DE60306862T2 - Lenksteuereinheit mit niedriger Nullband-Lasterfassungsverstärkung - Google Patents

Lenksteuereinheit mit niedriger Nullband-Lasterfassungsverstärkung Download PDF

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/09Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by means for actuating valves

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidsteuergeräte und genauer auf Fluidsteuergeräte vom statischen Lastsignaltyp.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Hydraulikschema eines hydrostatischen Servolenkystems vom statischen Lasterfassungstyp einschließlich eines gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigten Fluidsteuergeräts.
  • 2 ist ein fragmentarischer Grundriss des primären Ventilgliedes des schematisch in 1 dargestellten Fluidsteuergeräts einschließlich der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein fragmentarischer Grundriss des nachlaufenden Ventilgliedes des schematisch in 1 dargestellten Fluidsteuergeräts und im gleichen Maßstab wie in 2.
  • 4 ist eine weiter vergrößerte fragmentarische Überlagerungsansicht der primären und nachlaufenden Ventilglieder in ihrer Neutralstellung einschließlich eines fragmentarischen Querschnitts des Gehäuses des Steuergeräts.
  • 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.
  • 6 ist ein Graph der Öffnungsfläche gegenüber der Ventilverlagerung, der einen wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ventilanordnung 25 des Steuergeräts
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (6)

  1. Fluidsteuergerät (21) zum Steuern des Fluidstroms von einer Quelle (11) von unter Druck stehendem Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung (23), wobei die Fluidquelle eine auf Druck ansprechende Anordnung (13) zum Variieren der Abgabe von Fluid an das Steuergerät (21) in Ansprechen auf Änderungen eines statischen Lastsignals (19) aufweist; wobei das Steuergerät eine Gehäuseanordnung (H) umfasst, die einen Einlassanschluss (27) zur Verbindung mit der Fluidquelle, einen Steuerfluidanschluss (33) zur Verbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung (23), einen Fluidrücklaufanschluss (37) zur Verbindung mit einem Speicherbehälter (15) und einen Lastsignalanschluss (39) zur Verbindung mit der auf Druck ansprechenden Anordnung (13) aufweist, wobei in der Gehäuseanordnung (H) eine Ventilanordnung (25) angeordnet ist, die eine Neutralstellung (N) und eine Arbeitstellung (R) bestimmt, die für eine Fluidverbindung von dem Einlassanschluss (27) zu dem Steuerfluidanschluss (33) sorgt; wobei die auf Druck ansprechende Anordnung (13) zum Variieren der Fluidabgabe ausgewählt ist, um einen vorbestimmten Bereitschaftsdruck (P) der Quelle (11) an unter Druck stehendem Fluid bereitzustellen; und wobei die Ventilanordnung (25) eine variable Lasterfassungsdrainageöffnung bestimmt, die von dem Lastsignalanschluss (39) zu dem Fluidrücklaufanschluss (37) verläuft, wobei die Lasterfassungsdrainageöffnung einen maximalen Strömungsquerschnitt hat, wenn die Ventilanordnung (25) in der Neutralstellung (N) steht, und einen abnehmenden Strömungsquerschnitt hat, wenn die Ventilanordnung von der Neutralstellung (N) in Richtung auf die Arbeitsstellung (R) verlagert wird; dadurch gekennzeichnet, dass: (a) die Ventilanordnung (25) eine variable Lasterfassungsverstärkungsöffnung (91) bestimmt, die von dem Einlassanschluss (27) zu dem Lastsignalanschluss (39) verläuft; und (b) die Lasterfassungsdrainageöffnung (93) bezüglich der Lasterfassungsverstärkungsöffnung (91) so bemessen ist (6), dass das statische Lastsignal (19) in einer vorbestimmten Beziehung zu dem vorbestimmten Bereitschaftsdruck (P) der Quelle (11) von unter Druck stehendem Fluid steht.
  2. Fluidsteuergerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasterfassungsverstärkungsöffnung (91) einen maximalen Strömungsquerschnitt hat, wenn die Ventilanordnung (25) in der Neutralstellung (N) steht, sowie einen abnehmenden Strömungsquerschnitt, wenn die Ventilanordnung von der Neutralstellung (N) in Richtung auf die Arbeitsstellung (R) verlagert wird.
  3. Fluidsteuergerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasterfassungsdrainageöffnung (93) auf einen Strömungsquerschnitt von Null (6) abnimmt, wenn die Ventilanordnung (25) von der Neutralstellung (N) um etwa X Grad verlagert wird, und dass die Lasterfassungsverstärkungsöffnung (91) auf einen Strömungsquerschnitt von Null (6) abnimmt, wenn die Ventilanordnung von der Neutralstellung (N) um etwa X Grad verlagert wird.
  4. Fluidsteuergerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (11) von unter Druck stehendem Fluid und die auf Druck ansprechende Anordnung (13) zum Variieren der Fluidabgabe eine hinsichtlich Durchfluss und Druck kompensierte Pumpe mit variabler Verdrängung umfassen.
  5. Fluidsteuergerät gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Strömungsquerschnitt (6) der Lasterfassungsdrainageöffnung (93) wesentlich größer als der maximale Strömungsquerschnitt der Lasterfassungsverstärkungsöffnung (91) ist, wenn die Ventilanordnung (25) in der Neutralstellung (N) steht.
  6. Fluidsteuergerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt der Lasterfassungsdrainageöffnung (93) wesentlich größer als der Strömungsquerschnitt der Lasterfassungsverstärkungsöffnung (91) bleibt, wenn die Ventilanordnung (25) von der Neutralstellung (N) in Richtung auf die Arbeitstellung (R) verlagert wird.
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