aus,
die dazu angeordnet sind, mittels einer ringförmigen Nut 59 (siehe 4 und 5),
die durch ein Gehäuse
H des Fluidsteuergeräts 21 ausgebildet
ist, mit dem Einlassanschluss 27 in kontinuierlicher Fluidverbindung
zu stehen. In Fluidverbindung mit der ringförmigen Nut 59 stehen ebenfalls
zwei Sätze
von Strömungsverstärkungsanschlüssen 58,
die dem Fachmann im Allgemeinen wohlbekannt sind und welche für die vorliegende
Erfindung nicht wesentlich sind. Die Funktion der Strömungsverstärkungsanschlüsse 58,
die für
die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind, wird nachfolgend
nicht ausführlich
beschrieben werden.
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In
gleichem Abstand und gegenüberliegend zu
der Bezugsebene RP angeordnet liegt eine Mehrzahl von Dosieranschlüssen 61L und
eine Mehrzahl von Dosieranschlüssen 61R vor,
wobei die Dosieranschlüsse 61L mit
der Dosiernut 45L in Fluidverbindung stehen und die Dosieranschlüsse 61R mit
der Dosiernut 45R in Fluidverbindung stehen. Die Dosieranschlüsse 61L und 61R sind
für eine
kommutierende Fluidverbindung mit Bohrungen 62L und 62R vorgesehen,
die auf eine dem Fachmann wohlbekannte Art und Weise mit dem Fluiddosierer 29 in
Fluidverbindung stehen. In gleichem Abstand und gegenüberliegend
zu der Bezugsebene RP sind Sätze von
Betriebsanschlüssen 63L und
Sätze von
Betriebsanschlüssen 63R vorgesehen.
Jeder der Betriebsanschlüsse 63L steht
mit dem Steuerfluidanschluss 35 in kontinuierlicher Fluidverbindung,
während
jeder der Betriebsanschlüsse 63R mit
dem Fluidsteueranschluss 33 in kontinuierlicher Fluidverbindung
steht, und zwar auf eine dem Fachmann inzwischen wohlbekannte Art
und Weise, die hier nicht weiter ausführlich illustriert oder beschrieben
werden wird.
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Das
in Zusammenhang mit den 2 und 3 soweit
Gesagte ist auf dem Gebiet von Fluidsteuergeräten bereits Stand der Technik
und wird in Zusammenhang mit der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung
hier nur knapp beschrieben werden. Erneut hauptsächlich auf die 2 und 3 Bezug nehmend
wird nun ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung erläutert werden.
An der Außenfläche der
Spule 41 sind ein axial ausgerichteter Lasterfassungsverstärkungsschlitz 71 und
ein Paar allgemein mit 73 gekennzeichnete Lasterfassungsdrainageschlitze
angeordnet. Nun hauptsächlich
auf 4 Bezug nehmend umfasst jeder Lasterfassungsdrainageschlitz 73 einen
relativ engeren Schlitzbereich 75 und einen relativ breiteren
Schlitzbereich 77. Der Schlitzbereich 77 beinhaltet
einen Drainageanschluss 79, der eine Verbindung von dem
Drainageschlitz 73 zu dem Inneren der Spule 41 herstellen kann.
Wie für
den Fachmann wohlbekannt steht das innerhalb der Spule 41 vorliegende
Fluid mit dem Systemreservoir 15 in einer relativ unbegrenzten
Fluidverbindung.
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Nun
hauptsächlich
auf die 3 und 4 Bezug
nehmend umfasst das Gehäuse
H des Fluidsteuergeräts 21 eine
ringförmige
Nut 81, die mit dem Lastsignalanschluss 39 in
Fluidverbindung steht. Die ringförmige
Nut 81 könnte
auch an der Außenfläche der
Hülse 43 ausgebildet
werden, wobei das funktionelle Ergebnis das gleiche wäre, aber
da in den hier bereitgestellten Ansichten die Außenfläche der Hülse 43 nicht dargestellt
ist, wird die Nut 81 als in dem Gehäuse H angeordnet dargestellt.
Die Hülse 43 bildet mindestens
einem Anschluss 83 aus (siehe 3), der
zur Übertragung
eines Lastdrucksignals von dem Hauptfluidweg des Fluidsteuergeräts 21 zu
der ringförmigen
Nut 81 und von dort zu dem Lastsignalanschluss 39 auf
eine dem Fachmann wohlbekannte Weise angeordnet ist. Ebenfalls bildet
die Hülse 43 einen
Verstärkungsanschluss 85 aus,
der wie am besten in 4 ersichtlich, mit der ringförmigen Nut 59 in
offener Verbindung steht und daher das gleiche unter Druck stehende
Fluid wie die Druckanschlüsse 57 empfängt. Axial
zu dem Verstärkungsanschluss 85 benachbart
befindet sich ein Verstärkungsanschluss 87,
der als in Fluidverbindung mit der ringförmigen Nut 81 stehend
vorgesehen ist und wobei die Funktion der Verstärkungsanschlüsse 85 und 87 nachfolgend
erläutert
werden wird. Schließlich
bildet die Hülse 43 einen
Drainageanschluss 89 aus, der ebenfalls als in kontinuierlicher
Fluidverbindung mit der ringförmigen
Nut 81 stehend angeordnet ist.
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Nun
hauptsächlich
auf 4 in Zusammenhang mit 6 Bezug
nehmend ist ersichtlich, dass wenn sich die Spule 41 und
die Hülse 43 in
ihrer Neutralstellung relativ zueinander (in der Neutralstellung (N)
wie in 1 gezeigt) befinden, jeder der Verstärkungsanschlüsse 85 und 87 direkt über dem
Lasterfassungs verstärkungsschlitz 71 zentriert
wird. Gleichzeitig wird der Drainageanschluss 89 über dem
engeren Schlitzbereich 75 des Lasterfassungsdrainageschlitzes 73 zentriert
und steht mit diesem in Fluidverbindung. Wenn sich daher die Spule 41 und die
Hülse 43 in
der in 4 dargestellten Neutralstellung befinden, wird
unter Druck stehendes Fluid von dem Einlassanschluss 27 durch
den Verstärkungsanschluss 85 in
den Lasterfassungsverstärkungsschlitz 71 übertragen,
und anschließend
strömt
das unter Druck stehende Fluid wie weiter oben beschrieben durch
den Verstärkungsanschluss 87 in
die ringförmige
Nut 81. Somit wirken die kumulative Überlappung der Verstärkungsanschlüsse 85 und 87 und
der Verstärkungsschlitz 71 zur
Ausbildung einer äquivalenten
variablen Lasterfassungsverstärkungsöffnung 91 zusammen
(siehe 6). Wie am einfachsten an Hand eines Vergleichs
der 4 und 5 ersichtlich verfügt die variable
Verstärkungsöffnung 91 dann über einen
maximalen Strömungsquerschnitt,
wenn sich die Spule und die Hülse
in der Neutralstellung von 4 befinden,
jedoch verringert sich, wenn der Fahrzeugführer das (hier nicht dargestellte)
Lenkrad zu drehen beginnt, durch die Verlagerung der Spule 41 relativ
zu der Hülse 43 die
Fläche
an Überlappung der
Verstärkungsanschlüsse 85 und 87 relativ
zu dem Verstärkungsschlitz 71 so
weit, bis eine Verlagerung erreicht ist (5), in der
die variable Verstärkungsöffnung 91 geschlossen
wird (bzw. einen Strömungsquerschnitt
von Null hat). Wie am einfachsten aus 6 ersichtlich
schließt
sich die Öffnung 91 in der
vorliegenden Ausführungsform
bei einer Ventilverlagerung von etwa 2,6 Grad.
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Ähnlich dazu
wirken die Fläche
an Überlappung
des Drainageanschlusses 89 und der engere Schlitzbereich 75 (der
wie zuvor beschrieben durch den Drainageanschluss 79 einen
Ablauf zu dem Tank bildet) zusammen, um eine allgemein mit 93 gekennzeichnete
variable Lasterfassungsdrainageöffnung auszubilden.
Wie am einfachsten anhand eines Vergleichs der 4 und 5 ersichtlich
hat die variable Drainageöffnung 93 ebenfalls
ihren maximalen Strömungsquerschnitt,
wenn sich die Spule 41 und die Hülse 43 in ihrer Neutralstellung
befinden, und der Strömungsquerschnitt
nimmt ab, wenn die Ventilanordnung 25 des Steuergeräts von der
Neutralstellung (N in 1) zu einer Rechtsdrehstellung
(R in 1), wie in 5 dargestellt,
hin verlagert wird. Obgleich für
die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, wird es als bevorzugt
erachtet, dass sich die variable Drainageöffnung 93 zur gleichen
Zeit schließt (einen
Strömungsquerschnitt
von Null hat), wenn sich die variable Verstärkungsöffnung 91 schließt. Somit
schließen
sich in der vorliegenden Ausführungsform
beide variable Öffnungen 91 und 93 bei etwa
2,6 Grad.
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Wie
am besten aus 2 ersichtlich, liegen zwei durch
die Spule 41 ausgebildete Lasterfassungsdrainageschlitze 73 vor,
und wie am einfachsten aus 6 ersichtlich,
ist der gesamte Strömungsquerschnitt
der Drainageöffnung 93 wesentlich
größer als
der gesamte Strömungsquerschnitt
der Verstärkungsöffnung 91.
Wenn sich nachfolgend bei der Auslösung des Lenkvorgangs (Verlagerung
der Ventilanordnung 25 des Steuergeräts) die Öffnungen 91 und 93 zu
schließen
beginnen, bleibt der Strömungsquerschnitt
der Drainageöffnung 93 größer als
derjenige der Verstärkungsöffnung 91,
und zwar ungefähr mit
dem gleichen Verhältnis,
wobei die Gründe
hierfür nun
beschrieben werden. Hätte
die Drainageöffnung 93 einen
kleineren Strömungsquerschnitt
als die Verstärkungsöffnung 91,
bestünde,
wie für
den Fachmann auf dem Gebiet von Fluidströmungen wohlbekannt, die Folge
darin, dass der Druck des statischen Lastsignals 19 höher als
der Steuerdruck des Ausgleichsabschnitts 13 wäre, und
die Systementlastungseinstellung erreichen würde, wenn sich die Öffnung 93 an
einen Strömungsquerschnitt
von Null, relativ zu der Öffnung 91,
annähern
würde.
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Obwohl
in der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielshalber die Verstärkungsöffnung 91 und die
Drainageöffnung 93 so
dargestellt sind, dass sie in einem ungefähr feststehenden Strömungsquerschnittsverhältnis von
etwa 2 : 1 stehen und beide bei etwa 2,6 Grad schließen, versteht
sich, dass sich die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt.
Zum Beispiel könnte
bei etwa 2,0 Grad oder bei etwa 2,4 Grad der Strömungsquerschnitt der Verstärkungsöffnung 91 damit
aufhören
kleiner zu werden, und er könnte
sich abfangen oder sogar leicht zunehmen, wobei in diesem Fall gerade
unmittelbar bevor die Ventilanordnung die Verlagerung von 2,6 Grad
erreicht, der Strömungsquerschnitt
der Drainageöffnung 93 kleiner
als derjenige der Verstärkungsöffnung 91 werden
würde.
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Eine
derartige Anordnung würde
nicht dazu führen,
dass das statische Lastsignal die Entlastungseinstellung des Ausgleichsabschnitts 13 erreicht,
da, wie am besten anhand 6 ersichtlich, die Ventilanordnung 25 des
Steuergeräts
bei einer Verlagerung von etwa 2,5 Grad eine Betriebslast-Erfassungsöffnung 95 bereitgestellt
hat, welche den in dem Steueranschluss 33 vorhandenen Lastdruck
zu dem Lastsignalanschluss 39 überträgt. Dieser Lastdruck in dem
Anschluss 39 bildet das statische Lastsignal 19.
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Im
Zusammenhang mit der Entwicklung der vorliegenden Erfindung ist
bestimmt worden, dass die im Abschnitt "Hintergrund der Erfindung" erörterte lange
Ansprechzeit durch den Aufbau und die Aufrechterhaltung eines statischen
Lastsignals 19 überwunden
werden kann, das ein gewisser vorbestimmter Prozentsatz des Pumpenbereitschaftsdrucks
ist. Wenn daher und lediglich beispielshalber der Strömungs- und Druckausgleichsabschnitt 13 der
Pumpe 11 dahingehend entworfen ist, einen vorbestimmten Bereitschaftsdruck
von 233 psi bereitzustellen, kann der Konstrukteur des Fluidsteuergeräts 21 empirisch bestimmen,
ob eine geeignete Ansprechzeit des Steuergeräts mit einem statischen Lastsignal
von 100 psi für
einen gesamten ("neuen") Bereitschaftsdruck
von 333 psi erreicht werden kann (d.h. das Lastsignal würde 30%
des "neuen" Bereitschaftsdrucks
betragen). Auf der Basis des bekannten verfügbaren vorbestimmten Bereitschaftsdrucks
und des erforderlichen vorbestimmten statischen Lastsignals können die
Schlitze 71 und 73 und die Anschlüsse 85, 87 und 89 (hinsichtlich
ihrer Größe und ihres Strömungsquerschnitts)
dazu ausgewählt
werden, das erwünschte
statische Lastsignal als ein Prozentsatz des gegebenen vorbestimmten
Bereitschaftsdrucks zu realisieren.
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Zwecks
eines besseren Verständnisses
der Beziehung der vorliegenden Erfindung zu dem bekannten Stand
der Technik sollte darauf hingewiesen werden, dass in einem typischen
Lasterfassungsfluidsteuergerät
von demjenigen Typ, auf den sich die Erfindung bezieht, die Lasterfassungsdrainageöffnung,
wenn sich die Ventilanordnung in der Neutralstellung befindet, einen
Strömungsquerschnitt
von etwa 4 × 10–3 inch2 aufweisen würde, der und etwa das 10-fache
größer als
derjenige der Drainageöffnung 93 der
vorliegenden Erfindung ist. Mit anderen Worten wurde die beim Stand
der Technik typische Lasterfassungsdrainageöffnung dahingehend ausgewählt, einen
nahezu vernachlässigbaren
Druckabfall über
die Lasterfassungsdrainageöffnung
hinweg bereitzustellen, während
es in dem Fall der vorliegenden Erfindung wesentlich ist, dass die
Drainageöffnung 93 einen
ausreichenden Druckabfall bereitstellt, um dazu beizutragen, in
Zusammenhang mit der Verstärkungsöffnung 91 das
erwünschte
statische Lastsignal 19 zu generieren.
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Weiterhin
und lediglich beispiels- wie illustrationshalber weist die Verstärkungsöffnung 91 bei
ihrer Neutralstellung in der vorliegenden Ausführungsform eine Öffnungsfläche von
2,5 × 10–4 inch2 auf (siehe 6), während im
gleichen Steuergerät
die Hauptsteueröffnung
für variable
Ströme
bei einer Ablen kung von etwa 6 Grad eine Öffnungsfläche von etwa 5 × 10–3 inch2 bzw. dem etwa 20-fachen der Fläche der
Verstärkungsöffnung 91 hat.
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Die
Erfindung ist in der obigen Beschreibung ausführlich erläutert worden, und es wird davon
ausgegangen, dass sich für
den Fachmann anhand dieser Beschreibung viele Abänderungen und Modifikationen
der Erfindung ergeben. Es beabsichtigt, dass sämtliche derartige Abänderungen
und Modifikationen in der Erfindung eingeschlossen sind, sofern
sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen.