DE69705911T2 - Lenksteuereinrichtung - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidsteuergeräte des Typs, der zum Steuern des Fluidstroms von einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung wie z. B. einem Fahrzeuglenkzylinder verwendet wird.
• Ein typisches Fluidsteuergerät des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, beinhaltet ein Gehäuse, das verschiedene Fluidanschlüsse ausbildet, und weiter beinhaltet das Gerät ein Fluidmessgerät und eine Ventilanordnung, die in Ansprechen auf eine Eingabe wie z. B. die Drehung des Fahrzeuglenkrades betätigbar ist. Die Ventilanordnung beinhaltet konventioneller Weise ein durch das Lenkrad rotiertes Hauptspulenventil und ein Nachlaufhülsenventil, wobei die relative Drehverlagerung der Spulen- und Hülsenventile durch das Drehmoment der Lenkeingabe bestimmt wird. Die Drehverlagerung zwischen den Spulen- und Hülsenventilen bestimmt die Strömung durch die Ventilanordnung und somit die Strömung zu dem Lenkzylinder.
• Das typische Steuergerät beinhaltet ebenfalls eine Anordnung zum Vermitteln einer Nachlaufbewegung zu der Ventilanordnung und insbesondere zu dem Nachlaufhülsenventil in Ansprechen auf den Fluidstrom durch das Fluidmessgerät. Das Fluidmessgerät weist normalerweise einen Gerotorradsatz auf, in dem das innen verzahnte Ringbauteil stationär ist und das außen verzahnte Sternbauteil in dem Ringbauteil umläuft und rotiert, wenn Fluid durch das Messgerät strömt und durch dieses gemessen oder dosiert wird. Typischerweise wird die Nachlaufbewegung von dem umlaufenden und sich drehenden Sternbauteil mittels einer Hauptantriebswelle und einem diametral ausgerichteten Stift zu dem Nachlaufhülsenventil übertragen, wobei der Stift durch übergroß bemessene Löcher in der Spule verläuft, jedoch in engen Passlöchern in der Hülse aufgenommen ist. Somit wird die Drehkomponente der Umlauf und Drehbewegung des Sternbauteils in eine Nachlaufdrehbewegung des Hülsenventils übertragen. Eine derartige Nachlaufanordnung ist beim Stand der Technik wohlbekannt und in US-A-4 336 687, auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen, illustriert und beschrieben.
• Obgleich die Nachlaufanordnung gemäß dem Stand der Technik zufriedenstellend arbeitet und seit vielen Jahren in Verwendung ist, weist sie bestimmte Nachteile und Begrenzungen auf. Zum Beispiel erfordert der Nachlaufmechanismus gemäß dem Stand der Technik die Bereitstellung der Antriebswelle und des Antriebsstifts, die nur dem Zweck dienen, die Nachlaufbewegung des Hülsenventils zu bewerkstelligen. Da sich weiterhin die Hauptantriebswelle von dem Gerotorstern zu einer Stelle zu dem vorderen Ende der Spule und Hülse hin erstreckt, ist die Antriebswelle in dem hohlen Spulenventil angeordnet. Das Ende der in Keilverzahnungseingriff mit dem Gerotorstern stehenden Hauptantriebswelle umläuft und rotiert darin, so dass der Innendurchmesser des hohlen Spulenventils groß genug ausfallen muss, um sich nicht nur an den Durchmesser der Hauptantriebswelle anzupassen, sondern auch an die exzentrische Bewegung des Gerotorsterns. Infolgedessen weisen die typischen Spulen- und Hülsenventile in einem Fluidsteuergerät einen größeren Durchmesser auf, als betreffs der Minimierung von Undichtigkeiten wünschenswert wäre, und recht häufig weisen die Spulen- und Hülsenventile eine dünnere Radialabmessung auf, als bezüglich des Widerstands gegenüber den beteiligten Fluiddrücken erwünscht ist.
• Weiterhin begrenzt die relativ hohe Größe der Spulen- und Hülsenventile in dem Fluidsteuergerät gemäß dem Stand der Technik den Rückdruck, mit dem das Steuergerät betrieben werden kann. In vielen Fahrzeuglenksystemen wäre es recht erwünscht, die Steuergerät-Fluidrücklaufleitung als den Eingang zu einer stromabwärtigen Hilfsfluiddruckvorrichtung benutzen zu können.
Zusammenfassung der Erfindung
• Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Fluidsteuergeräts des Typs mit einem Hauptspulenventil und einen Nachlaufhülsenventil, bei dem die oben beschriebenen Nachteile des Fluidsteuergeräts gemäß dem Stand der Technik beseitigt sind.
• Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Fluidsteuergeräts des beschriebenen Typs, in dem der typische Mechanismus zum Übertragen der Nachlautbewegung zu dem Hülsenventil eliminiert ist und stattdessen eine einfachere und direkte Übertragung der Nachlautbewegung von dem umlaufenden und sich drehenden Gerotorstern zu dem Hülsenventil vorhanden ist.
• Die obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung eines Steuergeräts gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei der Oberbegriff dieses Anspruchs auf US-A-4 336 687 basiert. Insbesondere ist ein Steuergerät bereitgestellt, dass zur Steuerung des Fluidstroms von einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung betätigbar ist. Das Steuergerät ist von dem Typ, der eine Gehäuseanordnung aufweist, die einen Einlass zur Verbindung mit der Quelle ausbildet, und der weiterhin mit einem Rücklaufanschluss zur Verbindung mit einem Speicherbehälter sowie ersten und zweiten Steuerfluidanschlüssen zur Verbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung versehen ist. Die Ventilanordnung ist in der Gehäuseanordnung angeordnet und weist ein drehbares Hauptventilorgan und ein damit zusammenwirkendes, relativ dazu drehbares Nachlaufventilorgan auf, wobei das Haupt- und das Nachlaufventilorgan eine Neutralstellung und eine Dreharbeitsstellung festlegen, in der das Haupt- und das Nachlaufventilorgan relativ drehverlagert zueinander sind. Die Gehäuseanordnung und die Ventilanordnung wirken zur Ausbildung eines Hauptfluidwegs zusammen, der eine Verbindung zwischen dem Einlass und dem ersten Steuerfluidanschluss und eine Verbindung zwischen dem zweiten Steuerfluidanschluss und dem Rücklaufanschluss herstellt, wenn sich die Ventilorgane in der Dreharbeitsstellung befinden. Eine fluidbetätigte Anordnung ist zum Vermitteln der Nachlaufbewegung zu der Ventilanordnung proportional zu dem Volumen des durch sie hindurchströmenden Fluidstroms vorgesehen, wobei die fluidbetatigte Anordnung ein stationäres innen verzahntes Ringbauteil und ein außen verzahntes Sternbauteil mit einer Drehbewegung relativ zu dem Ringbauteil aufweist.
• Das Steuergerät ist dadurch gekennzeichnet, dass das Nachlaufventilorgan einen Endbereich aufweist, der unmittelbar benachbart zu dem außen verzahnten Sternbauteil vorgesehen ist. Das Sternbauteil und das Nachlaufventilorgan beinhalten eine Kupplungsanordnung, die in Ansprechen auf die Drehbewegung des Sternbauteils betätigbar ist, um eine Nachlaufdrehbewegung zu dem Nachlaufventilorgan zu übertragen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 ist ein axialer Querschnitt eines gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigten Fluidsteuergeräts.
• Fig. 2 ist eine Draufsicht auf das linke Ende des Fluidsteuergeräts der Fig. 1.
• Fig. 3 ist ein transversaler Querschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, der das Fluidmessgerät und den Nachlaufmechanismus der vorliegenden Erfindung illustriert.
• Fig. 4 ist ein transversaler Querschnitt durch die Zentrierfederanordnung der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 5 ist eine Überlagerungsansicht der Ventilanordnung des Fluidsteuergeräts in einem größeren Maßstab als in Fig. 1 und in der Neutralstellung.
• Fig. 6 ist eine vergrößerte fragmentarische Überlagerungsansicht der in Fig. 5 gezeigten Ventilanordnung die von der Neutralstellung von Fig. 5 in eine Arbeitsstellung verlagert dargestellt ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche die Erfindung nicht einzugrenzen beabsichtigen, illustriert Fig. 1 ein im allgemeinen mit 11 bezeichnetes Fluidsteuergerät, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Das Fluidsteuergerät 11 kann viele der auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragenen US-A-Re. 25 126 illustrierten und beschriebenen Merkmale verwenden. Allerdings verwirklicht das Fluidsteuergerät 11 der vorliegenden Erfindung eine neue Gesamtanordnung, die das Fluidsteuergerät einfacher, kompakter und billiger als Fluidsteuergeräte gemäß dem Stand der Technik ausfallen lässt, während es eine höhere Leistung aufweisen kann.
• Das Fluidsteuergerät 11 weist verschiedene Abschnitte einschließlich eines Ventilgehäuseabschnitts 13, eines ein Fluidmessgerät 15 aufweisenden Abschnitts und einer vorderen Endkappe 17 auf. Diese Abschnitte werden durch eine Mehrzahl von Bolzen 19 in festsitzendem Dichteingriff zusammengehalten (wobei in den Fig. 1 und 3 nur jeweils ein Bolzen dargestellt ist), die in Gewindeeingriff mit dem Ventilgehäuseabschnitt 13 stehen.
• Mit Bezugnahme auf Fig. 2 in Zusammenhang mit Fig. 1 bildet der Ventilgehäuseabschnitt 13 einen Fluideinlass 21 (der von einer Pumpe P unter Druck stehendes Fluid aufnimmt) und einen Fluidrücklaufanschluss 22, der typischerweise mit einem Systemspeicherbehalter R verbunden ist, jedoch auch mit einer (hier nicht dargestellten) stromabwärtigen Hilfsfluiddruckvorrichtung verbunden werden kann, und es versteht sich, dass der hiesige Begriff "Speicherbehälter" derartige stromabwärtige Vorrichtungen beinhaltet. Der Ventilgehäuseabschnitt 13 bildet ebenfalls ein Paar Steuerfluidanschlüsse 23 und 25 (die Fluid zu und von einem Fahrzeuglenkzylinder C übertragen) und einen Energieweiterleitungsfluidanschluss 27 aus. Unter erneuter hauptsächlicher Bezugnahme auf Fig. 1 legt der Ventilgehäuseabschnitt 13 ebenfalls eine Ventilbohrung 29 fest, und darin drehbar angeordnet befindet sich die Steuergerätventilanordnung, die ein drehbares Hauptventilorgan 31 (das im folgenden auch als "Spule" bezeichnet wird) und ein damit zusammenwirkendes, relativ dazu drehbares Nachlaufventilorgan 33 aufweist (das im folgenden auch als "Hülse" bezeichnet wird). An dem vorderen Ende des Spulenventils 31 befindet sich ein Satz externer Keilzähne 35 die eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Spule 31 und einem (hier nicht dargestellten) Fahrzeuglenkrad bereitstellen. Die Spule 31 und die Hülse 33 werden im folgenden ausführlicher beschrieben werden.
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 3 kann das Fluidmessgerät 15 vom allgemeinen beim Stand der Technik wohlbekannten Typ sein, und in der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet es ein innen verzahntes Ringbauteil 37 und ein außen verzahntes Sternbauteil 39. Das Sternbauteil 39 ist in dem Ringbauteil 37 exzentrisch angeordnet, um darin relativ zu dem Ringbauteil eine Umlauf und Drehbewegung auszuführen. Das Sternbauteil 39 bildet einen Satz von Innenzähnen 41 aus, und in Eingriff damit sowie um einen vorderen Endbereich 42 des Hülsenventils 33 angeordnet liegt ein Satz Außenzähne 43 vor, dessen Funktion nachfolgend beschrieben werden wird.
• Unter Druck stehendes Fluid fließt durch die verschiedenen Anschlüsse und Durchlässe, die von dem Ventilgehäuseabschnitt 13, der Spule 31 und der Hülse 33 bestimmt sind, und fließt dann durch das Fluidmessgerät 15, was eine Umlauf und Drehbewegung des Sterns 39 in dem Ring 37 bewirkt. Die Drehkomponente der Bewegung des Sterns 39 wird mittels der Zähne 41 und 43 in eine Nachlaufdrehbewegung der Hülse 33 übertragen, um eine bestimmte Relativversetzung zwischen der Spule 31 und der Hülse 33 aufrechtzuerhalten. Die jeweilige Relativversetzung (hier auch als "Arbeitsstellung" bezeichnet) ist im allgemeinen proportional zu der Drehrate des Lenkrads, d. h. der Drehrate der Spule 31. Es ist bevorzugt, dass die Anzahl der Innenzähne 41 gleich der Anzahl der Außenzähne 43 ist, so dass die zu dem Hülsenventil 33 übertragene Nachlautbewegung gleich zu der Drehbewegung des Sterns 39 ausfällt, d. h. dass eine Umdrehung des Sterns 39 zu einer Umdrehung des Hülsenventils 33 führt.
• Der Ventilgehäuseabschnitt 13 bestimmt eine Mehrzahl von Durchlässen, die zwischen den zuvor genannten verschiedenen Anschlüssen und der Ventilbohrung 29 eine Verbindung herstellen. Jeder der Durchlässe beinhaltet einen sich axial erstreckenden Abschnitt, wie in Fig. 1 dargestellt, der mit dem Steueranschluss 25 in Verbindung steht. Weiterhin beinhaltet jeder der Durchlässe einen sich radial erstreckenden Abschnitt, und es sind im allgemeinen diese Abschnitte, die alle in der Fig. 1 illustriert und hier beschrieben werden. Sich von dem Einlass 21 zu der Bohrung 29 erstreckend befindet sich ein Fluiddurchlass 21p, während sich ein Fluiddurchlass 22p axial durch den größten Teil der Länge der Spule 31 erstreckt. Ein Paar Fluiddurchlässe 23p und 25p stellen eine Verbindung zwischen den Steuerfluidanschlüssen 23 bzw. 25 und der Ventilbohrung 29 her. Schließlich erstreckt sich ein Fluiddurchlass 27p von der Ventilbohrung 29 zu dem Energieweiterleitungsanschluss 27.
• In Gewindeeingriff mit einem Innengewinde, das durch den Ventilgehäuseabschnitt 13 ausgebildet ist, steht ein Stopfen 45, der einen rückwärtigen Abschnitt des Fluiddurchlasses 22p festlegt. Der Stopfen 45 kann entweder den Rücklaufanschluss 22 ausbilden, oder, wie in Fig. 1 gezeigt, ein externes Anschlussstück 47 beinhalten, das den Rücklaufanschluss 22 ausbildet. Die rückwärtigen Enden der Spule 31 und Hülse 33 sind unmittelbar zu einer vorderen Oberfläche des Stopfens 45 benachbart angeordnet. An dieser Stelle befindet sich eine im allgemeinen mit 49 bezeichnete Zentrierfederanordnung, die im folgenden ausführlicher beschrieben werden wird.
• Der Verzahnungseingriff des Sterns 39, der in dem Ring 37 umläuft und sich dreht, bildet eine Mehrzahl von sich expandierenden und kontrahierenden Fluidvolumenkammern 51 aus, und benachbart zu jeder derartigen Kammer 51 bestimmt der Ventilgehäuseabschnitt 13 einen Fluidanschluss 53 (siehe Fig. 1). Weiterhin bildet der Ventilgehäuseabschnitt 13 eine Mehrzahl von schrägen Bohrungen 55 aus (wobei in Fig. 1 zwei dieser Bohrungen dargestellt sind), die jeweils in offener Verbindung mit einem der Fluidanschlüsse 53 und mit der Ventilbohrung 29 stehen. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die komplizierte und teure Bearbeitung von ringförmigen Innennuten (d. h. in der Ventilbohrung) beseitigt wird. Stattdessen wird jeder der Durchlässe 21p, 23p, 25p, 27p radial von der Außenseite gebohrt, und jede der schrägen Bohrungen 55 wird von der Nachbarschaft der vorderen Oberfläche des Ventilgehäuseabschnittes 13 aus gebohrt.
• Mit Bezugnahme auf Fig. 4 in Zusammenhang mit Fig. 1 wird die Zentrierfederanordnung 49 beschrieben werden. Benachbart zu dem rückwärtigen Ende der Spule 31 befindet sich ein Schlitz oder eine Öffnung 57, und ähnlich dazu bildet die Hülse 33 einen Schlitz 59 aus. Weiterhin weist die Hülse 33 einen Abschnitt 60 mit verringertem Durchmesser auf, um den herum ein Federbauteil mit einem im allgemeinen ringförmigen Abschnitt 61 und einem Paar sich radial nach innen erstreckender Schenkel 63 angeordnet ist. Wenn sich die Spule 31 und die Hülse 33 in der Neutralstellung relativ zueinander befinden, treten die Schenkel 63 mit den Seiten der Schlitze 57 und 59 in Eingriff. Wie beim Stand der Technik im allgemeinen wohlbekannt, werden nach dem Abschließen eines Lenkvorgangs, wobei die Spule 31 weiter in der Lenkrichtung als die Hülse 33 rotiert wird, die radial inneren Enden der Schenkel 63 von der in Fig. 4 gezeigten Stellung verlagert, aber wenn der Bediener die Zufuhr von Lenkdrehmoment zu der Spule 31 anhält, bewirken die Schenkel 63 des Federbauteils 61 ein Vorspannen der Spule 31 zurück in Richtung auf ihre Neutralstellung relativ zu der Hülse 33 (d. h. in Richtung auf die in Fig. 4 gezeigte Relativstellung). Für den Fachmann versteht sich, dass die Fig. 4 nur die Relativstellung der Spule und der Hülse darstellt, wenn sie sich in der Neutralstellung befinden, wobei die Spule und die Hülse zusammen in jeder Drehausrichtung vorliegen können.
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 wird nun die Ventilanordnung der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben werden. Die von der Spule 31 ausgebildeten Elemente sind in gestrichelten Linien illustriert, während die von der Hülse 33 bestimmten Elemente in durchgängigen Linien dargestellt sind. Die Spule 31 bildet eine Mehrzahl von zylindrischen Vertiefungen 65, die jeweils eine Radialbohrung 67 beinhalten, welche mit dem Fluiddurchlass 22p in Verbindung steht. Sich von jeder der Vertiefungen 65 aus nach rechts erstreckend liegt ein Axialschlitz 69 vor, während sich von jeder der Vertiefungen 65 aus nach links erstreckend ein Axialschlitz 71 befindet.
• Umfänglich zwischen jedem benachbarten Paar von Vertiefungen 65 angeordnet liegt ein relativ längerer Axialschlitz 73 und umfänglich zwischen jedem benachbarten Paar Schlitze 73 liegt ein relativ kürzerer Axialschlitz 75 vor. Benachbart zu jeder der Vertiefungen 65 ist ein Energieweiterleitungsschlitz 77 angeordnet, dessen Funktion nachfolgend beschrieben werden wird. Zu dem rechten Ende in Fig. 5 hin sind die langen Axialschlitze 73 durch eine ringförmige Nut 79 miteinander verbunden, was ebenfalls als eine den Radialdruck ausgleichende Funktion dient. Die Axialschlitze 69, 71, 73, 75 und 77 sowie die ringförmige Nut 79 sind alle nur auf der Oberfläche der Spule 31 ausgebildet. Allerdings beinhaltet jeder der kurzen Axialschlitze 75 eine Radialbohrung 81, die durch den Fluiddurchlass 22p mit dem Rücklaufanschluss 22 in Verbindung steht. Ebenfalls steht, wie oben erwähnt, die Radialbohrung 67 mit dem Durchlass 22p in Verbindung, aber jede der Radialbohrungen 67 beinhaltet, wie am einfachsten Fig. 1 zu entnehmen ist, einen im allgemeinen konischen Sitz, gegen den ein Kugelventil 83 anliegt.
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 1, 5 und 6 bildet das Hülsenventil 33 eine Mehrzahl von Druckanschlüssen 85, die in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Einlass 21 stehen. Die Hülse 33 bestimmt weiterhin eine Mehrzahl von Dosieranschlüssen 87, die während eines Lenkvorgangs auf eine dem Fachmann wohlbekannte Weise in kommutierender Fluidverbindung mit den schrägen Bohrungen 55 stehen.
• Das Hülsenventil 33 bildet benachbart zu jedem der Druckanschlüsse 85 eine axial langgestreckte Öffnung 89 aus, wobei sich die Öffnungen 89 durch die gesamte radiale Ausdehnung der Hülse 33 erstrecken (hauptsächlich für eine erleichterte Herstellung), wie am einfachsten in der Fig. 1 ersichtlich ist. Die Hülse 33 bestimmt weiterhin eine Mehrzahl von Arbeitsanschlüssen 91, die in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Steueranschluss 25 stehen, und eine Mehrzahl von Arbeitsanschlüssen 93, die sich in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Steueranschluss 23 befinden. Schließlich bildet die Hülse 33 eine Mehrzahl von Energieweiterleitungsanschlüssen 95 aus, die mit dem Energieweiterleitungsanschluss 27 in kontinuierlicher Fluidverbindung stehen. Wie am einfachsten in der Fig. 1 ersichtlich, stehen die Anschlüsse 85, 91, 93 und 95 mittels ringförmiger Nuten in Fluidverbindung mit den Fluiddurchlässen 21p, 25p, 23p bzw. 27p, wobei die Nuten, wie beim Stand der Technik wohlbekannt, jedoch in den Fig. 5 und 6 nicht dargestellt, auf der Außenfläche des Hülsenventils 33 ausgebildet sind.
Arbeitsweise
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Fig. 1 und 5 befinden sich, wenn durch den Bediener keine Lenkeingabe erfolgt und die Spule 31 und die Hülse 33 in ihrer relativen Neutralstellung sind (wie in Fiu. 4 gezeigt und oben beschrieben), befinden sich die Spule und die Hülse in der in Fig. 5 dargestellten Relativstellung. Unter Druck stehendes Fluid tritt in den Einlass 21 ein und fließt durch den Fluiddurchlass 21p, anschließend in die Vertiefungen 65, und dann in der Fig. 5 nach links durch die Axialschlitze 71. In der Neutralstellung der Spule und Hülse überlappt, wie in Fig. 5 ersichtlich, die langgestreckte Öffnung 89 in der Hülse sowohl den Axialschlitz 71 wie den Energieweiterleitungsschlitz 77, wobei die kumulative Überlappungsfläche dieser Öffnungspaare eine variable Neutralöffnung AN bildet. Somit durchläuft unter Druck stehendes Fluid die AN-Öffnung, fließt dann von den Energieweiterleitungsschlitzen 77 durch die Energieweiterleitungsanschlüsse 95 in der Hülse, und danach aus dem Fluiddurchlass 27p heraus zu dem Energieweiterleitungsanschluss 27. Dieses unter Druck stehende Fluid ist zur Verwendung in einer stromabwärtigen hydraulischen Funktion verfügbar, die anderswo an dem Fahrzeug vorhanden ist.
• Wenn der Fahrzeugführer die Spule 31 in der Richtung im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt, (d. h. wenn sich die Spule in Fig. 6 "nach oben" bewegt), beginnt sich die Fläche an Überlappung der langgestreckten Öffnungen 89 und der Schlitze 71 und 77 zu reduzieren, bis die Spule und die Hülse eine "Arbeits"- Stellung erreichen, wie in Fig. 6 gezeigt, in der die variable Neutralöffnung AN geschlossen ist. Für den Fachmann versteht sich, dass die variable Neutralöffnung AN "geschlossen" ist, wenn z. B. die langgestreckte Öffnung 89 zu dem Axialschlitz 71 hin weit offen ist, aber außer Verbindung mit dem Energieweiterleitungsschlitz 77 steht, oder umgekehrt.
• In der Arbeitsstellung der Fig. 6 fließt unter Druck stehendes Fluid von dem Einlass 21 durch die Druckanschlüsse 85 in der Hülse und in die Vertiefungen 65 in der Spule, wobei die Fläche an dazwischen liegender Überlappung eine variable Hauptdurchflusssteueröffnung A1 bildet. Wie dem Fachmann wohlbekannt, ist in einem Fluidsteuergerät mit offener Mittelstellung oder mit Energieweiterleitung die A1-Öffnung in Wirklichkeit eine feststehende, weit offene Öffnung, und anstatt den in das Steuergerät eintretenden Durchfluss mittels Verlagerung der Spule und der Hülse zu steuern, steuert der Bediener den in das Steuergerät eintretenden Druckaufbau durch ein Verschließen der variablen Neutralöffnung AN.
• Beim Aufbau von Druck fließt Fluid durch die Axialschlitze 69, die nun jeden der anderen Dosieranschlüsse 87 überlappen, wobei die kumulative Überlappungsfläche dazwischen eine variable Durchflusssteueröffnung A2 bildet. In den Dosieranschlüssen 87 befindliches Fluid fließt durch jeweils geeignete schräge Bohrungen 55 zu den sich expandierenden Volumenkammern 51, was eine Umlauf und Drehbewegung des Sterns 39 bewirkt. Dann fließt dosiertes Fluid von den sich kontrahierenden Volumenkammern 51 durch die jeweils geeigneten schrägen Bohrungen 55 zu den die langen Axialschlitze 73 überlappenden alternierenden Dosieranschlüssen 87, wobei die kumulative Überlappungsfläche dazwischen eine variable Durchflusssteueröffnung A3 bildet.
• In die langen Schlitze 73 eintretendes dosiertes Fluid fließt axial fast der gesamten Länge der Spule 31 entlang und zu ihrem linken Ende hin, wobei die Schlitze 73 die Arbeitsanschlüsse 93 überlappen und die kumulative Überlappungsfläche dazwischen eine variable Durchflusssteueröffnung A4 bildet. Dann fließt dosiertes Fluid durch die Arbeitsanschlüsse 93 und durch die Fluiddurchlässe 23p zu dem Steueranschluss 23 und von dort zu dem Fahrzeuglenkzylinder C, um eine Rechtsdrehung des Fahrzeugs zu bewirken.
• Aus dem Lenkzylinder C austretendes Fluid kehrt zu dem Steuerfluidansehluss 25 zurück und fließt dann durch den Fluiddurchlass 25p zu den Arbeitsanschlüssen 91, die nun die kurzen Axialschlitze 75 überlappen, wobei die kumulative Überlappungsfläche dazwischen eine variable Durchflusssteueröffnung A5 bildet. In die kurzen Schlitze 75 eintretendes Rücklauffluid fließt dann durch die Radialbohrungen 81 in der Spule 31, tritt in den Fluiddurchlass 22p ein und strömt anschließend in den Fig. 1 und 6 nach links und daraufhin aus dem Rücklaufanschluss 22 heraus zu einem Systemspeicherbehälter. Obwohl das meiste Fluid in dem Fluiddurchlass 22p zu dem Rücklaufanschluss 22 fließt, ist eine bestimmte Fluidmenge verfügbar, um in der Fig. 1 nach rechts und danach heraus und durch eine Radialbohrung 97 zu fließen, um sowohl einen vorderen Axiallagersatz 99 wie den Eingriff der Zähne 41 und 43 zu schmieren.
• Somit stellt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Fluidsteuergerät bereit, das den Nachlaufmechanismus durch die Beseitigung des Bedarfs nach der konventionellen Antriebswelle und des Querstifts in großem Ausmaß vereinfacht, wodurch eine wesentliche Kostenverringerung des Steuergeräts bewerkstelligt wird. Die Beseitigung der Antriebswelle ermöglicht einen wesentlich kleineren Innendurchmesser des Spulenventils, so dass dieses entweder eine höhere Wandstärke aufweisen kann, um eine Druck-"Quetschung" und Undichtigkeiten zu vermeiden, oder dass das Ventil einen kleineren Außendurchmesser aufweisen kann, wodurch in diesem Fall auch die Hülse über einen kleineren Durchmesser verfügen und das gesamte Steuergerät kleiner ausfallen kann. Ebenso ermöglicht der Entwurf der vorliegenden Erfindung die einfachere Machbarkeit der Erhöhung des Gehäusedrucks. In der vorliegenden Ausführungsform der entwickelten Erfindung sind Gehäusedrücke in einer Höhe von bis zu 5516 kPa (800 psi) akzeptabel.
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, das Fluidmessgerät 15 zu dem "vorderen Ende" des Steuergeräts hin anzuordnen, und infolgedessen können die Fluidanschlüsse 21, 22, 23, 25 und 27 in dem Gehäuse an dem rückwärtigen Ende des Steuergeräts ausgebildet werden. Die Beseitigung des konventionellen Nachlaufmechanismus bedeutet, dass mindestens ein Teil der Öffnung an dem Zentrum des Sterns verfügbar ist, um z. B. dort den Axiallagersatz 99 anzuordnen. Diese Anordnung ermöglicht eine große Vereinfachung der Endabdeckung, wodurch diese wesentlich weniger teuer ausfällt.
• Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Ausführungsform illustriert und beschrieben worden ist, in der das Fluidmessgerät zu dem vorderen Ende des Steuergeräts hin angeordnet ist, beschränkt sich die Erfindung nicht darauf. Insbesondere wenn die Anschlüsse an der Außenseite des Ventilgehäuses statt in einer Stirnfläche angeordnet wären, könnte das Fluidmessgerät zu dem rückwärtigen Ende des Steuergeräts hin angebracht werden. In diesem Fall könnte sich die Zentrierfederanordnung entweder zu dem rückwärtigen Ende hin befinden, wie in Fig. 1 dargestellt, und in Nachbarschaft zu dem Fluidmessgerät, oder sie könnte zu dem vorderen Ende hin angeordnet werden, was eine konventionellere Position darstellt.
• Obgleich darüber hinaus die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Ausführungsform mit bestimmten Ventilanordnungsmerkmalen illustriert und beschrieben worden ist, versteht sich für den Fachmann, dass sich die Erfindung nicht darauf begrenzt. Die Merkmale der Erfindung könnten in einem Fluidsteuergerät mit einer Ventilanordnung mit offener Mittelstellung (oder wie in der vorliegenden Ausführungsform bei Energieweiterleitung) verwendet werden, oder in einem Fluidsteuergerät mit geschlossener Mittelstellung, oder in einem lasterfassenden Fluidsteuergerät.
• Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 3 versteht sich für den Fachmann, dass viele Fluidsteuergeräte des Typs, auf den sich die Erfindung bezieht, zur Bereitstellung eines manuellen Lenkvermögens notwendig sind, so dass bei einem Verlust von hydraulischer Leistung, wenn der Fahrzeugführer das Lenkrad dreht, das Fluidmessgerät 15 als eine Fluidpumpe fungiert und einen ausreichenden Durchfluss von unter Druck stehendem Fluid erzeugt, um die Lenkung auf einer "Notfall"-Basis zu bewerkstelligen. Bezüglich der Anforderung für die manuelle Lenkung wird unterstellt, dass es für den Fachmann auf dem Gebiet der Getriebetechnik möglich ist, ein geeignetes Profil für die Zähne 41 und 43 zu spezifizieren, so dass bei der Drehung der Hülse 33 die Außenzähne 43 die Innenzähne 41 antreiben und eine Umlauf und Drehbewegung des Sterns 39 bewirken. Sollte unter manuellen Lenkbedingungen die Folge sein, dass sich der Stern 39 in dem Ring 37 verkeilt oder verklemmt und nicht umläuft und sich dreht, wird eine Modifizierung des Profils der Zähne 41 und 43 notwendig.
• Die Erfindung ist in der obigen Beschreibung ausführlich beschrieben worden, und es wird unterstellt, dass sich für den Fachmann anhand der Beschreibung verschiedene Abänderungen und Modifikationen der Erfindung ergeben. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche derartigen Abänderungen und Modifikationen in der Erfindung eingeschlossen sind, sofern sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims (10)

1. Steuergerät (11) zum Steuern des Fluidstroms von einer Quelle (P) von unter Druck stehendem Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung (C), wobei das Steuergerät (11) eine Gehäuseanordnung (13) aufweist, die einen Einlass (21) zur Verbindung mit der Quelle (P) für unter Druck stehendes Fluid, einen Rücklaufanschluss (22) zur Verbindung mit einem Speicherbehälter (R) und einem ersten (23) sowie einem zweiten (25) Steuerfluidanschluss zur Verbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung (C) bestimmt, sowie eine Ventilanordnung, die in der Gehäuseanordnung (13) angeordnet ist und ein drehbares Hauptventilorgan (31) und ein damit zusammenwirkendes, relativ dazu drehbares Nachlaufventilorgan (33), aufweist, wobei das Hauptventilorgan und das Nachlaufventilorgan eine Neutralstellung (Fig. 5) und eine Dreharbeitsstellung (Fig. 6) bestimmen, in welcher das Hauptventilorgan (31) und das Nachlaufventilorgan (33) relativ zueinander drehverlagert sind, wobei die Gehäuseanordnung (13) und die Ventilanordnung (31, 33) zusammenwirken, um einen Hauptfluidweg zu bestimmen, der zwischen dem Einlass (21) und dem ersten Steuerfluidanschluss (23) sowie zwischen dem zweiten Steuerfluidanschluss (25) und dem Rücklaufanschluss (22) verläuft, wenn die Ventilorgane in der Dreharbeitsstellung stehen, sowie eine fluidbetätigte Anordnung (15), um die Ventilanordnung zu einer Nachlaufbewegung proportional zu dem Volumen des hindurchströmenden Fluidstroms zu bewegen, wobei die fluidbetätigte Anordnung ein stationäres, innen verzahntes Ringbauteil (37) und ein außen verzahntes Sternbauteil (39) aufweist, welches bezüglich des Ringbauteils eine Drehbewegung ausführt; dadurch gekennzeichnet, dass:

(a) das Nachlaufventilorgan (33) einen Endbereich (42) aufweist, der direkt benachbart dem außen verzahnten Sternbauteil (39) angeordnet ist; und

(b) das Sternbauteil (39) und der Endbereich (42) des Nachlaufventilorgans (33) eine Kupplungsanordnung (41, 43) aufweisen, die in Ansprechen auf die Drehbewegung des Sternbauteils betätigbar ist, um eine Nachlaufdrehbewegung auf das Nachlaufventilorgan zu übertragen.

2. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachlaufventilorgan ein zylindrisches Hülsenventilorgan (33) ist, welches radial zwischen dem Hauptventilorgan (31) und der Gehäuseanordnung (13) angeordnet ist.

3. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das außen verzahnte Sternbauteil (39) eine Umlauf und Drehbewegung innerhalb des innen verzahnten Ringbauteils (37) ausführt, wobei die Kupplungsanordnung (41, 43) betätigbar ist, um die Umlauf und Drehbewegungen des Sternbauteils (39) in die Nachlaufdrehbewegung des Nachlaufventilorgans (33) umzusetzen.

4. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (42) des Nachlaufventilorgans (33) sich axial mindestens zum Teil durch eine zentrale Öffnung erstreckt, die von dem Sternbauteil (39) bestimmt wird.

5. Steuergerät (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung die zentrale Öffnung des Sternbauteils (39) bestimmt, die einen Satz von Innenzähnen (41) bestimmt, und dass der Endbereich (42) des Nachlaufventilorgans (33) einen Satz von Außenzähnen (43) bestimmt, die in Eingriff mit den Innenzähnen (41) gebracht werden können.

6. Steuergerät (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Innenzähne (41) gleich der Zahl der Außenzähne (43) ist.

7. Steuergerät (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenzähne (41) und die Außenzähne (43) so konfiguriert sind, dass eine Drehung des Nachlaufventilorgans (33) zu einer Umlauf und Drehbewegung des Sternbauteils (39) innerhalb des Ringbauteils (37) und damit zu einem Pumpen des unter Druck stehenden Fluids führt.

8. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des Nachlaufventilorgans (33) einen vorderen Endbereich (42) aufweist und dass die fluidbetätigte Anordnung (15) in Richtung auf ein vorderes Ende des Steuergeräts (11) angeordnet ist, wobei das Nachlaufventilorgan (33) und die Gehäuseanordnung (13) zusammenwirken, um eine kommutierende Ventilanordnung (55, 69, 73) zu bilden, die Fluid von und zu der fluidbetätigten Anordnung (15) fördert.

9. Steuergerät (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventilorgan (31) und das Nachlaufventilorgan (33) rückwärtige Endbereiche aufweisen, wobei das Steuergerät eine Federanordnung (61) umfasst, die mit den rückwärtigen Endbereichen des Haupt- und des Nachlaufventilorgans in Wirkverbindung stehen, um das Nachlaufventilorgan (33) in Richtung auf die Neutralstellung mit Bezug auf das Hauptventilorgan (31) vorzuspannen.

10. Steuergerät (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung ein Ventilgehäuse (13) umfasst, welches direkt benachbart der fluidbetätigten Anordnung (15) und rückwärtig zu diesem angeordnet ist und das Hauptventilorgan (31) und das Nachlaufventilorgan (33) umgibt, wobei das Ventilgehäuse (13) den Einlass (21) und den ersten (23) sowie den zweiten (25) Steuerfluidanschluss bestimmt.