DE69715322T2

DE69715322T2 - Gelenkfahrzeug-Lenkungseinrichtung mit Bogie-Rückführungssystem

Info

Publication number: DE69715322T2
Application number: DE69715322T
Authority: DE
Inventors: Dwight Bruce Stevenson
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: JP4029363B2; CN1174148A; JPH1059201A; US5732789A; EP0816206A3; DE69715322D1; EP0816206A2; CN1109619C; EP0816206B1

Description

Hinterrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuglenksysteme und im einzelnen auf hydrostatische Servolenksysteme für Gelenkfahrzeuge, wie sie z. B. in Baugewerbeanwendungen verwendet werden.
In einem konventionellen hydrostatischen Servolenksystem für ein Gelenkfahrzeug mit schwenkbar miteinander gekoppelten vorderen und hinteren Fahrgestellbereichen liegen zwei an gegenüberliegenden Seiten des vorderen Fahrgestells angeordnete Lenkzylinder vor. Die Kolbenstangen der Zylinder sind typischerweise mit dem hinteren Fahrgestellbereich gekoppelt, so dass das Ausfahren eines Zylinders bei einem gleichzeitigem Zurückziehen des anderen Zylinders zu einem Lenkausschlag der zwei Fahrgestellbereiche und zu einer Lenkung des Fahrzeuges führt.
Zur Minimierung der Ermüdung des Fahrzeugführers ist vom Fachmann erkannt worden, dass es erwünscht ist, die Steuerung des Fahrzeuges durch eine Integration verschiedener Steuerfunktionen in das Lenkrad zu vereinfachen. Zum Beispiel wäre es erwünscht, dass sowohl der Getriebeschalthebel wie der Steuerventilhebel für die Ladevorrichtung an dem Lenkrad montiert ist. Für eine Kombination derartiger Funktionen mit der Lenkungsfunktion ist es jedoch notwendig, dass die Lenkraddrehung von Einschlag zu Einschlag beispielsweise auf 90º auf jeder Seite der zentrierten (neutralen) Stellung oder vorzugsweise auf noch weniger als 90º reduziert wird. Bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung wurde der Versuch unternommen, eine vollständige Lenkungsfunktion zu erreichen, während das Lenkrad um etwa 55º auf jede Seite der Neutralstellung gedreht wird, um die Verwendung der weiteren Steuerfunktionen durch den Fahrzeugführer zu jedem Zeitpunkt innerhalb des gesamten Bereichs von Lenkungswinkeln zu erleichtern.
Ein typisches hydrostatisches Servolenksystem gemäß des Stands der Technik einschließlich des Fluidsteuergeräts und der Ventilanordnung dafür ist in US-A-4 620 416 illustriert, das auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen ist. In dem konventionellen Fluidsteuergerät für die Verwendung in Lenksystemen von dem Typ, auf den sich diese Erfindung bezieht, liegt ein Gehäuse vor, das verschiedene Fluidanschlüsse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete drehbare Ventilanordnung, einen Fluiddosierer, durch den dosiertes Fluid zu dem Lenkzylinder fließt, und eine Anordnung zum Verleihen einer Nachlaufbewegung für die sich drehende Ventilanordnung in Ansprechen auf den Durchfluss durch den Fluiddosierer ausbildet.
Wie sich für den Fachmann versteht ist es nicht durchführbar, ein konventionelles Fluidsteuergerät des oben beschriebenen Typs einschließlich einer Fluiddosierer-Rückkopplung für die Ventilanordnung in einem Lenksystem zu verwenden, das auf einen relativ niedrigen Fahrzeugführerlenkeingang für das Lenkrad (d. h. plus und minus 90º oder weniger) ausgelegt ist. Die erforderliche kontinuierliche Drehung des Fluiddosierers sowie der mit dem Fluiddosierer typischerweise verbundene "Schlupf" erfordert für einen angemessenen Betrieb einen höheren Lenkeingang.
In dem konventionellen Fluidsteuergerät besteht eine Funktion des Fluiddosierers (der typischerweise ein Gerotorradsatz ist) darin, als eine Handpumpe zu dienen und in Ansprechen auf die Drehung des Lenkrades unter Druck stehendes Fluid zu erzeugen, wodurch eine "manuelle Lenkung" in dem Fall eines Verlusts von Hydraulikdruck zu dem Steuergerät bereitgestellt wird. Jedoch fällt in den meisten Gelenkfahrzeugen die Größe und das Gewicht des Fahrzeuges derart aus, dass eine manuelle Lenkung des oben beschriebenen Typs physikalisch nicht möglich ist, wodurch dieser spezielle Grund für ein Vorliegen des Fluiddosierers entfällt.
In US-A-5 080 135, das als am nächsten zu dem Stand der Technik liegend erachtet wird, ist ein Fluidsteuergerät zur Steuerung des Durchflusses von Fluid von einer Quelle zu einem Lenkzylinder speziell für eine Verwendung in großen Gelenkfahrzeugen offenbart. Das Steuergerät beinhaltet einen Fluiddosierer und eine Ventilanordnung einschließlich einer Spule und einer Hülse. Das Gehäuse und die Ventilanordnung legen einen Hauptfluidweg einschließlich einer verstellbaren Hauptstromsteueröffnung fest, und der Fluiddosierer steht zwischen einem Einlassanschluss und dem ersten Steuerfluidanschluss in einer seriellen Durchflussbeziehung. Die verstellbare Hauptstromsteueröffnung wird durch einen ersten von der Spule bestimmten Fluiddurchlass ausgebildet, der mit einer von der Hülse bestimmten ersten Fluidanschlussanordnung in Fluidverbindung steht. Die erste Fluidanschlussanordnung erstreckt sich in Umfangsrichtung, um eine kontinuierliche Fluidverbindung zwischen dem Einlassanschluss und dem ersten Fluiddurchlass der Spule bereitzustellen, wenn sich die Spule relativ zu der Hülse von der Neutralstellung in die erste Arbeitsstellung dreht. Die relative Drehung der Spule und der Hülse erstreckt sich um mindestens etwa 45º und in einer bevorzugten Ausführungsform um etwa 60º.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines hydrostatischen Servolenksystems und eines dafür geeigneten Fluidsteuergeräts zur Verwendung in einem Gelenkfahrzeug, wobei das System mit einem relativ niedrigen Lenkeingang auf zufriedenstellende Weise arbeitet.
Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines verbesserten Lenksystems und Fluidsteuergeräts, die keine konventionelle Fluiddosierer-Rückkopplung für die Steuergerät-Ventilanordnung benötigen, aufgrund eines sanften Betriebs und der Fahreigenschaften des Lenksystems jedoch immer noch eine bestimmte Form von Rückkopplung zu der Ventilanordnung aufweisen.
Eine damit in Verbindung stehende Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines solchen verbesserten hydrostatischen Servolenksystems für ein Gelenkfahrzeug, dass das laterale "Rütteln" beseitigen kann, das typischerweise auftritt, wenn das Fahrzeug bis zu den Rahmenanschlägen gelenkt wird.
Die obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung eines Lenksystems in einem Gelenkfahrzeug gelöst, das einen eine erste Achse ausbildenden hinteren Fahrgestellbereich und einen eine zweite Achse ausbildenden vorderen Fahrgestellbereich aufweist, wobei die erste und die zweite Achse einen Gelenkwinkel festlegen. Das Lenksystem ist mit einer fluiddruckbetätigten Anordnung versehen, wobei ein Bereich mit dem hinteren Fahrgestellbereich und ein weiterer Bereich mit dem vorderen Fahrgestellbereich verbunden und die Anordnung in Ansprechen auf das Vorliegen von unter Druck stehendem Fluid betätigbar ist, um den Gelenkwinkel zu verändern. Das Lenksystem weist eine Quelle von unter Druck stehendem Fluid und eine Lenkungssteuerungsventilanordnung einschließlich eines Gehäuses auf, das einen sich in Fluidverbindung mit der Quelle von unter Druck stehendem Fluid befindlichen Fluideinlassanschluss ausbildet, sowie einen ersten Steuerfluidanschluss, der mit der fluiddruckbetätigten Anordnung in Fluidverbindung steht. Weiterhin ist die Lenkungssteuerungsventilanordnung mit einem zur Aufnahme eines Lenkeingangs ausgelegten Hauptventilorgan und einem zwischen dem Hauptventilorgan und dem Gehäuse angeordneten Nachlaufventilorgan versehen. Die Haupt- und Nachlaufventilorgane wirken zur Ausbildung einer Arbeitsstellung zusammen, die von einer Neutralstellung relativ verlagert ist und in der die Ventilorgane einen Hauptströmungsweg festlegen, der eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassanschluss und dem ersten Steuerfluidanschluss herstellt.
Das verbesserte Lenksystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Lenkungssteuerungsventilanordnung relativ zu dem hinteren oder dem vorderen Fahrgestellbereich feststeht, und dass die Rückkopplungsanordnung betätigbar ist, um eine Bewegung zu übertragen, die als eine Nachlaufbewegung zu dem Nachlaufventilorgan repräsentativ für eine Veränderung in dem Gelenkwinkel ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Gelenkfahrzeuges einschließlich des hydrostatischen Servolenksystems der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Hydraulikschema des hydrostatischen Servolenksystems einschließlich des gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung angefertigten Fluidsteuergeräts.
Fig. 3 ist ein axialer Querschnitt des schematisch in Fig. 2 dargestellten Fluidsteuergeräts der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein ebener Grundriss des Hauptventilorgans des in Fig. 3 gezeigten Fluidsteuergeräts, jedoch in einem etwas größeren Maßstab.
Fig. 5 ist ein ebener Grundriss des Nachlaufventilorgans des in Fig. 3 gezeigten Fluidsteuergeräts mit dem gleichen Maßstab wie in Fig. 4.
Fig. 6 und 7 sind vergrößerte fragmentarische Überlagerungsansichten der Haupt- und Nachlaufventilorgane in ihren neutralen bzw. verlagerten Stellungen.
Fig. 8 ist ein vergrößerter fragmentarischer transversaler Querschnitt durch den lasterfassenden Kreis und illustriert einen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 ist ein transversaler Querschnitt durch die schematisch in Fig. 2 dargestellte Lenksäule und stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung dar.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen beabsichtigen, stellt Fig. 1 ein im allgemeinen mit 11 bezeichnetes Gelenkfahrzeug einschließlich eines vorderen Fahrgestellbereichs 13 und eines hinteren Fahrgestellbereichs 15 dar. Die vorderen und hinteren Fahrgestellbereiche 13 und 15 sind durch einen senkrechten Schwenkstift 17 schwenkbar miteinander verbunden. Der hintere Fahrgestellbereich 15 legt eine Achse X1 und der vordere Fahrgestellbereich 13 legt eine Achse X2 fest, wobei die normale (Vorwärts-) Bewegungsrichtung des Fahrzeugs wie durch den Pfeil in Fig. 1 angezeigt ausfallen würde.
Das hydrostatische Servolenksystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet zwei Lenkzylinder 19 und 21, deren Kopfenden nur beispielshalber jeweils schwenkbar an dem vorderen Fahrgestellbereich 13 und deren Stößelenden jeweils schwenkbar an dem hinteren Fahrgestellbereich 15 auf eine Weise verankert sind, die dem Fachmann wohlbekannt und schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Der vordere Fahrgestellbereich 13 beinhaltet zwei Räder 23 und der hintere Fahrgestellbereich 15 beinhaltet zwei Räder 25. Weiterhin weist der vordere Fahrgestellbereich 13 zwei Bauglieder 13S und der hintere Fahrgestellbereich 15 zwei Bauglieder 15S auf, wobei jedes Paar der Bauglieder 13S und 15S, die auf der gleichen Seite des Fahrzeuges liegen, "Rahmenanschläge" aufweisen, deren Funktion in wohlbekannter Weise in einer Begrenzung des Ausmaßes an Lenkausschlag des Fahrzeuges besteht.
Nun hauptsächlich auf Fig. 2 Bezug nehmend wird das hydrostatische Servolenksystem der Erfindung allgemein beschrieben werden. An dem Gelenkfahrzeug 11 ist typischerweise an dem hinteren Fahrgestellbereich 15 ein allgemein mit E bezeichneter Fahrzeugmotor montiert, der einer Pumpe 27, die hier schematisch als eine lasterfassende Pumpe dargestellt ist, ein Antriebsdrehmoment bereitstellt. Die Pumpe 27 ist die Quelle von unter Druck stehendem Fluid für das hydrostatische Servolenksystem der vorliegenden Erfindung. Unter Druck stehendes Fluid von der Pumpe 27 wird mittels einer Leitung 29 zu einem allgemein mit 31 bezeichneten Fluidsteuergerät übertragen, dessen Funktion in der Steuerung des Durchflusses von unter Druck stehendem Fluid zu den Lenkzylindern 19 und 21 in Ansprechen auf einen Lenkeingang besteht, der typischerweise mittels eines Fahrzeuglenkrades W und einer Lenksäule SC erfolgt.
Nun auf Fig. 3 in Zusammenhang mit Fig. 2 Bezug nehmend beinhaltet das Fluidsteuergerät 31 ein Gehäuse 33, das einen mit der Leitung 29 verbundenen Einlassanschluss 35 und einen Auslassanschluss 37 ausbildet, der in Verbindung mit einem Systemreservoir R steht. Ebenfalls bildet das Gehäuse 33 einen lasterfassenden Anschluss 39 aus, der derart mit einer Verlagerungssteuerung 41 der Fluidpumpe 27 in Verbindung steht, dass die Pumpe 27 sowohl druck- wie durchflusskompensiert ausfällt. Schließlich legt das Steuergerätgehäuse 33 einen Steuerfluidanschluss 43 fest, der mit dem Kopfende des Lenkzylinders 19 und dem Stößelende des Lenkzylinders 21 in Verbindung steht, und das Gehäuse 33 bildet weiterhin einen Steuerfluidanschluss 45 aus, der mit dem Stößelende des Zylinders 19 und dem Kopfende des Zylinders 21 in Fluidverbindung steht. Es wird davon ausgegangen, dass dem Fachmann auf dem Gebiet von Gelenkfahrzeuglenkungen die Gründe für die oben beschriebene Anordnung wohlbekannt sind.
Weiter auf Fig. 3 Bezug nehmend wird das Fluidsteuergerät 31 ausführlicher beschrieben werden. Das Gehäuse 33 bildet eine Ventilbohrung 47 aus, und darin ist eine Ventilanordnung drehbar angeordnet, die ein drehbares Hauptventilorgan 49 (im folgenden als die "Spule" bezeichnet) und ein mit ihm zusammenwirkendes, relativ drehbares Nachlaufventilorgan 51 aufweist (im folgenden als die "Hülse" bezeichnet).
Das Fluidsteuergerät 31 weist verschiedene Abschnitte auf und zusätzlich zu dem Ventilgehäuse 33 liegt eine Verschleißplatte 53 und ein Wellenstützgehäuse 55 vor. Diese Abschnitte werden mittels einer Mehrzahl von in Gewindeeingriff mit dem Ventilgehäuse 33 stehenden Schrauben 57 in festem Dichteingriff zusammengehalten (in Fig. 3 ist nur eine dieser Schrauben dargestellt). Innerhalb des Wellenstützgehäuses 55 vorgesehen und darin mittels Lagersätze 59 und 61 drehbar angeordnet liegt ein Wellenbauteil 63 vor, dessen Funktion im folgenden beschrieben werden wird.
An dem vorderen Ende der Spule 49 liegt ein Bereich mit einem reduzierten Durchmesser vor, der einen Satz von Innenkeilzähnen 65 ausbildet, die eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Spule 49 und dem Fahrzeuglenkrad W herstellen. Die Spule 49 und die Hülse 51 werden im folgenden ausführlicher beschrieben werden, aber es sei darauf hingewiesen, dass gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung das Ventilgehäuse 33, die Hülse 51 und die Spule 49 drei separate Fluiddosierungsbauteile aufweisen.
Das linke Ende (in Fig. 3) des Wellenbauteils 63 legt einen Satz von Innenkeilzähnen fest und ein mit ihnen in Eingriff stehender Satz von Außenkeilzähnen 67 ist an dem hinteren Ende einer Antriebswelle 69 ausgebildet. Die Antriebswelle 69 weist ein gegabeltes vorderes Ende 71 auf, das mittels eines Antriebsstifts 73 eine Antriebsverbindung zwischen der Welle 69 und der Hülse 51 ermöglicht. Die Enden des Stifts 73 laufen durch zwei von der Spule 49 ausgebildete überdimensionierte Stiftöffnungen 75 (siehe Fig. 4) und sind in relativ eng sitzenden Öffnungen 103 in der Hülse 51 aufgenommen.
Weiter auf Fig. 3 Bezug nehmend legt die Ventilbohrung 47 des Gehäuses 33 eine Mehrzahl von die Hülse 51 umgebenden ringförmigen Fluidkammern fest, um eine Fluidverbindung zwischen den verschiedenen Anschlüssen und der Außenfläche der Hülse 51 bereitzustellen. Zwei ringförmige Kammern 35c nehmen unter Druck stehendes Fluid von dem Einlassanschluss 35 aus, während eine ringförmige Kammer 37c Rücklauffluid zu dem Rücklaufanschluss 37 überträgt. Eine ringförmige Kammer 43c stellt eine Verbindung zu oder von dem Steuerfluidanschluss 43 her und eine ringförmige Kammer 45c stellt eine Fluidverbindung zu oder von dem Steuerfluidanschluss 45 her. Zusätzlich bildet das Ventilgehäuse 33 einen lasterfassenden Anschluss 77 aus, der eine einzelne Bohrung aufweist, die für eine Verbindung zwischen der Ventilbohrung 47 und dem externen lasterfassenden Anschluss 39 sorgt (siehe Fig. 2).
Nun hauptsächlich auf Fig. 4 Bezug nehmend wird das Spulenventil 49 beschrieben werden. Die durch die Spule 49 und die Hülse 51 festgelegten verschiedenen Elemente sind auf eine Weise, die beim Stand der Technik von Fluidsteuergeräten mittlerweile wohlbekannt ist, im allgemeinen symmetrisch um eine imaginäre zentrale Ebene angeordnet, die in dem Fall der vorliegenden Erfindung senkrecht zu der Achse der Antriebswelle 69 verläuft und zwischen den zwei ringförmigen Kammern 35c vorgesehen ist. Auf der linken Seite (in den Fig. 4 und 5) auf dieser imaginären Ebene angeordnete Elemente tragen ein Bezugszeichen mit einem "L", während Elemente auf der rechten Seite der imaginären Ebene die gleichen Bezugszeichen, jedoch gefolgt von einem "R" tragen.
Das Spulenventil 49 beinhaltet zwei ringförmige Nuten 81L und 81R, die durch drei Paare sich axial erstreckender Schlitze 83 untereinander in Verbindung stehen. Die Hauptfunktion der ringförmigen Nuten 81L und 81R besteht darin, gleiche Drücke in sämtlichen Axialschlitzen 83 sicherzustellen und für ein mittlerweile wohlbekanntes radiales Ausgleichen der Spule und der Hülse zu sorgen. Umfänglich zwischen benachbarten Paaren der Schlitze 83 angeordnet liegen Reservoiranschlüsse 85L und 85R vor. Jeder der Reservoiranschlüsse 85L und 85R weist auf der Oberfläche des Spulenventils 49 eine Konfiguration auf, die als ein "abgerundetes Quadrat" bezeichnet werden kann, jedoch auch einen kreisförmigen Bereich beinhaltet, der zu dem Inneren des Spulenventils 49 hin offen ist.
Benachbart zu einem der Reservoiranschlüsse 85L sind eine Radialbohrung und ein Sitz vorgesehen, in dem eine Antikavitations-Rückschlagkugel 87L angeordnet ist, und ähnlich dazu sind in der Nachbarschaft von einem der Reservoiranschlüsse 85R eine Radialbohrung und ein Sitz vorgesehen, in dem eine Antikavitations-Rückschlagkugel 87R angeordnet ist. Die Funktion dieser Rückschlagkugeln wird im folgenden beschrieben werden. In offener Verbindung mit zwei der benachbarten Axialschlitze 83 liegen sich umfänglich erstreckende Schlitze 89 und 91 vor, wobei zwischen den Schlitzen 89 und 91 und in Verbindung mit dem benachbarten Reservoiranschluss 85L stehend ein Axialschlitz 93 angeordnet ist. Jeder der anderen Reservoiranschlüsse 85L weist in Verbindung damit einen sich umfänglich erstreckenden Schlitz 95 oder 97 auf. Die Funktion von sämtlichen oben angeführten Schlitzen wird im folgenden beschrieben werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in Fig. 8 der Axialschlitz 93 und die Durchlässe, welche die Schlitze 95 und 97 mit dem Reservoiranschluss 85L verbinden (und die alle lediglich an der Oberfläche der Spule 49 ausgebildete Axialschlitze sind) schematisch so dargestellt sind, dass sie zu dem Inneren der Spule 49 hin durchtreten. Dieser Durchtritt erfolgt de facto indirekt durch die Reservoiranschlüsse 85L anstatt wie schematisch in Fig. 8 dargestellt direkt.
Nun hauptsächlich auf Fig. 5 Bezug nehmend wird das Hülsenventil 51 beschrieben werden. So lange nicht anders angegeben weisen sämtliche Merkmale in dem Hülsenventil 51 radial ausgerichtete Bohrungen auf, die eine Verbindung zwischen der Oberfläche des Spulenventils 49 und einer der durch das Ventilgehäuse 33 ausgebildeten ringförmigen Kammern herstellen. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung liegen zwei der ringförmigen Kammern 35c vor, die beide in uneingeschränkter Verbindung mit dem Fluideinlassanschluss 35 stehen, so dass die zwei Kammern 35c eine einzige ringförmige Kammer ausbilden könnten, ohne dass sich eine Auswirkung auf die Funktion des Steuergeräts 31 ergäbe.
Das Hülsenventil 51 bildet mehrere Gruppierungen von allgemein mit 99 bezeichneten Druckanschlüssen aus, die ausführlicher im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 beschrieben werden. Die Hülse 51 beinhaltet mehrere Paare von Arbeitsanschlüssen 101L und mehrere Paare von Arbeitsanschlüssen 101R. Schließlich bildet die Hülse 51 eine Reihe von Reservoiranschlüssen 103 aus, die axial mit den Stiftöffnungen 75 ausgerichtet sind, wodurch Rücklauffluid (oder Gehäuseablauffluid) innerhalb des Spulenventils 49 nach außen durch die Öffnungen 75 und dann durch die Reservoiranschlüsse 103 fließt. (mit Ausnahme der zwei Anschlüsse, die die gegenüberliegenden Enden des Antriebsstifts 73 aufnehmen). Von dort fließt Rücklauffluid zu der ringförmigen Kammer 37c und anschließend durch den Auslassanschluss 37 zu dem Systemreservoir R.
An der Oberfläche des Hülsenventils 51 und axial mit den Schlitzen 89, 91, 95 und 97 ausgerichtet sind sich umfänglich erstreckende Schlitze 105, 107 und 109 vorgesehen. Innerhalb des Schlitzes 105 ist eine Bohrung 111 angeordnet und ähnlich dazu ist innerhalb des Schlitzes 107 eine Bohrung 113 und innerhalb des Schlitzes 109 eine Bohrung 115 vorgesehen. Jede der Bohrungen 111, 113 und 115 erstreckt sich radial durch das Hülsenventil 5I, um eine Verbindung zwischen der Außenfläche des Spulenventils 49 und dem entsprechenden Schlitz 105, 107 oder 109 bereitzustellen.
Befinden sich die Spule 49 und die Hülse 51 relativ zueinander in ihren Neutralstellungen, wie in Fig. 6 dargestellt, werden die Druckanschlüsse 99 an einer Fluidverbindung mit den Axialschlitzen 83 blockiert, gleiches gilt für die Arbeitsanschlüsse 101L und 101R. Jedoch ist der lasterfassende Anschluss 77 mit der Bohrung 111 ausgerichtet, die wiederum derart mit dem Axialschlitz 93 in Verbindung steht, dass das zurück zu der Verlagerungssteuerung 41 übertragene Lastsignal an das Reservoir abgelassen wird, um einen minimalen Bereitschaftsdruck an dem Auslass der Pumpe 27 bereitzustellen. Zu dem gleichen Zeitpunkt stellt die Bohrung 113 eine Verbindung des Schlitzes 107 mit dem Schlitz 95 her und daher mit dem Reservoir, während die Bohrung 115 eine Verbindung des Schlitzes 109 mit dem Schlitz 97 und somit ebenfalls mit dem Reservoir herstellt. Schließlich stehen die Antikavitations-Rückschlagkugeln 87L und 87R derart mit den Arbeitsanschlüssen 101L bzw. 101R in Fluidverbindung, so dass bei der Zuführung einer externen Last auf die Lenkzylinder 19 und 21 Fluid von dem Inneren der Spule 49 hinausgezogen wird, und zwar an derjenigen Rückschlagkugel 87L oder 87R vorbei, die mit den expandierenden Zylinderkammern verbunden ist. Diese Anordnung ist notwendig, um die Zylinder vollständig mit Fluid gefüllt zu halten und eine Kavitation zu vermeiden, denn anderenfalls kann nachfolgend ein Verlust an Lenkungsvermögen entstehen.
Nun hauptsächlich auf Fig. 7 Bezug nehmend wird der Strömungsweg durch die Spule 49 und die Hülse 51 im Zusammenhang mit dem Fall einer Rechtsdrehung beschrieben werden, bei der unter Druck stehendes Fluid zu dem Steueranschluss 43 übertragen wird, wodurch der Zylinder 19 ausgefahren und der Zylinder 21 eingezogen wird. Sobald die Spule im Uhrzeigersinn, d. h. von dem Fahrzeugführer aus gesehen für eine Rechtsdrehung gedreht wird, wird die Bohrung 111 aus der Fluidverbindung mit dem Axialschlitz 93 heraus bewegt, so dass der lasterfassende Anschluss 39 nicht länger zu dem Reservoir entleert wird. Stattdessen steht die Bohrung 111 nun mit dem Umfangsschlitz 89 in Verbindung. Es sei darauf hingewiesen, dass nur in der Fig. 7 die Druckanschlüsse 99 einzelne Bezugszeichen tragen, die die Reihenfolge der Fluidverbindung mit dem Axialschlitz 83 darstellen. Somit beginnt der Druckanschluss 99a nach einigen Graden an Drehung der Spule relativ zu der Hülse mit dem Axialschlitz 83 zu kommunizieren, wodurch derart Einlassdruck in den Schlitz 83 und den Schlitz 89 übertragen wird, dass der Einlassdruck jetzt durch die Bohrung 111 und den sich umfänglich erstreckenden Schlitz 105 und anschließend durch den lasterfassenden Anschluss 77 übertragen wird, um den Bereitschaftsdruck der Pumpe zu erhöhen, was im folgenden ausführlicher erläutert werden wird. Die Überlappungsfläche der Druckanschlüsse 99 mit den Axialschlitzen 83 bildet eine verstellbare Hauptstromsteueröffnung A1 aus (siehe Fig. 2). Zu dem gleichen Zeitpunkt, zu dem die Anschlüsse 99a mit den Schlitzen 83 in Verbindung treten, beginnen auch die Arbeitsanschlüsse 101R mit den Schlitzen 83 in Verbindung zu treten, wobei die Überlappungsfläche dazwischen eine variable Stromsteueröffnung A4 ausbildet (siehe wiederum Fig. 2).
Zu etwa dem gleichen Zeitpunkt, zu dem sich die A1- und A4-Öffnungen zu öffnen beginnen, beginnen die Arbeitsanschlüsse 101L mit den Reservoiranschlüssen 85L in Verbindung zu treten, wobei die kumulative Überlappungsfläche dazwischen eine verstellbare Stromsteueröffnung A5 ausbildet (siehe Fig. 2). Obgleich hier nicht dargestellt und kein wesentliches Merkmal für die vorliegende Erfindung würde das Fluidsteuergerät 31 der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Dämpfungsfluidweg beinhalten, der von dem Hauptfluidweg an einer unmittelbar stromaufwärts von der A4-Öffnung angeordneten Stelle eine Verbindung zu dem Hauptfluidweg an einer stromab von der A5-Öffnung angeordneten Stelle herstellt. Ein derartiger Dämpfungspfad ist in dem auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragenen US-A-4 781 219 illustriert und beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die Spule 49 und die Hülse 51 eine "Weitwinkelventilanordnung" des Typs auf, der in der auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragenen US-A-5 080 135 mit dem Titel "LARGE DEFLECTION ANGLE ROTARY MODULATION STEERING VALVE" illustriert und beschrieben ist. Somit liegt zusätzlich zu dem Druckanschluss 99a ein Druckanschluss 99b vor, der nach mehren zusätzlichen Graden an Relativdrehung zwischen der Spule und der Hülse mit dem Schlitz 83 zu kommunizieren beginnt. Nach den mehreren zusätzlichen Graden an Verlagerung beginnt ein Druckanschluss 99c mit den Axialschlitzen 83 zu kommunizieren (jedoch noch nicht bei der in Fig. 7 dargestellten Verlagerung). Wenn sich die Spule und die Hülse schließlich an die maximale relative Verlagerung annähern, tritt ein Druckanschluss 99d mit dem Axialschlitz 83 in Fluidverbindung. In der vorliegenden Ausführungsform und nur beispielshalber beträgt die relative Drehung der Spule 49 und Hülse 51 bei der maximalen Verlagerung mindestens etwa 30º und liegt vorzugsweise in dem Bereich von etwa 45º bis etwa 60º. Spezifische Beispiele von relativen Spulen- und Hülsenverlagerungen werden im folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung von Fig. 8 und dem Merkmal der vorliegenden Erfindung einer Vermeidung des "Anschlagsrüttelns" angeführt.
Es wird davon ausgegangen, dass in dem Fall eines sich langsam drehenden Eingangsfluidsteuergeräts des Typs, auf den sich die Erfindung bezieht, die Verwendung der eben beschriebenen Weitwinkelventilanordnung in hohem Ausmaß die Sanftheit der Lenkfunktion und zusätzlich die Fahreigenschaften des Fahrzeuges verbessert, d. h. dass sie die Lenkung davon abhält, zu aggressiv auszufallen (eine zu hohe Übertragungsrate anzunehmen), was insbesondere dann signifikant ist, wenn das Fahrzeug mit höheren Geschwindigkeiten gefahren wird (z. B. auf der Straße während des "Transport"-Modus).
In typischen Fluidsteuergeräten des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, liegt eine Nachlaufbewegung vor, die von einem Fluiddosierer in Ansprechen auf den Durchfluss von Fluid durch ihn zu der Hülse 51 übertragen wird. Wie jedoch im Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung erwähnt wurde, ist die Verwendung eines Fluiddosierers zur Bewerkstelligung einer Nachlaufbewegung an einem Fluidsteuergerät mit sehr niedrigem Lenkeingang (z. B. weniger als 90º der Lenkraddrehung auf jeder Seite der zentrierten Stellung des Lenkrades) nicht durchführbar. Dementsprechend besteht ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, dass die Nachlaufbewegung für das Hülsenventil 51 mittels einer mechanischen Rückkopplungsbewegung bewerkstelligt wird, die zu dem Wellenbauteil 63 und von dort mittels der Antriebswelle 69 und des Antriebsstifts 73 zu der Hülse 51 übertragen wird. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die zu dem Wellenbauteil 63 übertragene Rückkopplungsbewegung repräsentativ für den Gelenkwinkel des Gelenkfahrzeuges 11, d. h. die Abweichung der Achsen X1 und X2 von einer Kolinearität.
Nun hauptsächlich auf die Fig. 1-3 Bezug nehmend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung zur Bereitstellung der mechanischen Rückkopplung für das Wellenbauteil 63 und letztendlich zu dem Hülsenventil 51 illustriert. Wie schematisch in Fig. 1 dargestellt ist das Fluidsteuergerät 31 und spezifisch dessen Gehäuse 33 relativ zu dem hinteren Fahrgestell 15 feststehend. In Fig. 1 ist das Steuergerät 31 als in Querrichtung von der Achse X1 versetzt dargestellt, einfach um den allgemeinen Fall zu illustrieren, in dem eine Anordnung auf der Achse nicht erforderlich ist. Wenn das Fluidsteuergerät 31 in dem Fahrzeug installiert ist, würde es im allgemeinen senkrecht ausgerichtet werden, wobei sich die Keilzähne 65 nach oben zu dem Lenkrad W hin erstrecken und sich das Wellenbauteil 63 nach unten zu dem hinteren Fahrgestell 15 hin erstreckt.
Wie am besten anhand Fig. 3 ersichtlich ist an dem "unteren" Ende der Welle 63 ein Kniehebelbauglied 117 befestigt (das schematisch auch in Fig. 1 dargestellt ist). An dem entfernten Ende des Kniehebels 117 (d. h. weg von der Welle 63) liegt ein Stielbauglied 119 vor, dessen unteres Ende an einem sphärischen Stößelende 121 befestigt ist (das schematisch auch in Fig. 1 illustriert ist). Das Stößelende 121 kann innerhalb des aufnehmenden Bereichs einer mit 123 bezeichneten Verbindungsstange aufgenommen werden, was nur in Fig. 1 gezeigt ist. Das Ende der Verbindungsstange 123 gegenüber dem Stößelende 121 beinhaltet einen weiteren aufnehmenden Bereich zur Aufnahme eines weiteren sphärischen Stößelendes 125, das in Fig. 1 schematisch so dargestellt ist, dass es nicht in Kontakt mit dem vorderen Fahrgestellbereich 13 steht. In Wirklichkeit ist es jedoch relativ zu dem vorderen Fahrgestell 13 feststehend angeordnet. In Abhängigkeit von der jeweiligen ausgewählten Geometrie kann das sphärische Stößelende 125 entweder an dem vorderen Fahrgestell 13 oder an einem Bauglied angeordnet sein, das lateral von dem vorderen Fahrgestell 13 vorsteht (und somit im allgemeinen die schematisch in der Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt).
Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Anordnung des Schwenkstifts 17, des Fluidsteuergeräts 31, des Kniehebels 117, der Verbindungsstange 123 und der sphärischen Stößelenden 121 und 125 bilden eine Anordnung, die typischerweise als eine "Viergelenkanordnung" bezeichnet wird. Für den Fachmann von Viergelenkanordnungen versteht sich anhand der vorliegenden Beschreibung, dass die Funktion der Kopplungsanordnung der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Rückkopplungsbewegung für die Welle 63 besteht, die dem Gelenkwinkel zwischen den vorderen und hinteren Fahrgestellen entspricht, d. h. der Abweichung von der Nichtlinearität der Achsen X1 und X2. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung einer Viergelenkanordnung als die Rückkopplungsanordnung begrenzt ist. Für die Erfindung ist einzig wesentlich, dass eine Art von Rückkopplungsanordnung vorhanden ist, wobei eine bestimmte Menge an Lenkausschlag des Fahrzeuges in eine entsprechende Menge an Nachlaufbewegung des Hülsenventils 51 übersetzt wird. Beispielsweise könnte das Fluidsteuergerät physikalisch unmittelbar über dem Schwenkstift 17 angeordnet und an dem hinteren Fahrgestell 15 verankert sein, wobei jedoch der Lenkausschlag des vorderen Fahrgestells 13 zu der Hülse 51 mittels einer flexiblen Welle oder eines flexiblen Kabels des Typs übertragen wird, der mittlerweile wohlbekannt und kommerziell verfügbar ist.
Zur Bewerkstelligung dieser Aufgabe und zur Verfügbarmachung einer "vollständigen Rückkopplung" von dem vorderen Fahrgestellbereich 13 zu der Hülse 51 liegen bestimmte geometrische Anforderungen an die in Fig. 1 dargestellte Kopplungsanordnung vor. Die "Stange", die den feststehenden Abstand von der Achse des Schwenkstifts 17 zu der Achse der Welle 63 repräsentiert, muss die gleiche Länge wie die Verbindungsstange 123 aufweisen. Ähnlich dazu muss die "Stange", die den feststehenden Abstand von der Achse des Schwenkstifts 17 zu der Achse des Stößelendes 125 repräsentiert, die gleiche Länge wie der Kniehebel 117 aufweisen (d. h. von der Achse der Welle 63 zu der Achse des Stößelendes 121). Mit anderen Worten weist die Kopplungsanordnung vier "Stangen" auf, die ein Parallelogramm bilden. Wenn daher ein Lenkvorgang auftritt, so dass der vordere Fahrgestellbereich um den Stift 17 schwenkt und einen Gelenkwinkel AA bildet, der gleich 25º ist, verursacht die resultierende Bewegung der Verbindungsstange 123 und des Kniehebels 117 eine Rückkopplungsdrehung des Wellenbauteils 63 von 25º bereit.
Wie sich für den Fachmann von Fluidsteuergeräten versteht reduziert die Rückkopplungsbewegung von dem vorderen Fahrgestellbereich 13 die Drehverlagerung zwischen der Spule 49 und der Hülse 51, wodurch die Fläche der verstellbaren Stromsteueröffnungen A1, A4, und A5 reduziert wird. Für jeden gegebenen Dreheingang von dem Fahrzeugführer zu dem Lenkrad W reduziert daher der Rückkopplungsmechanismus die Übertragung des Lenksystems (d. h. weniger Gesamtdurchfluss für einen gegebenen Lenkeingang), wodurch das Lenksystem weniger aggressiv wird und bessere Fahreigenschaften bewerkstelligt werden. Wie oben erwähnt dient die Verwendung der Weitwinkelventilanordnung zur Festlegung der verstellbaren Hauptstromsteueröffnung A1 ebenfalls diesen gleichen Zwecken.
Obwohl die Erfindung so dargestellt worden ist, dass das Fluidsteuergerät an dem hinteren Fahrgestell 15 montiert ist und die Rückkopplung von dem vorderen Fahrgestell 13 empfängt, versteht sich für den Fachmann, dass die Anordnung umgekehrt werden könnte und das Ergebnis dasselbe bliebe. Für die vorliegende Erfindung ist die Bereitstellung einer Rückkopplung für das Fluidsteuergerät 31 wesentlich, welche die Menge an Lenkausschlag "repräsentiert". Wie oben erwähnt ist die in Fig. 1 illustrierte Anordnung ein Parallelogramm und stellt somit eine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen der Menge an Lenkausschlag und der Rückkopplung bereit. Jedoch liegen bestimmte Fahrzeuganwendungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung, bei denen es erwünscht sein kann, dem Fluidsteuergerät eine Rückkopplung bereitzustellen, die entweder kleiner oder größer als die Menge an Lenkausschlag ist. Für den Fachmann von Viergelenkanordnungen versteht sich, dass derartige Modifizierungen in der Menge an Rückkopplung einfach dadurch bewerkstelligt werden können, indem die Längen der "Stangen" in der in Fig. 1 dargestellten Kopplungsanordnung eingestellt werden. Wenn beispielsweise die "Stange" zwischen dem Schwenkstift 17 und dem Stößelende 125 länger als der Kniehebel 117 wäre, würde eine bestimmte Schwenkbewegung des vorderen Fahrgestells 13 zu weniger Rotationsgraden von Rückkopplung zu der Welle 63 führen.
Wie oben erwähnt weisen die Bauglieder 13S und 15S "Rahmenanschläge" auf und sind zur Begrenzung des Ausmaßes an Gelenkausschlag des Fahrzeuges mit beinhaltet. Jedoch ist es nicht erwünscht, "mit Kraft in die Rahmenanschläge zu fahren", d. h. dass sogar dann immer noch der volle Systemdruck zu den Lenkzylindern 19 und 21 übertragen wird und der volle Durchfluss durch die A1-, A4- und A5-Öffnungen vorliegt, wenn ein benachbartes Paar Bauglieder 13S und 15S dabei sind, in Eingriff zu treten. Daher beginnt gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung bei annähernd 5º, bevor der maximale Gelenkwinkel erreicht wird, eine Art Dämpfungs- oder Kraftreduktion (Durchfluss und/oder Druck) aufzutreten.
Nun hauptsächlich auf die Fig. 4, 5 und 7 Bezug nehmend werden mit einer weiteren Drehung der Spule 49 (so dass sie sich in Fig. 7 "nach unten" bewegt) die Druckanschlüsse 99c beginnen, mit den Schlitzen 83 in Verbindung zu treten, und schließlich werden auch die Druckanschlüsse 99d beginnen, mit den Schlitzen 83 in Verbindung zu stehen. Tritt dies auf, würde die Verlagerung zwischen der Spule und der Hülse etwa 40º betragen. In der vorliegenden Ausführungsform und nur beispielshalber liegt der maximale Gelenkwinkel zwischen dem vorderen Fahrgestell 13 und dem hinteren Fahrgestell 15 bei etwa 40º. Somit beträgt hinsichtlich der zuvor beschriebenen Rückkopplungsanordnung von dem vorderen Fahrgestellbereich 13 zu der Hülse 51 die maximale Drehung der Hülse (unter Annahme eines Eins-zu-Eins- Rückkopplungsverhältnisses) auch 40º. Daher wäre es möglich, das Lenkrad W und das Spulenventil 49 zu einer maximalen Verlagerung von 80º zu drehen (d. h. die maximale Hülsenverlagerung von 40º plus der maximalen Spulen-Hülsen-Verlagerung von 40º).
Ein Ergebnis einer Drehung des Lenkrads W auf seine maximale Verlagerung von 80º wäre, dass die A1-, A4- und A5-Öffnungen alle bei einer maximalen Öffnungsfläche vorlägen, wenn sich die vorderen und die hinteren Fahrgestelle dem maximalen Gelenkwinkel und dem Eingriff von zwei der Rahmenanschläge 13S und 15S annähern würden. Mit anderen Worten würde der maximale Systemdurchfluss und -druck so lange zu den Lenkzylindern 19 und 21 übertragen werden, bis die Rahmenanschläge 13S und 15S tatsächlich in Eingriff treten, was somit zu einem wesentlichen und unerwünschten lateralen "Rütteln" bei dem Eingriff führen würde.
Gemäß eines wichtigen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird jedoch das Problem des Gegen-den- Anschlag-Lenkens beseitigt. In einer normalen Spulen-Hülsen-Lenkeinheit beim Stand der Technik tritt aufgrund der kontinuierlichen Drehung der Spule und Hülse innerhalb des Gehäuses die gesamte Dosierung (Steuerung) von Fluid zwischen der Spule und der Hülse in Ansprechen auf die relative Drehung zwischen der Spule und der Hülse auf. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Drehstellung der Hülse 41 den Gelenkwinkel zwischen den Fahrgestellbereichen 13 und 15 repräsentiert. Mit anderen Worten und wie zuvor beschrieben kann der viergelenkige Rückkopplungsmechanismus derart gewählt werden, dass für jede gegebene Menge an Lenkausschlag eine vorbestimmte Drehmenge des Spulenventils 51 auftritt.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird diese bekannte Beziehung zwischen dem Gelenkwinkel und der Drehstellung der Hülse 51 dazu verwendet, das oben beschriebene Problem zu vermeiden, mit Kraft in die Anschläge zu fahren. Nun hauptsächlich auf Fig. 8 in Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 7 Bezug nehmend sollte darauf hingewiesen werden, dass zu der Zeit, zu der sich die Spule und die Hülse in der Neutralstellung von Fig. 6 befinden und über den gesamten Bereich einer Rechtsdrehung hinweg der sich umfänglich erstreckende Schlitz 107 mittels der Bohrung 113 und dem Schlitz 95 sowie dem Reservoiranschluss 85L in der Spule mit dem Reservoir verbunden wird. Wenn sich dann die vorderen und hinteren Fahrgestellbereiche dem maximalen Gelenkwinkel annähern, beginnt sich (was möglicherweise 5º vor dem Maximum einsetzt) der sich umfänglich erstreckende Schlitz 105, der mittels der Bohrung 111 ein Lastsignal aufnimmt und es durch den lasterfassenden Anschluss 77 zurück zu der Pumpe überträgt, aus der Verbindung mit dem Anschluss 77 herauszubewegen.
Weiter hauptsächlich auf Fig. 8 Bezug nehmend, beginnt, wenn sich die Hülse 51 gerade aus der Stelle, an der der Schlitz 105 nicht länger mit dem lasterfassenden Anschluss 77 in Verbindung steht, herausdreht, der Anschluss 77 mit dem Schlitz 107 zu kommunizieren, der wie oben erwähnt bei auf dem Reservoirdruck liegt. Somit und nur beispielshalber fällt der Pumpenbereitschaftsdruck von etwa 150 psi auf etwa 25 psi ab. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet der Hydrauliktechnik wohlbekannt korreliert der Pumpenbereitschaftsdruck mit dem Druckabfall über die verstellbare Hauptstromsteueröffnung A1 und da der Durchfluss proportional zu der Quadratwurzel des Druckabfalls über die A1-Öffnung ist, fällt der Durchfluss durch das Steuergerät 31 (und somit der Durchfluss zu den Zylindern) auf etwa ein Drittel des "normalen" Durchflusses ab, wenn der lasterfassende Anschluss 77 seine Kommunikation mit dem Schlitz 105 unterbricht und mit dem Schlitz 107 zu kommunizieren beginnt. Infolgedessen wird während der letzten mehreren Grade von Lenkausschlag vor dem Ineingrifftreten der Rahmenanschläge der Durchfluss zu den Lenkzylindern wesentlich abnehmen, wodurch der Eingriff der Rahmenanschläge "gedämpft" oder "abgefedert" wird, anstatt mit einem vollen Systemdurchfluss mit Kraft in die Rahmenanschläge zu laufen.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden ist, die das Problem des Gegen-den-Anschlag-Lenkens durch Dosieren des lasterfassenden Signals zu lösen beabsichtigt, versteht sich für den Fachmann, dass die Erfindung nicht derart begrenzt ist und andere Teile des Hauptströmungsweges gesteuert, dosiert oder zu einem Reservoir entleert werden könnten, da dies Möglichkeiten sind, den Systemdruck und/oder den Durchfluss vorgängig vor dem Ineingrifftreten der Anschläge zu reduzieren. Die Signifikanz der in der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform besteht in der "kaskadenartigen" (seriellen) Dosierung, durch die eine normale Lenkungssteuerung zwischen der Spule und der Hülse bewerkstelligt wird, jedoch wird dann der Systemdruck oder der Durchfluss (oder beides) derart an einer oder mehreren Dosierstellen zwischen der Hülse und dem Gehäuse gedämpft oder verringert, dass diese Dosierung in Ansprechen auf die Hülsenstellung auftritt, die in der vorliegenden Ausführungsform den Gelenkwinkel repräsentiert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wäre es möglich, das Problem des Gegen-den-Anschlag-Lenkens auf eine andere Weise zu verhindern. Dabei wird angenommen, dass der maximale Gelenkwinkel für das Fahrzeug wiederum 40º betragen würde. Jedoch wäre es, wie im Abschnitt zum Hintergrund der Erfindung erläutert, in vielen Fahrzeuganwendungen erwünscht, verschiedene Steuerungen (wie z. B. für das Getriebe) an dem Lenkrad anzubringen und die Lenkraddrehung zu begrenzen. Daher wird in der zu beschreibenden Ausführungsform ein mechanischer Anschlag wie z. B. ein Stift P vorgesehen, um die Drehung des Lenkrads W oder der Spule 49 auf eine Verlagerung von nicht mehr als 60º relativ zu dem Gehäuse 33 zu begrenzen. Wie am besten aus Fig. 9 ersichtlich läuft der Stift P durch die Lenksäule SC, wenn sich diese innerhalb eines Lenksäulengehäuses H dreht. Das Gehäuse bildet zwei interne gekrümmte Schlitze S aus, die sich jeweils 120º weit erstrecken. Ist das Rad W zentriert (entsprechend der in Fig. 9 gezeigten Stellung), werden die Enden des Stifts P in den Schlitzen S "zentriert". Somit wird in dieser Ausführungsform bei einer Drehung des Lenkrads W weg von der Neutralstellung und der Erhöhung der Spulen-Hülsen-Verlagerung auf ihr Maximum (das die angenommenen 40º beträgt) der Durchfluss zu den Lenkzylindern zunehmend bis auf die maximale Durchflussrate erhöht. Erreicht jedoch das Lenkrad W einmal eine 60º-Drehung, tritt es (oder die Säule SC oder die Spule 49) mit einem Anschlag in Eingriff und anschließend führt der Durchfluss zu dem Lenkzylinder zu einem weiteren Lenkausschlag der Fahrgestellbereiche, aber die resultierende Nachlaufbewegung zu der Hülse 51 beginnt die Spulen-Hülsen-Verlagerung von ihrem Maximum von 40º zu reduzieren. Wenn in dieser Ausführungsform und nur beispielshalber sich der Lenkausschlag dem Maximum von 40º annähert, wobei die Spule in ihrer Drehung auf 60º begrenzt ist, würde die Spulen-Hülsen-Verlagerung in dem Verfahren auf bis etwa 20º abnehmen. Bei einer typischen Spulen-Hülsen-Architektur beträgt, wenn die Verlagerung zwischen der Spule und der Hülse bei etwa der Hälfte des Maximums liegt, der Durchfluss durch den Hauptströmungsweg typischerweise nur etwa die Hälfte des maximalen Durchflusses oder möglicherweise noch weniger. Daher können gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung die Probleme des Gegen-den-Anschlag-Lenkens dadurch gelöst werden, dass die Verlagerung der Spule 49 begrenzt und anschließend die Nachlaufbewegung der Hülse 51 bei ihrer Annäherung an ihr Maximum dazu verwendet wird, den Systemdurchfluss und/oder -druck zu den Lenkzylindern abzusenken.
Die Erfindung ist in obiger Beschreibung ausführlich beschrieben worden und es wird davon ausgegangen, dass sich für den Fachmann anhand dieser Beschreibung verschiedene Abänderungen und Modifizierungen der Erfindung ergeben. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen Abänderungen und Modifizierungen in der Erfindung eingeschlossen sind, insofern sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Lenksystem in einem Gelenkfahrzeug (11), wobei das Gelenkfahrzeug einen hinteren Fahrgestellbereich (15), der eine erste Achse (X1) bestimmt, sowie einen vorderen Fahrgestellbereich (13), der eine zweite Achse (X2) bestimmt, aufweist, wobei die erste und die zweite Achse einen Gelenkwinkel (AA) bestimmen; wobei das Lenksystem versehen ist mit einer fluiddruckbetätigten Anordnung (19; 21) mit einem mit dem hinteren Fahrgestellbereich (15) verbundenen Bereich sowie einem anderen, mit dem vorderen Fahrgestellbereich (13) verbundenen Bereich, und die in Ansprechen auf das Vorhandensein von unter Druck stehendem Fluid betätigbar ist, um den Gelenkwinkel (AA) zu ändern; wobei das Lenksystem ferner versehen ist mit einer Quelle (27) von unter Druck stehendem Fluid sowie einer Lenkungssteuerungsventilanordnung (31) umfassend ein Gehäuse (33), welches einen Fluideinlassanschluss (35) in Fluidverbindung mit der Quelle (27) von unter Druck stehendem Fluid und einen ersten Steuerfluidanschluss (43) in Fluidverbindung mit der fluiddruckbetätigten Anordnung (19, 21) bestimmt; wobei die Lenkungssteuerungsventilanordnung ferner versehen ist mit einem Hauptventilorgan (49), welches ausgelegt ist, um einen Lenkeingang aufzunehmen, sowie einem Nachlaufventilorgan (51), das zwischen dem Hauptventilorgan. (49) und dem Gehäuse (33) angeordnet ist, wobei das Hauptventilorgan (49) und das Nachlaufventilorgan (51) zusammenwirken, um eine Arbeitsstellung (Fig. 7) zu bestimmen, die mit Bezug auf eine Neutralstellung (Fig. 6) verlagert ist, in welcher die Ventilorgane einen Hauptströmungsweg (A1, A4, A5) bestimmen, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Fluideinlassanschluss (35) und dem ersten Steuerfluidanschluss (43) sorgt; dadurch gekennzeichnet, dass:

(a) das Gehäuse (33) der Lenkungssteuerungsventilbaugruppe (31) mit Bezug auf den hinteren (15) oder den vorderen (13) Fahrgestellbereich fixiert ist; und

(b) eine Rückkopplungsanordnung (63, 117, 123) vorgesehen ist, die betätigbar ist, um eine für eine Änderung des Gelenkwinkels (AA) repräsentative Bewegung als eine Nachlaufbewegung an das Nachlaufventilorgan (51) zu übertragen.

2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventilorgan ein drehbares Ventilorgan (49) aufweist und das Nachlaufventilorgan ein relativ dazu drehbares Nachlaufventilorgan (51) aufweist und in der Arbeitsstellung die das Hauptventilorgan (49) und das Nachlaufventilorgan (51) umfassenden Ventilorgane relativ zueinander drehverlagert sind (Fig. 7).

3. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddruckbetätigte Anordnung einen Hydraulikzylinder (I9) umfasst, welcher Fluiddruckkammern am Kopfende und am Stößelende bestimmt, wobei die Fluiddruckkammer am Kopfende in Fluidverbindung mit dem ersten Steuerfluidanschluss (43) steht.

4. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (33) der Lenkungssteuerungsventilanordnung (31) einen zweiten Steuerfluidanschluss (45) und einen Rücklaufanschluss (37) bestimmt, wobei der Hauptfluidweg (A1, A4, A5) für eine Fluidverbindung zwischem dem zweiten Steuerfluidanschluss (45) und dem Rücklaufanschluss (37) sorgt, wobei die Fluiddruckkammer am Stößelende des Zylinders (19) in Fluidverbindung mit dem zweiten Steuerfluidanschluss (45) steht.

5. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (33) der Lenkungssteuerungsventilanordnung (31) mit Bezug auf den hinteren Fahrgestellbereich (15) fixiert ist und die Rückkopplungsanordnung (63, 117, 123) für eine mechanische Verbindung zwischen dem vorderen Fahrgestellbereich (13) und dem Nachlaufventilorgan (51) sorgt.

6. Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplungsanordnung eine Wellenanordnung (63, 117) aufweist, die mindestens eine zwischen dem vorderen Fahrgestellbereich (13) und dem Nachlaufventilorgan (51) angeordnete Verbindungsstange (123) umfasst.

7. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkfahrzeug (11) einen vorbestimmten maximalen Gelenkwinkel (M) aufweist und die Lenkungssteuerungsventilanordnung (31) eine Dämpfungsanordnung (105, 107, 77) umfasst, die betätigbar ist, um den Strom an unter Druck stehendem Fluid zu dem ersten Steuerfluidanschluss (43) während eines Lenkvorgangs zu vermindern, wenn sich der Gelenkwinkel (AA) des Fahrzeugs dem vorbestimmten maximalen Winkel (M) nähert.

8. Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkungssteuerungsventilanordnung (31) einen lasterfassenden Anschluss (77) aufweist, der ausgelegt ist, ein Lenkungslastsignal (39) an eine Verlagerungssteuerung (41) einer Quelle (27) von unter Druck stehendem Fluid zu übertragen, um die Fluidabgabe der Quelle (27) in Ansprechen auf Änderungen in dem Lastsignal zu variieren, wobei das Gehäuse (33) und das Nachlaufventilorgan (51) zusammenwirken, um eine Dosierstelle zu bestimmen, die betätigbar ist, um das Lenkungslastsignal (39) an eine Quelle (R) von relativ geringem Fluiddruck zu kommunizieren, wenn der Fahrzeuggelenkwinkel (AA) sich dem vorbestimmten Maximalwinkel (M) nähert.

9. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventilorgan (49) und das Nachlaufventilorgan (51) eine Weitwinkelventilanordnung aufweisen, wobei die Ventilorgane eine verstellbare Hauptstromsteueröffnung (A1) bestimmen, die über einen Bereich einer relativen Verlagerung der Ventilorgane von mindestens etwa 30 Grad offen ist.

10. Steuergerät (31) in einem Fahrzeuglenksystem, wobei das Lenksystem eine Quelle (27) von unter Druck stehendem Fluid, eine fluiddruckbetätigte Vorrichtung (19, 21) aufweist, die betätigbar ist, um ein Lenken des Fahrzeugs (11) zu bewirken, und wobei ein Teil (13) des Fahrzeuglenksystems während dem Lenken eine Bewegung ausführt, die dem Betrag der Lenkbewegung entspricht, wobei das Steuergerät (31) eine Gehäuseanordnung (33, 55) aufweist, die einen Fluideinlass (35) bestimmt, der für eine Fluidverbindung mit der Quelle (27) ausgelegt ist, sowie einen ersten Steuerfluidanschluss (43), der für eine Fluidverbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung (19, 21) ausgelegt ist, wobei eine Ventilanordnung (49, 51) in der Gehäuseanordnung (33) angeordnet ist und ein drehbares Hauptventilorgan (49) sowie ein damit zusammenwirkendes, mit Bezug zu diesem drehbares Nachlaufventilorgan (51) aufweist, wobei das Hauptventilorgan und das Nachlaufventilorgan eine Neutralstellung (Fig. 6) und eine erste Arbeitsstellung (Fig. 7) bestimmen, in welcher das Hauptventilorgan (49) aus der Neutralstellung relativ zu dem Nachlaufventilorgan (51) in einer ersten Richtung drehverlagert ist, wobei die Gehäuseanordnung (33) und die Ventilorgane (49, 51) zusammenwirken, um einen ersten Hauptfluidweg (A1, A4, A5) zu bestimmen, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass (35) und dem ersten Steuerfluidanschluss (43) sorgt, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen, gekennzeichnet durch:

(a) eine Nachlaufanordnung (63, 117, 123), die in Wirkverbindung mit dem Nachlaufventilorgan (51) steht, um eine Nachlaufdrehbewegung zu diesem in Ansprechen auf eine Nachlaufeingangsbewegung zu übertragen, die von dem Bereich (13) des Fahrzeuglenksystems erhalten wurde, der während dem Lenken eine Bewegung ausführt.

11. Steuergerät (31) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachlaufanordnung ausgelegt ist, die Nachlaufeingangsdrehbewegung von einer Kopplungsanordnung (117, 121, 123, 125) zu erhalten, die an dem Bereich (13) des Fahrzeuglenksystems angebracht ist, der während dem Lenken eine Bewegung ausführt.

12. Steuergerät (31) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsanordnung eine Viergelenkanordnung aufweist.

13. Steuergerät (31) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachlaufanordnung (117, 121, 123, 125) eine erste drehbare Nachlaufwelle (63), die drehbar von der Gehäuseanordnung (33, 55) abgestützt ist, und eine zweite drehbare Nachlaufwelle (69) aufweist, die mindestens teilweise innerhalb des drehbaren Ventilorgans (49) angeordnet ist und die betätigbar ist, um eine Nachlaufbewegung von der ersten Nachlaufwelle (63) auf das Nachlaufventilorgan (51) zu übertragen.

14. Steuergerät (31) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Verwendung in einem Gelenkfahrzeug (11) ausgelegt ist, welches einen vorderen Fahrgestellbereich (13) und einen hinteren Fahrgestellbereich (15) aufweist, wobei die Gehäuseanordnung (33, 55) des Steuergeräts ausgelegt ist bezüglich einem (15) der Fahrgestellbereiche fixiert zu sein, und wobei der Bereich des Fahrzeuglenksystems, der während dem Lenken eine Bewegung ausführt, der andere (13) der Fahrgestellbereiche ist.

15. Steuergerät (31) nach Anspruch 10, bei welchem der Strom durch den Hauptfluidweg generell proportional zu der Drehverlagerung des Haupt- und des Nachlaufventilorgans ist, wobei der Bereich des Fahrzeuglenksystems, der eine Bewegung ausführt, eine Stellung maximaler Verlagerung (M) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass

(a) das Nachlaufventilorgan (51) über eine maximale Drehverlagerung verfügt, die der Stellung maximaler Verlagerung des Bereichs des Fahrzeuglenksystems, der eine Bewegung ausführt, entspricht;

(b) eine Anordnung (P, S) vorgesehen ist, die betätigbar ist, um die Drehung des Hauptventilorgans (49) auf eine vorbestimmte maximale Drehverlagerung zu begrenzen, die mindestens gleich der maximalen Drehverlagerung des Nachlaufventilorgans ist; und

(c) die Nachlaufanordnung (63, 117, 123) betätigbar ist, um den Fluidstrom durch den Hauptfluidweg (A1, A4, A5) zu vermindern, nachdem das Hauptventilorgan (49) seine maximale Drehverlagerung erreicht und wenn der Bereich (13) des Fahrzeuglenksystems, der eine Bewegung ausführt, sich der Stellung maximaler Verlagerung (M) nähert.

16. Steuergerät (31) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Drehverlagerung des Hauptventilorgans (49) im Bereich von etwa 60 Grad liegt und die maximale Drehverlagerung des Nachlaufventilorgans (51) im Bereich von etwa 40 Grad liegt.