DE68926251T2

DE68926251T2 - Fahrzeuglenkmechanismus

Info

Publication number: DE68926251T2
Application number: DE68926251T
Authority: DE
Inventors: Elmer R Crabb; William J Spivey
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-12
Also published as: AU628909B2; ZA903529B; EP0533660B1; JPH04505136A; US4955442A; WO1990014262A1; AU4827790A; BR8907892A; JP2729105B2; EP0533660A1; MX164015B; CA2016057A1; DE68926251D1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenkmechanismus, der geeignet ist um steuerbar einen Erdbewegungstraktor, ein landschaftliches Fahrzeug oder dergleichen zu lenken bzw. zu wenden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Steuer- bzw. Lenkmechanismus von besonders einfacher und wirksamer Konstruktion um steuerbar ein linkes Lenk- bzw. Wendesteuerventil und ein rechtes Lenk- bzw. Wendesteuerventil zu verschieben, und zwar ansprechend auf die Drehung eines Eingabesteuergliedes, wie beispielsweise eines Steuer- bzw. Lenkrades.

Technischer Hintergrund

Das US-Patent Nummer 4.700.794, ausgegeben an J. R. Bernhagen, und andere am 20 Oktober 1987 und der Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen, bezieht sich auf einen Lenkmechanismus wie der, auf den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11 Bezug genommen wird. Folglich veranschaulicht es einen Lenkmechanismus zum Umwandeln der Drehbewegung eines Lenkrades in lineare Betätigung des einen oder des anderen eines Paares von nebeneinandergestellten Lenk- bzw. Wendesteuerventilen. Jener Lenkmechanismus hat sich als im Betrieb extrem wirksam und verläßlich bewiesen. Beispielsweise besitzt er einen vernünftigen Lenk- bzw. Steuerkraftbereich für die assoziierte Lenkgeschwindigkeit bzw. Lenkübersetzung, eine relativ schnelle Ansprechgeschwindigkeit mit einem relativ geringen Lenkradtotgang an dessen Mittelposition und eine sehr wünschenswerte Modulationsgeschwindigkeit bzw. Modulationsübersetzung oder eine Geschwindigkeit bei der Bewegung der linken und rechten Wendesteuerventile.
Unglücklicherweise ist der Lenkmechanismus gemäß US-Patent Nummer 4.700.794 überaus komplex und erfordert eine große Menge an Raum. Also wird ein einfacher, kompakterer und wirtschaftlicherer Lenkmechanismus gebraucht, der im Wesentlichen die gleichen Betriebscharakteristiken bzw. -eigenschaften besitzt, wie das Patent.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der Probleme wie oben aufgeführt zu überwinden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Lenkmechanismus eines Fahrzeugs wie das, auf das in den Ansprüchen 1 und 11 Bezug genommen wird. Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeuglenkmechanismus vorgesehen und zwar zum Umwandeln der Drehbewegung eines Eingabesteuergliedes in die gesteuerte Verschiebung eines linken Lenk- bzw. Wendesteuerventils und eines rechten Lenk- bzw. Wendesteuerventils. Insbesondere weist der Lenkmechanismus eine Eingabe- bzw. Eingangswelle und eine Betätigungsnocke auf, die mit der Welle derart verbunden ist, daß sie in jeder Richtung weg von der Mittelposition drehbar sind, und zwar ansprechend auf die Drehung des Eingabesteuergliedes. Und eine Nockenfolgeanordnung ist vorgesehen, um steuerbar die Steuerventile zu verschieben, und zwar mit einem Nockenfolgeelement, das in einem Führungsschlitz aufgenommen ist, der in der Betätigungsnocke definiert ist.
Gemäß eines anderen Aspektes der vorliegenden Erfindung wandelt ein Lenkmechanismus eines Fahrzeugs die Drehbewegung eines Lenkrades um, und zwar in die gesteuerte Verschiebung eines linken Wendesteuerventils und eines rechten Wendesteuerventils, und zwar durch eine Eingangswelle, eine Betätigungsnocke, die einen einzelnen profilierten bzw. geformten Führungsschlitz definiert, und zwar zusammen drehbar mit der Eingangswelle in jeder Richtung weg von der Mittelposition, und zwar ansprechend auf die Drehung des Lenkrades, und eine Nockenfolgeanordnung, die ein Nockenfolgeelement aufweist, das im Führungsschlitz aufgenommen wird, um das eine der Steuerventile zu ziehen und das andere zu drücken, und dadurch die Lenkung des Fahrzeugs zu bewirken.
Vorteilhafterweise verschiebt der Lenkmechanismus der vorliegenden Erfindung steuerbar das jeweilig ausgewählte Wendesteuerventil mit der gewünschten Geschwindigkeit bzw. Rate und führt dies mit einer Konstruktion durch, die einfacher und kompakter als der Lenkmechanismus ist, der in US-Patent Nummer 4.700.794 offenbart ist. Beispielsweise besitzt er merklich weniger Teile.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs, das den Lenkmechanismus der vorliegenden Erfindung aufweist;
Figur 2 ist eine schematische und vergrößerte Querschnittsansicht des in Figur 1 gezeigten Lenkmechanismusses, und zwar in dessen Mittelposition, wobei gewisse Teile in Draufsicht gezegt sind und andere Teile weg- bzw. aufgebrochen sind, um Details ihrer Konstruktion zu zeigen;
Figur 3 ist eine Ansicht des linken Endes des Lenkmechanismuses, entlang der Schnittlinie III-III der Figur 2;
Figur 4 ist eine Ansicht des rechten Endes des Lenkmechanismuses, entlang der Schnittlinie IV-IV der Figur 2, die nur schematisch die Primär- bzw. Hauptelemente der Zentrierungsmittel zeigt;
Figur 5 ist eine schematische Ansicht, ähnlich der Figur 4, die nur gewisse Elemente zeigt, und zwar in einem Drehsinn an einem Ende ihres Laufes;
Figur 6 ist ein vergrößerter, aufgebrochener Teil der Zentrierungs- und Stopanordnung des Lenkmechanismusses, der nur schematisch die Torsionfeder und deren Beziehung mit einer radial inneren Betätigungsstange und einer radial äußeren Reaktionsstange zeigt, die betriebsmäßig damit assoziiert sind;
Figur 7 ist eine stark vergrößerte aufgebrochene Ansicht, die den Mittelteil des profilierten Führungsschlitzes in der Betätigungsnocke zeigt, um besser die Oberflächen davon zu definieren; und
Figur 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines der Wendesteuerventile, die in den Figuren 2 und 3 gezeigt sind.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Ein erdbewegendes oder landwirtschaftliches Arbeitsfahrzeug, wie generell durch das Bezugszeichen 10 in Figur 1 gezeigt, weist ein Paar von mit dem Boden in Eingriff stehenden Raupen bzw. Ketten oder Riemen 12 und 14 auf, um es anzutreiben. Das Fahrzeug weist einen Motor 16 auf, ein umschaltbares Leistungsschaitgetriebe 18, das vom Motor angetrieben wird, und eine assoziierte Getriebesteuervorrichtung 20, und einen Querantriebsmechanismus oder eine Querachse 22, die linke und rechte Endantriebe 24 bzw. 26.
Der Querantriebsmechanismus 22 setzt vorzugsweise ein Planetensteuerdifferential 28 von bekannter Bauart ein, wie es beispielsweise in US-Patent Nummer 4.434.680 offenbart ist, das ausgegeben ist an C. W. Reidiger und andere am 6 März 1984, und das leistungsmäßig angetrieben wird durch erste und zweite Eingangsantriebsglieder 30 und 32. Erste und zweite Ausgangsglieder 34 und 36 erstrecken sich jeweils vom Differential und treiben die linken und rechten Endantriebe an. Eine linke Betriebsbremse 38 und eine rechte Betriebsbremse 40 sind mit den jeweiligen Endantrieben 24 und 26 assoziiert, um wahlweise die Bewegung der Raupen 12 und 14 in gebräuchlicher Weise zu stoppen. Während einer Geradeausbewegung des Fahrzeugs 10 wird das erste Eingangsantriebsglied 30 leistungsmäßig durch das Leistungsschaltgetriebe 18 angetrieben, und zwar mit einer von einer Vielzahl von Vorwärtsgeschwindigkeiten oder Rückwärtsgeschwindigkeiten.
Ein Lenkmechanismus 42, der gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, ist betriebsmäßig verbunden zwischen einem Lenkeingangssteuerglied oder Lenkrad 44 und einer Steuerventilanordnung, die generell durch das Bezugszeichen 46 angezeigt ist. Insbesondere ist der Lenkmechanismus 42 wirksam, dahingehend, daß er die Drehbewegung des Lenkeingabesteuergliedes 44 umwandelt in die gesteuerte Verschiebung eines linken Wendesteuerventils 48 und eines rechten Wendesteuerventils 50 der Steuerventilanordnung 46, wie in den Figuren 3 und 8 veranschaulicht. Diese Steuerventile sind von identischer Konstruktion und wirken dahingehend, daß sie Pilot- bzw. Steuerdrucksignale liefern, die ihrer Verschiebung proportional sind, und zwar zum Betreiben bzw. Betätigen eines Pumpen- Motor-Systems 52. Das Pumpen-Motor-System, das in Figur 1 gezeigt ist, übt wiederum steuerbar und in beiden Richtungen im Drehmoment aus, und zwar auf das zweite Eingangsantriebsglied 32 um das Fahrzeug 10 zu lenken, oder um dieses Eingangsantriebsglied stationär bzw. unbeweglich zu halten, und zwar für dessen Geradeausbewegung.
Wenn ein Geradeausbetrieb erwünscht ist, wird das Lenkeingangssteuerglied 44 in einer mittleren oder neutralen Position gehalten, wodurch das Pumpen-Motor-System 52 betätigt wird, um einen herkömmlichen Hydrauliksteuermotor 54 mit fester Verdrängung, seine assoziierte Ausgangswelle 56 und das zweite Eingangantriebsglied 32 stationär halten. Unter diesen Umständen werden die linken und rechten Differentialausgangsglieder 34 und 36 simultan in der gleichen Drehrichtung angetrieben, und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und mit gleichen Drehmomentpegeln.
Wenn ein Wenden des Fahrzeugs 10 erwünscht ist, werden der Lenkmotor 54, die Ausgangswelle 56 und das zweite Eingangsantriebsglied 32 steuerbar in die gewählte Richtung gedreht, und zwar mit der gewünschten Geschwindigkeit ansprechend auf die Drehung des Lenkeingabesteuergliedes 44 in jeglicher Richtung weg von seiner Mittelposition. Diese zusätzliche Eingabe zum bzw. an das Planetenlenkdifferential 28 kann bewirken, daß das linke Ausgangsglied 34 an Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zunimmt und zwar um das selbe relative Ausmaß, wie das rechte Ausgangsglied 36 an Geschwindigkeit abnimmt, oder umgekehrt, um eine Drehbewegung des Fahrzeugs zur Folge zu haben.
Das Pumpen-Motor-System 52 kann von gebräuchlicher oder bekannter Konstruktion sein, wie beispielsweise in dem zuvor erwähnten US-Patent Nummer 4.700.794 offenbart. Jedoch wie in Figur 1 veranschaulicht, weist eine solche Konstruktion eine herkömmliche Über-Mitten- (over-center-) Hydrauliksteuerpumpe 58 mit variabler Verdrängung auf, die hydraulisch mit dem Lenkmotor 54 gekuppelt ist, und zwar durch ein Paar von Hydraulikleitungen 60 und 62. Die Steuerpumpe 58 besitzt eine Pumpenverdrängungssteuerung 64, die betriebsmäßig mit einem Steuerelement davon assoziiert ist und normalerweise durch eine nicht gezeigte Pumpenschrägscheibe bzw. -platte oder Pumpentaumelscheibe bzw. -platte gebildet wird. Die Lenkpumpe 58 und eine assoziierte Ladepumpe 66 werden mechanisch vom Motor 16 und/oder dem Getriebe 18 angetrieben, und zwar über einen Zwischenantriebsstrang 68, wie schematisch veranschaulicht. Die Ladepumpe 66 zieht ein Hydraulikströmungsmittel von einem Reservoir oder Tank 70 und liefert es an eine Verteilungsleitung oder Sammelleitung 72 und zwar mit einem gesteuerten Druck, von beispielsweise ungefähr 2400 kPa (350 psi), und zwar wie vorgesehen von einem gebräuchlichen Druckbegrenzungsventil 74. Von der Sammelleitung 72 wird unter Druck gesetztes Strömungsmittel an die Pumpenverdrängungssteuerung 64 geliefert und an eine Steuerventilgruppe 76, einschließlich der Steuerventilanordnung 46, einem Verteiler- bzw. Wegeventil 78 und einem Wechselablaßventil 80. Erste und zweite Pilot- bzw. Steuerleitungen 82 und 84, die in Figur 1 in gestrichelten Linien gezeigt sind, erstrecken sich zwischen der Steuerventilanordnung 46 und der Pumpenverdrängungssteuerung 64, und zwar für deren gesteuerten Betrieb. Die Pumpenverdrängungssteuerung 64 für die Über-Mittel-Lenkpumpe 58 spricht auf relativ moderate bzw. geringe Druckpegel in den ersten und zweiten Steuerleitungen 82 und 84 an, um Strömungsmittel mit relativ hohem Druck an den Lenkmotor 54 zu liefern, und zwar über die Leitungen 60 und 62. Ansprechend auf eine Verschiebung der Getriebesteuervorrichtung 20 auf einen Rückwärts-Betriebszustand des Fahrzeugs, wird ein Drucksignal in einer Leitung 90 erzeugt, das das Wegeventil 78 umkehrt bzw. umpositioniert und dadurch jeweils die Leitungen 82 und 84' und die Leitungen 84 und 82' querverbindet, um eine Lenkung der Automatikbauart vorzusehen, bei der das Fahrzeug über den gleichen Dreh- bzw. Wendeweg läuft, wenn ein Richtungswechsel vorgenommen wird.
Der in den Figuren 2 und 3 gezeigte Lenkmechanismus 42 wandelt mechanisch die Drehbewegung einer Eingangswelle 92 in lineare Verschiebung der Seite an Seite gelegenen Wendesteuerventile 48 und 50 um. Dies wird durchgeführt durch die Zusammenarbeit einer Betätigungsnocke 94 mit einer planaren bzw. ebenen Stirnfläche 95, die senkrecht zur Mittelachse 101 ist, und einen langgestreckten profilierten Führungsschlitz 96 darin definiert, und Nokkenfolgemittel oder einer Nockenfolgeanordnung 98, die ein Nockenfolgeelement 100 aufweist, das in dem Führungsschlitz aufgenommen wird und darin entlang läuft. Die Eingangswelle 92 ist in irgendeiner herkömmlichen Weise zur gemeinsamen Rotation mit dem Eingangs- bzw. Eingabesteuerglied oder Lenkrad 44 verbunden und kann um eine Mittelachse 101 gedreht werden, und zwar durch einen ersten Winkelbereich von ungefähr 330 Grad von ihrer zentrierten Neutralposition, um das Fahrzeug in eine Richtung zu wenden, oder durch einen zweiten Winkelbereich von ähnlicher Ausdehnung, um das Fahrzeug in die andere Richtung zu wenden. Solche großen Bereiche sind insbesondere wünschenswert, um eine präzise Verschiebung der Wendesteuerventile 48 und 50 zu erhalten.
Die Eingangswelle 92 und die Betätigungsnocke 94 sind lösbar aneinander gesichert bzw. befestigt, und zwar durch ein oder mehrere Befestigungselemente oder Bolzen bzw. Schrauben 102, die sich durch die Betätigungsnocke erstrecken und mit einem Gewinde schraubbar in der Eingangswelle aufgenommen sind.
Die Eingangswelle 92 ist drehbar innerhalb eines Rohrteils 104 eines Trage- bzw. Unterstützungsgehäuse 106 montiert, wie beispielsweise durch ein gegenübergestelltes Paar von Kegelrollenlagern 108, die auf einer Zylinderoberfläche 110 der Eingangswelle sitzen. Auch weist der Lenkmechanismus 42 Zentriermittel oder eine Zentrier- und Stopanordnung 112 auf, zum Zurückführen bzw. Rücklenken der Betätigungsnocke 94 in deren Mittelposition und ein Zentrierhebel 114 ist vorgesehen, der starr an einer Zylinderhülse 115 befestigt ist und sich radial nach außen von ihr erstreckt. Die Hülse ist wiederum zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle 92 verbunden, wie beispielsweise durch eine Sperre 116 der Paßfeder- bzw. Vorsprungsbauart. Darüber hinaus ist ein sich radial nach außen erstreckendes Beabstandungs- oder Stopelement 117 zur freien Rotation um die Mittelachse 101 auf der Hülse 115 montiert. Ein Ring oder eine Scheibe bzw. Beilagscheibe 118 ist auf der Hülse 115 angeordnet, und zwar zwischen dem Zentrierhebel 114 und dem Stopelement 117 und ein gespaltender Haltering bzw. Segering 120 ist lösbar an der Hülse befestigt bzw. mit ihr gekuppelt und zwar in der gewöhlichen Nut, die darin axial außerhalb des Stopelementes geformt bzw. gebildet ist, um das Stopelement axial auf der Hülse zu halten.
Darüber hinaus weist die Zentrierungs- und Stopanordnung 112 eine Torsionsfeder 122 auf, die in einer gewickelten und umfassenden bzw. umringenden in Beziehung um den Rohrteil 104 des Gehäuses 106 angeordnet ist. Wie mit Bezug auf die Figuren 2 und 6 zu sehen ist, sind, wenn die Eingangswelle 92 winkelmäßig auf ihre Neutralposition zentriert ist, die sich nach radial außen erstrekkenden Endteile 124 und 126 der Torsionsfeder 122 profiliert bzw. geformt, um in Tangentialkontakt mit einer radial inneren Betätigungsstange 128 zu sein, die starr am Zentrierhebel 114 gesichert bzw. befestigt ist, und mit einer radial äußeren Reaktionstange 130, die starr am Gehäuse 106 befestigt ist. Es sei weiter bemerkt, daß die Endteile der Torsionsfeder 122 gebogene bzw. bogenförmige Außenenden 124' und 126' besitzen, so daß sie sich teilweise um die stationäre Reaktionsstange 130 erstrecken, und zwar für ihre wirksamere Verankerung.
Wie am besten in den Figuren 2 und 4 gezeigt, ist die Reaktionsstange 130 einstellbar mit dem Gehäuse 106 verbunden, und zwar dadurch, daß sie starr zwischen einer Grundplatte 132 und einem Deckel 134 einer Plattenanordnung 136 gesichert ist. Die Grundplatte 132 und der Dekkel 134 besitzen eine Vielzahl von bogenförmigen Schlitzen 138 dadurch, so daß ein Befestigungselement oder Bolzen bzw. eine Schraube 140 sich durch jeden Schlitz erstrecken kann obwohl nur eines gezeigt ist und verschraubbar mit dem Trage- bzw. Unterstützungsgehäuse 106 verbunden werden und es kann der Plattenanordnung gestattet sein, begrenzt um die Mittelachse 101 während der Anfangsmontage zu rotieren, um sie winkelmäßig mit Bezug auf den Zentrierungshebel 114 und die Reaktionsstange 130 anzuzeichnen bzw. zu markieren, das heißt, zu verstellen, und zwar vor dem vollständigen Befestigen der Bolzen bzw. Schrauben 140. Es sei bemerkt, daß die Betätigung- und Reaktionsstangen 128 und 130 im Grunde zylindrische Stifte sind, die in Parallelbeziehung zur Mittelachse und zueinander gehalten werden, und zwar durch die Plattenanordnung 136 bzw. den Zentrierhebel 114.
Die Eingangswelle 92 besitzt auch einen mit Gewinde versehenden Teil 142 zur Aufnahme einer Haltemutter 144. Mit verschraubter Befestigung der Mutter kann eine Sperrscheibe bzw. ein Sicherungsblech und/oder ein Lastring bzw. eine Scheibe 146 axial gegen die Hülse 115 gepreßt bzw. gezwungen werden, die Hülse gegen den Innenring des äußeren Lagers 108 und eine weitere Beabstandungshülse 148 kann gegen den Innenring des inneren Lagers 108 gepreßt werden, um es gegen eine Schulter bzw. einen Absatz 150 zu positionieren, der an der Eingangswelle gebildet ist. In dieser Weise können die Kegelrollenlager ordnungsgemäß eingestellt werden.
Nun mit Bezug auf die Figuren 3 und 7 windet sich der langgestreckte Spiralführungsschlitz oder -durchbruch 96 der Betätigungsnocke 94 im Allgemeinen um die Mittelachse 101 und ist definiert durch radial nach außen weisende erste und zweite Innnenwandobenflächen 152 und 154, die durch eine innere geneigte Rampe 156 verbunden sind, durch radial nach innen weisende erste und zweite Außenwandoberflächen 158 und 160, die durch eine äußere geneigte Rampe 162 verbunden sind, und durch eine Basis- bzw. Grundoberfläche 164, die in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Mittelachse 101 ist. Eine stationäre Mittelebene 166 geht durch die Mittelachse 101 und die geneigten Rampen 156 und 162 wenn die Betätigungsnokke zentriert ist, und dieser zentral bzw. mittenmäßig profilierte Teil der Betätigungsnocke definiert einen Schlitzübergangsteil 168, in dem die geneigten Rampen eine stärkere bzw. größere Ansprechgeschwindigkeit des Nokkenfolgeelementes 100 vorsehen, als die eher schrittweise oder modulierte Bewegungsgeschwindigkeit aufgrund der übrigen Wandoberflächen 152, 154, 158 und 160. Eine halbzylinderische Außenendoberfläche 170 und eine haibzylinderische Innenendoberfläche 172 verbinden die Innen- und Außenwandoberflächen an den gegenüberliegenden Enden des Führungsschlitzes 96, sehen jedoch keine Leistungsfunktion vor.
Als nächstes mit Bezug auf die Nockenfolgeanordnung 98, die in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, weist sie einen Kurbelhebel 174 auf, der erste und zweite Schenkel 176 und 178 definiert, einen Betätigungsarm 180 und Schwenkmittel 182 um schwenkbar den Kurbelhebel im Tragegehäuse 106 zu tragen. In diesem Beispiel weisen die Schwenkmittel 182 einen Bolzen oder einen Schwenkstift 184 auf, der verschraubbar in dem Tragegehäuse 106 gesichert ist, und eine Zylinderoberfläche 186 definiert, die eine Mittelachse 188 parallel zur Achse 101 der Eingangswelle 92 besitzt. Ein Paar von Nadellageranordnungen 190 ist innerhalb einer abgesetzten Zylinderbohrung 192 durch den Kurbelhebel 174 aufgenommen und diese Lageranordnungen werden auf der Zylinderoberfläche 186 des Bolzens getragen. Die ersten und zweiten Schenkel 176 und 178 sind schwenkbar mit den linken und rechten Zwischenverbindungen 194 und 196 gekuppelt, und zwar durch linke und rechte Schwenkgelenke 198 bzw. 200. Die linke Verbindung 194 ist wiederum schwenkbar mit dem linken Wendesteuerventil 48 durch eine andere Schwenkverbindung 202 gesichert, und die rechte Verbindung 196 ist schwenkbar mit dem rechten Wendesteuerventil 50 durch ein weiteres Schwenkgelenk 204 verbunden. Die Schwenkgelenke 198 und 200 sind an gleichen Radialentfernungen von der Kurbelhebelschwenkachse 188 gelegen und sind in einer gemeinsamen Ebene 206 damit, während der Betätigungsarm 180 nicht in einer senkrechten Schnittachse 208 ist, die durch die Achsen 101 und 188 hindurch geht, sondern ist eher in einer geneigten Ebene 210, die durch die Achse 188 geht. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Nockenfolgeelement 100 ein zylindrisches Rollenrad, das geeignet ist, um frei auf einem abgesetzten bzw. gestuften Zylinderstift 212 zu rotieren, der am Betätigungsarm 180 befestigt ist, und um eine Achse 213 zu rotieren, die in der geneigten Ebene 210 gelegen ist. Wenn die Betätigungsnocke 94 in der Mittelebene 166 zentriert ist, ist der zwischen den Ebenen 208 und 210 eingeschlossene Winkel in dem speziellen veranschaulichten Ausführungsbeispiel ungefähr 30 Grad.
Wie in den Figuren 3 und 8 weist jedes der Wendesteuerventile 48 und 50 einen herabdrückbaren Betätigungskolben 214 auf, der durch eine einstellbare Längskuppelungsanordnung 216 mit den Zwischenverbindungen 194 und 196 verbunden ist. Eine erste gewickelte Kompressions- bzw. Druckfeder 218 ist in einer abgesetzten bzw. gestuften Bohrung 220 eines Ventilkörpers 222 eines jeden Wendesteuerventils angeordnet, und ist konstruiert, um eine Zwischenhalteanordnung 224 und den jeweiligen Kolben 214 nach außen zu zwingen bzw. zu drücken, und zwar auf eine nach innen gerichtete Bewegung des Kolbens von seiner Neutralposition. Eine zweite gewickelte Druckfeder 226 ist innerhalb der ersten Feder angeordnet, und ist zwischen der Halteanordnung 224 und einer Schulter 227 eines Steuerkolbens 228 verbunden, so daß der Kolben mit einer nach innen gerichteten Bewegung der Halteanordnung federnd nach innen gedrückt wird. Bei einer nach innen gerichteten Bewegung von einem der Steuerkolben 228, oder bei einer in Hinblick auf Figur 8 Abwärtsbewegung davon, verbindet eine Vielzahl von internen Durchlässen 230, die in dem Kolben gebildet sind, steuerbar unter Druck gesetztes Strömungsmittel in einem Versorgungsanschluß 232, und zwar mit der jeweils betätigten Steuerleitung 82 oder 84. In Figur 8 ist der Kolben bzw. Stößel 214 in einer vollständig zurückgezogenen Position veranschaulicht, und zwar innerhalb einer Hülsenbüchse 234, die in geeigneter Weise im Ventilkörper 222 verriegelt bzw. gesichert ist, und das Innenende der Hülsenbüchse dient als ein Anschlag für die Halteanordnung 224 und den Steuerkolben 228. Diese Steuerventile sind vorzugsweise von bekannter Konstruktion, wie beispielsweise die Bauart, die vollständig in dem zuvor erwähnten US-Patent Nummer 4.700.794 beschrieben ist.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb, wenn keine Handkraft auf das Lenkrad 44 auftritt, wird die Torsionsfeder 122 automatisch die Betätigungsstange 128 wie in Figur 6 gezeigt, in die Mittelposition zwingen. Insbesondere, wenn die Betätigungsstange 128 in der gestrichelten Position ist, die durch 128' angezeigt ist, wird der Endteil 124 der Torsionsfeder sie, wie in Figur 6 im Uhrzeigerrichtung drücken, bis der Endteil 124 an der Reaktionsstange 130 anliegt, und wenn sie in der gestrichelten Position ist, die bei 128" angezeigt ist, wird der Endteil 126 sie entgegen dem Uhrzeigersinn drücken. Die in Figur 8 gezeigten Ventilfedern 218 mit größerem Durchmesser werden die Halteanordnungen 224, die Steuerkolben 228 und die herabpreßbaren Betätigungskolben bzw. Betätigungsstößel 214 einzeln aus ihren jeweiligen Neutralpositionen drücken, wie in Figur 3 gezeigt ist. Die Kraft auf die Torsionsfeder 122 wird die Betätigungsnocke 94 und das Lenkrad 44 zentrieren, und zwar durch Einwirkung durch den Zentrierhebel 114, und die Eingangswelle 92, wie mit Bezug auf Figur 2 zu sehen ist, während die Kräfte der Ventilfedern 218 durch die Zwischenverbindungen 194 und 196 und den Kurbelhebel 174 wirken werden, um das Nockenfolgerollenrad 100 in einer Mittelposition zu positionieren, und wobei die geneigte Ebene 210 winkelmäßig ordnungsgemäß mit der Mittelebene 166 angeordnet ist, wie in Figur 3 gezeigt.
Wenn das Lenkrad 44 zentriert ist, werden die Stößel 214 der linken und rechten Wendesteuerventile 48 und 50 nicht herabgepreßt werden. In einem solchen Betriebszustand sind die Steuerleitungen 82 und 84 nicht unter Druck gesetzt und die herkömmliche Pumpenverdrängungssteuerung 64 der Figur 1 ist derart positioniert, daß sie Strömungsmittelfluß in den Leitungen 60 und 62 verhindert um die Lenkpumpe 58 mit dem Lenkmotor 54 zu verbinden. Dies dient dazu, die Motorausgangswelle 56 und das zweite Eingangsantriebsglied 32 stationär zu halten, so daß das Planetenlenkdifferential 28 nur die linken und rechten Ausgangsglieder 34 und 36 mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung antreiben kann, und somit das Fahrzeug 10 in einer Geradeaus- oder Längsrichtung.
Angenommen, daß eine Linkswendung des Fahrzeugs erwünscht ist, wird die Eingangswelle 92 ansprechend auf die Anfangsbewegung des Lenkrades 44 durch den Fahrzeugbediener gedreht. Der Zentrierhebel 114 und die Betätigungsstange 128 werden dabei um ein entsprechendes Ausmaß im Uhrzeigersinn um die Mittelachse 101 gedreht, und zwar im Hinblick auf die Figuren 4, 5 und 6 von ihrer 12-Uhr- Neutralposition. Dies trennt bzw. entfernt den Endteil 126 der Torsionsfeder 122 winkelmäßig weg von der Reaktionsstange 130, und beginnt die Torsionsfeder aufzuwikkeln. Jedoch im Hinblick auf die Figuren 3 und 7 werden die Eingangswelle 92 und die Betätigungsnocke 94 anfangs gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so daß verursacht wird, daß das Nockenfolgerollenrad 100 auf die geneigte Rampe 156 läuft, oder sich radial nach außen von der Achse 101 bewegt. Wenn das Rollenrad 100 weg von der Mittelachse 101 gedrückt wird, wird der Betätigungsarm 180 des Kurbelhebeis 174 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, und zwar um die festen Schwenkmittel 182, wenn man die Figur 3 ansieht. Der linke Schenkel 176 schiebt die Verbindung 194 und den linken Betätigungsstößel 214 nach unten oder in den Ventilkörper 222, woraufhin die linke Druckfeder 218 einen steigenden Widerstand auf eine solche Bewegung hin bewirkt. Diese Belastung bewirkt eine Reaktion auf den Kurbelhebel 174, so daß das Rollenrad in Richtung der Mittelachse 101 gedrückt wird und auf der geneigten Rampe 156 und der ersten Innenwandoberfläche 152 läuft.
Wenn der linke Betätigungsstößel 214 in den Ventilkörper 222 geschoben wird, wird der rechte Betätigungsstößel aus dem Ventilkörper herausgezogen, weil der rechte Schenkel 178 des Kurbelhebels 174 sich davon weg bewegt. Wenn der rechte Betätigungsstößel herausgezogen wird, ist er von der Halteanordnung 224 beabstandet, wie in Figur 8 gezeigt ist, es gibt Ausgangsgröße vom rechten Wendesteuerventil 50 zur rechten Steuerleitung 84, und es gibt keine Belastung von der Feder 218 davon. Auf der anderen Seite verursacht das Herabdrücken des linken Betätigungsstößels 214 ein gesteuertes Zumessen des unter Druck gesetzten Strömungsmittels in der Sammelleitung 72 und dem Versorgungsanschluß 232 an die andere Steuerleitung 82. Die geneigte Rampe 156 ist wirksam, um das Rollenrad 100 zu bewegen, und somit den linken Stößel 214 nach innen mit einer relativ schnellen Geschwindigkeit, die beispielsweise einer Geschwindigkeit von 0,189 Millimeter pro Grad Drehung der Betätigungsnocke 94 entspricht, und zwar durch einen gesamten Bewegungsbereich von der Mittelposition von ungefähr 4 oder 5 Grad. Danach, nachdem das Rollenrad 100 über die geneigte Rampe 156 hinaus läuft, und auf der mehr graduellen bzw. leicht ansteigenden Spiraloberfläche 152 wird der linke Betätigungsstößel 214 gradueller bzw. langsam ansteigender herabgedrückt, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit bzw. einem Verhältnis von 0,025 Millimeter pro Grad Drehung der Betätigungsnocke.
Wenn der linke Betätigungsstößel 214 herabgedrückt wird, steigt der Druck in der Steuerleitung 82 in direktem Verhältnis dazu. Deren Druck läuft durch das Wegeventil 78 und in die Leitung 82', die zu einer Seite der Pumpenverdrängungssteuerung 64 führt. Und weil die Pumpenverdrängungsteuerung auch verbunden ist mit der Quelle von unter Druck gesetztem Strömungsmittel bei ungefähr 2400 kPa (350 psi) spricht die Pumpenverdrängungssteuerung 64 auf das Steuersignal an und stellt entsprechend den Winkel der Schrägscheibe der Lenkpumpe 58 ein, um deren Ausgabe zu steuern. Die Lenkpumpe 58 ist in Strömungsmittelverbindung mit dem Lenkmotor 54 durch die unter Druck gesetzte Leitung 60 und die nicht unter Druck gesetzte Rückkehrleitung 62, so daß der Lenkmotor 54 und die Ausgangswelle 56 das zweite Eingangsantriebsglied 32 mit der gewünschten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und in der gewünschten Richtung dreht. Das erste Eingangsantriebsglied 30 zum Planetenlenkdifferential 28 wird simultan angetrieben durch das Getriebe 18, und zwar mit dem gewählten Geschwindigkeitsrate und die Drehung des zweiten Eingangsantriebsgliedes 32 ist derart, daß die Geschwindigkeit des linken Ausgangsgliedes 34 verringert wird, und daß die Geschwindigkeit des rechten Ausgangsgliedes 36 um den gleichen Relativbetrag vergrößert wird, so daß das Fahrzeug 10 nach links wendet, und zwar Kraft der zusammenarbeitenden Elemente des Planetenlenkdifferentials.
Eine Rechtswendung wird im Wesentlichen in der gleichen Weise durchgeführt wie eine Linkswendung, wobei die Eingangswelle 92 und die Betätigungsnocke 94 viel mehr im Uhrzeigersinn gedreht werden als entgegen dem Uhrzeigersinn, wenn man Figur 3 ansieht. In diesem Beispiel wird das Nockenfolgerollenrad 100 dazu gezwungen, radial innen zu laufen und der Kurbelhebel 174 wird gezwungen, mit dem Uhrzeigersinn zu rotieren, wenn man Figur 3 ansieht, woraufhin der rechte Betätigungsstößel 214 herabgedrückt und dadurch betätigt wird und der linke Betätigungsstößel 214 wird nach außen gezogen in einen nicht aktiven Betriebszustand. Unter Druck gesetztes Strömungsmittel wird dann in die zweite oder rechte Steuerleitung 84 geleitet, und zwar durch das druckreduzierende rechte Wendesteuerventil 50 zum Betrieb der Pumpenverdrängungssteuerung 64, um die Richtung der Lenkpumpe 58, des Lenkmotors 54 und des Lenkeingabeantriebsgliedes 32 umzukehren. Eine Drehung des Lenkeingabeantriebsgliedes 32 in die entgegengesetzte Richtung wird die Geschwindigkeit des rechten Ausgabegliedes 36 verringern und die Geschwindigkeit des linken Ausgabegliedes 34 vergrößern, und zwar um das selbe relative Ausmaß, um eine Rechtswendung zu vollziehen.
Wenn das Nockenfolgerollenrad 100 radial zur Mittelachse 101 hin bewegt wird, und zwar von seiner Mittelposition, preßt die Druckfeder 218 des rechten Wendesteuerventils 50 den Kurbelhebel 174 entgegen des Uhrzeigersinnes um die Schwenkmittel 182 herum, die in Figur 3 gezeigt sind. Dies drückt das Rollenrad 100 radial nach außen von der Achse 101 im Führungsschlitz 96, so daß es positiv entlang der äußeren geneigten Rampe 162 und der Außenwandoberfläche 160 rollt.
Nun mit Bezug auf die in Figur 4 gezeigte Zentrierungs- und Stopanordnung 112 kann man sehen, daß die innere Betätigungsstange 128 am freihängenden Stopelement 117 anliegen wird oder einen Kontakt damit machen wird, und zwar ungefähr nach 180 Grad Rotation in jeder Richtung um die Mittelachse 101. Danach drehen sich die Betätigungsstange 128 und das Anschlag- bzw. Stopelement 117 zusammen, bis das Stopelement an der Reaktionsstange 130 anliegt. Figur 5 veranschaulicht die Endpositionen davon nach voller Bewegung im Uhrzeigersinn des Zentrierhebels 114. An einer solchen Stelle dient die Umfangsbreite des Stopelements dazu, das Maximalausmaß des Laufes bzw. Weges der Eingangswelle 92, der Betätigungsnocke 94 und des Lenkrades 44 auf ungefähr 330 Grad zu begrenzen. Somit ist in Figur 5 der Winkel A ungefähr 30 Grad im vorliegenden Beispiel. In der vorliegenden Erfindung sind die gegenüberliegenden Endoberflächen 170 und 172 des Führungsschlitzes 96 über 180 Grad hinaus von der Mitte des Mittelübergangsteils 168 angeordnet, und vorzugsweise über 270 Grad davon, und die Zentrierung- und Stopanordnung 112 ist derart konstruiert und angeordnet, daß die Drehung der Betätigungsnocke 94 begrenzt wird, so daß das Rollenrad 100 niemals diese Endoberflächen berührt.
Im Hinblick auf das vorhergegangene ist zu sehen, daß der Lenkmechanismus 42 einfach in der Konstruktion und verläßlich im Betrieb ist. Insbesondere besitzt der Lenkmechanismus eine relativ geringe Gesamtzahl an Teilen, die einzeln leicht zu fertigen sind, und somit ist der Lenkmechanismus wirtschaftlicher und kompakter als der Lenkmechanismus, der im zuvor erwähnten US-Patent Nummer 4.700.794 offenbart ist.

Claims

1. Lenkmechanismus eines Fahrzeugs zum Umwandeln der Drehbewegung eines Lenkeingabesteuergliedes (44) in die gesteuerte Verschiebung eines linken Wendesteuerventils (48) und eines rechten Wendesteuerventils (50), der folgendes aufweist:

- eine Eingangswelle (92), die mit dem Lenkeingabesteuerglied verbunden ist; und

- Betätigungsnockenmittel, die von der Eingangswelle um eine Mittelachse gedreht werden können;

- Nockenfolgemittel (98), um steuerbar die linken und rechten Wendesteuerventile (48, 50) zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Betätigungsnockenmittel aus einer einzigen Betätigungsnocke (94) bestehen, die mit der Eingangswelle (92) verbunden ist, und zwar für gemeinsame Drehung in jeder Richtung weg von einer Mittelposition, wobei die Betätigungsnocke (94) einen einzigen profilierten Führungsschlitz (96) definiert, der einen mittleren Übergangsteil besitzt und ein Paar von Endoberflächen, die gegenüberliegend weg vom mittleren Übergangsteil angeordnet sind;

- wobei die Nockenfolgemittel (98) nur ein Nockenfolgeelement (100) aufweisen, das in dem einzigen profilierten Führungsschlitz (96) aufgenommen wird, und

- wobei die Nockenfolgemittel Mittel aufweisen zum Umwandeln der Bewegung des einen Folgeelementes (100) in simultane bzw. gleichzeitige Verschiebungen der Wendesteuerventile in entgegengesetzten Richtungen.

2. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 1, wobei der Führungsschlitz (96) von im Wesentlichen spiralförmiger Form ist und generell in einer Ebene normal bzw. senkrecht zur Mittelachse (101) angeordnet ist.

3. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 2, wobei die Endoberflächen des Führungsschlitzes (96) individuell bzw. einzeln weiter als 180 Grad vom zentralen Übergangsteil (168) angeordnet sind.

4. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 3, wobei die Endoberflächen (170, 172) des Führungsschlitzes (96) individuell bzw. einzeln weiter als 270 Grad von dem mittleren Übergangsteil (168) angeordnet sind.

5. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 2, wobei der mittlere Übergangsteil des Führungsschlitzes (96) eine radial nach außen weisende innere geneigte Rampe (156) definiert und eine radial nach innen weisende äußere geneigte Rampe (162) von einer Konstruktion, die ausreichend bzw. geeignet ist, um eine relativ schnelle Anfangsverschiebung der Betätigungsnocke zu verursachen, und dadurch eine wesentlich größere Anfangsbewegung der linken und rechten Wendesteuerventile (48, 50), wenn die Betätigungsnocke (94) weg von ihrer Mittelposition bewegt wird.

6. Lenkmechanismus (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nockenfolgemittel (98) einen Kurbelhebel (174) aufweisen, der erste und zweite Schenkel (176, 178) definiert, die betriebsmäßig jeweils mit den linken und rechten Wendesteuerventilen (48, 50) verbunden sind, einen Betätigungsarm (180), der das Nockenfolgeelement (100) trägt und Mittel (182) zum schwenkbaren Tragen bzw. Unterstützen des Kurbelhebels (174).

7. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 6, wobei die Nockenfolgemittel (98) eine linke Zwischenverbindung (194) aufweisen, die schwenkbar zwischen dem linken Wendesteuerventil (48) und dem ersten Schenkel (176) des Kurbelhebels (174) verbunden ist, und eine rechte Zwischenverbindung (196), die schwenkbar zwischen dem rechten Wendesteuerventil (50) und dem zweiten Schenkel (178) verbunden ist.

8. Lenkmechanismus (42) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der Zentrierungsmittel (112) aufweist zum Rückführen der Betätigungsnocke (94) in deren Mittelposition und der eine Torsionsfeder (122) aufweist, die im Allgemeinen die Eingangswelle (92) umfaßt.

9. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 8, wobei die Zentrierungsmittel (112) eine Reaktionsstange (130) aufweisen und eine Betätigungsstange (128), die zur gemeinsamen Rotation mit der Eingangswelle (92) verbunden ist, und geeignet ist, die Torsionsfeder (122) gegen die Reaktionsstange (130) zu belasten bzw. vorzuspannen, und zwar in jeder Richtung weg von der Mittelposition.

10. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 9, wobei die Zentrierungsmittel (112) ein Stopelement (117) aufweisen, das zur freien Schwenkbewegung um die Mittelachse (101) montiert bzw. angebracht ist, wobei die Betätigungsstange (128) angepaßt bzw. geeignet ist, das Stopelement (117) gegen die Reaktionsstange (130) zu pressen, und zwar in jeder Drehrichtung der Eingangswelle (92), um die Drehbewegung der Betätigungsnocke (94) auf einen vorgewählten Winkelwert weg von der Mittelposition zu begrenzen.

11. Lenkmechanismus (42) eines Fahrzeugs (10) zum Umwandeln der Drehbewegung eines Lenkrades (44) in die gesteuerte Verschiebung eines linken Wendesteuerventils (48) und eines rechten Wendesteuerventils (50), der folgendes aufweist:

Eine Eingangswelle (92), die mit dem Lenkrad verbunden ist;

Betätigungsnockenmittel (94), die mit der Eingangswelle (92) zur gemeinsamen Rotation verbunden sind, und zwar um eine Mittelachse (101) in jeder Richtung weg von einer Mittelposition, und zwar ansprechend auf die Drehung des Lenkrades (44); und eine Nockenfolgeanordnung (98) zum steuerbaren Verschieben der linken und rechten Wendesteuerventile; dadurch gekennzeichnet, daß

die Betätigungsnockenmittel aus einer einzigen Betätigungsnocke (94) bestehen, die einen einzigen profilierten Führungsschlitz (96) von im Wesentlichen spiralförmiger Form definieren, der sich um die Achse (101) windet; und wobei die Nockenfolgeanordnung geeignet ist um gleichzeitig eines der linken und rechten Wendesteuerventile (48, 50) zu ziehen und das andere zu schieben und wobei sie ein einzelnes Nockenfolgeelement (100) aufweist, das im profilierten Führungsschlitz (96) aufgenommen wird.

12. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 11, wobei der Führungsschlitz (96) einen mittleren Übergangsteil (168) und gegenüberliegende Endoberflächen (170, 172) aufweist, die individuell bzw. einzeln weiter als 270 Grad von dem mittlern Übergangsteil (168) entfernt angeordnet sind.

13. Lenkmechanismus (42) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der im Wesentlichen spiralförmige Führungsschlitz (96) radial nach außen weisende erste und zweite Wandoberflächen (152, 154) aufweist, die durch eine innere geneigte Rampe (156) verbunden sind, und radial nach innen weisende Wandoberflächen (158, 160), die durch eine äußere geneigte Rampe (162) verbunden sind.

14. Lenkmechanismus (42) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Nockenfolgeanordnung (98) folgendes aufweist: einen Kurbelhebel (174), die erste und zweite Schenkel (176, 178) definiert, die betriebsmäßig mit den linken bzw. rechten Wendesteuerventilen (48, 50) verbunden sind, einen Betätigungsarm (180), der das Nockenfolgeelement (100) trägt, und Mittel (182) um den Kurbelhebel (174) schwenkbar zu tragen.

15. Lenkmechanismus (42) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, der eine Zentrierungs- und Stopanordnung (112) aufweist zum Zurückführen der Betätigungsnocke (94) in ihre Mittelposition und die eine Torsionsfeder (122) auf weist, eine Reaktionsstange (130) und eine Betätigungsstange (128), verbunden zur gemeinsamen Drehung mit der Eingangswelle (92), und angepaßt bzw. geeignet ist, um die Torsionsfeder (122) gegen die Reaktionsstange zu belasten bzw. zu drücken, und zwar in jeder Richtung weg von der Mittelposition.