DE69210791T2 - Hydraulisches Ventil mit Axialmodulierung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fluidsteuergeräte der Art wie sie zum Steuern des Fluidstromes von einer Quelle für unter Druck stehendes Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung verwendet werden, wie beispielsweise einem Fahrzeug-Lenkzylinder. Ein typisches Fluidsteuergerät der Art, auf welches sich die vorliegende Erfindung bezieht, weist ein Gehäuse mit verschiedenen Fluidanschlüssen sowie einen Fluiddosierer, ein Hauptventilorgan, ein Nachlaufventilorgan und eine Anordnung auf, die das Nachlaufventilorgan zu einer Nachlaufbewegung gemäß dem Fluidstrom durch den Fluiddosierer veranlaßt. Der Strom durch die Ventilanordnung des Steuergeräts ist direkt proportional zu der Fläche der verstellbaren Hauptstromsteueröffnung, welche wiederum proportional zu der relativen Verlagerung zwischen Haupt- und Nachlaufventilorgan ist.
• Bei konventionellen Fluidsteuergeräten der oben beschriebenen Art war das Hauptventilorgan drehbar und das Nachlaufventilorgan war relativ drehbar, wobei die verschiedenen Stromsteueröffnungen von dem Überlapp von Durchlässen und Anschlüssen, die an dem Haupt- und dem Nachlaufventilorgan gebildet sind, bestimmt wurden, wenn das Hauptventilorgan mit Bezug auf das Nachlaufventilorgan gedreht wird.
• Obschon Fluidsteuergeräte der oben beschriebenen Art im Betrieb zufriedenstellend und kommerziell sehr erfolgreich waren, zeigen sich bei Fluidsteuergeräten dieser Art inhärente Nachteile. Typische Spulen-Hülsen-Fluidsteuergeräte, bei welchen verstellbare Stromsteueröffnungen in Abhängigkeit von der relativen Drehung der Spule und der Hülse bestimmt werden, erfordern typischerweise, daß die Spule eine wesentliche Anzahl von axial verlaufenden gefrästen Schlitzen oder Durchlässen an der Oberfläche der Spule aufweisen, was die Kosten und die Komplexität des Herstellungsverfahrens steigert. Außerdem ist es bei solchen Steuergeräten schwieriger, für einen geeigneten Druckausgleich der Hülse zu sorgen, um zu verhindern, daß sie sich mit der Außenfläche der Spule verklemmt, und zwar in einem Bereich, wo die Spule von unter Druck stehendem Fluid umgeben ist, beispielsweise in einer ringförmigen Kammer, die von dem Gehäuse gebildet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
• Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fluidsteuergerät des Spulen- Hülsen-Typs zu schaffen, mit dem die oben beschriebenen Nachteile der kostspieligen und komplexen Herstellung der Spule sowie die Schwierigkeiten des Druckausgleichs überwunden werden. Die obigen und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die Schaffung eines verbesserten Steuergeräts zum Steuern des Fluidstromes von einer Quelle für unter Druck stehendes Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung gelöst. Das Steuergerät ist versehen mit einer Gehäuseanordnung, die einen Einlaß zum Anschluß an die Quelle für unter Druck stehendes Fluid, einen Rücklaufanschluß zur Verbindung mit einem Speicherbehälter sowie einen ersten und einen zweiten Steuerfluidanschluß zur Verbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung bildet. In der Gehäuseanordnung ist eine Ventilanordnung untergebracht, die ein drehbares Hauptventilorgan und ein damit zusammenwirkendes, relativ drehbares Nachlaufventilorgan aufweist, wobei das Hauptventilorgan und das Nachlaufventilorgan eine Neutralstellung und eine erste Arbeitsstellung bestimmen, in welcher das Hauptventilorgan gegenüber dem Nachlaufventilorgan in einer ersten Richtung aus der Neutralstellung herausgedreht ist. Das Hauptventilorgan bestimmt einen ersten und einen zweiten Fluiddurchlaß, und das Nachlaufventilorgan bestimmt einen ersten und einen zweiten Fluidanschluß, die in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Einlaß bzw. dem ersten Steuerfluidanschluß stehen. Die Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Fluidanschluß und dem ersten bzw. zweiten Fluiddurchlaß ist blockiert, wenn die Ventilorgane in der Neutralstellung stehen, und der erste und der zweite Fluidanschluß stehen in Fluidverbindung mit dem ersten bzw. zweiten Fluiddurchlaß, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen. Die Gehäuseanordnung und die Ventilorgane bestimmen zusammen einen ersten Hauptfluidweg, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Einlaß und dem ersten Steuerfluidanschluß sowie zwischen dem zweiten Steuerfluidanschluß und dem Rücklaufanschluß sorgt, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen. Solch ein Steuergerät ist beispielsweise aus US-A-5 016 672 bekannt.
• Das verbesserte Steuergerät ist gekennzeichnet durch eine Anordnung, die betätigbar ist um in Abhängigkeit von der relativen Drehverstellung des Hauptventilorgans und des Nachlaufventilorgans das Nachlaufventilorgan in einer ersten Axialrichtung in die erste Arbeitsstellung zu verlagern. Der erste und der zweite Fluidanschluß wirkt mit dem ersten bzw. zweiten Fluiddurchlaß zusammen, um eine erste bzw. eine zweite verstellbare Axialstrom-Steueröffnung zu bestimmen, wenn das Nachlaufventilorgan axial in die erste Arbeitsstellung verlagert wird. Der erste Hauptfluidweg enthält die erste und die zweite verstellbare Axialstromsteueröffnung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• FIG. 1 ist ein axialer Querschnitt eines gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Fluidsteuergeräts.
• FIG. 2 ist eine Überlagerungsansicht der Ventilanordnung des in FIG. 1 gezeigten Fluidsteuergeräts, jedoch in einem etwas größeren Maßstab als FIG. 1, wobei die Ventilanordnung in ihrer Neutralstellung veranschaulicht ist.
• FIG. 3 ist ein vergrößerter, fragmentarischer, axialer Schnitt ähnlich FIG. 1 entlang der Linie 3-3 von FIG. 2.
• FIG. 4 ist eine vergrößerte, fragmentarische Überlagerungsansicht ähnlich FIG. 2, wobei die Ventilanordnung in eine erste Arbeitsstellung verlagert ist (eine Linkskurve).
• FIG. 5 ist ein vergrößerter, fragmentarischer, axialer Schnitt entlang Linie 5-5 von FIG. 2.
• FIG. 6 ist eine vergrößerte fragmentarische Überlagerungsansicht ähnlich FIG. 3, wobei jedoch die Ventilanordnung in Richtung auf eine Stellung maximaler Verlagerung verstellt ist (immer noch eine Linkskurve).
• FIG. 7 ist ein vergrößerter, fragmentarischer, axialer Schnitt entlang Linie 7-7 von FIG. 6.
• FIG. 8 ist ein vergrößerter, fragmentarischer, axialer Schnitt entlang Linie 8-8 von FIG. 6.
• FIG. 9 ist eine Kurvendarstellung der öffnungsbedingten Strömungsfläche gegenüber der Ventilverlagerung für die verstellbare Hauptstromsteueröffhung, wobei die Drehöffnung (A1r, gestrichelte Linie), die Axialöffnung (A1a, strichpunktierte Linie) und die Summe (A1 - TOTAL, ausgezogene Linie) der beiden Öffnungen dargestellt sind.
• FIG. 10 ist ein vergrößerter, fragmentarischer, axialer Schnitt ähnlich FIG. 3, jedoch in größerem Maßstab, der eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
• FIG. 11 ist ein axialer Schnitt entlang Linie 11-11 von FIG. 10 im gleichen Maßstab.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, welche die vorliegende Erfindung nicht begrenzen sollen, zeigt FIG. 1 einen axialen Schnitt eines Fluidsteuergeräts der Art, mit welchem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, obschon es sich versteht, daß die vorliegende Erfindung nicht auf irgendeine spezielle Konfiguration des Fluidsteuergeräts begrenzt ist, außer wenn es im folgenden erwähnt ist.
• Das allgemein mit 11 bezeichnete Fluidsteuergerät kann in der Art ausgeführt sein, wie es in dem US-Reissue-Patent Nr.25 126, welches auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben ist, veranschaulicht und beschrieben ist. Insbesondere ist die vorliegende Ausführungsform in der Art ausgeführt, wie es in dem US-Patent 5 016 672 veranschaulicht und beschrieben ist, wobei dieses Patent ebenfalls auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben ist. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich jedoch erheblich von den genannten Patenten, wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird, und zwar insbesondere in Verbindung mit der Beschreibung der Ventilanordnung des Steuergeräts in den Figuren 2 bis 6.
• Das Fluidsteuergerät 11 weist verschiedene Abschnitte auf, einschließlich eines Ventilgehäuseabschnitts 13, einer Verschleißplatte 15, einem einen Fluiddosierer 17 aufweisenden Abschnitt und einer Endkappe 19. Diese Abschnitte werden mittels einer Mehrzahl von Bolzen 21 in engem dichtendem Eingriff gehalten, wobei die Bolzen in Schraubeingriff mit dem Ventilgehäuseabschnitt 13 stehen. Der Ventilgehäuseabschnitt bestimmt einen Fluideinlaß 23 (nur in gestrichelten Linien in FIG. 1 gezeigt), einen Fluidrücklaufanschluß 25, zwei Steuer- (Zylinder-)Fluidanschlüsse 27 und 29 und einen Lasterfassungsfluidanschluß 31.
• Der Ventilgehäuseabschnitt 13 bestimmt außerdem eine Ventilbohrung 33, in welcher die Ventilanordnung des Steuergeräts drehbar angeordnet ist, die ein drehbares Hauptventilorgan 35 (im folgenden auch als "Spule" bezeichnet) und ein damit zusammenwirkendes, relativ drehbares Nachlaufventilorgan 37 (auch als die "Hülse" bezeichnet) aufweist. Am vorderen Ende der Spule 35 befindet sich ein Satz von Innenkeilzähnen 39, die für eine direkte mechanische Verbindung zwischen der Spule 35 und einem Lenkrad eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) sorgen. Die Spule 35 und die Hülse 37 werden nachfolgend detaillierter beschrieben.
• Der Fluiddosierer 17 kann in der in der Technik bekannten Art ausgeführt sein, und bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet er einen innenverzahnten Ring 41 und einen außenverzahnten Stern 43. Der Stern 43 ist exzentrisch innerhalb des Rings 41 angeordnet, um mit Bezug auf diesen eine Umlauf- und Drehbewegung auszuführen. Der Stern 43 bestimmt einen Satz von Innenkeilzähnen 45, mit welchen ein Satz von Außenkeilzähnen 47 in Keileingriff steht, die am hinteren Ende einer Hauptantriebswelle 49 ausgebildet sind, die ein gegabeltes vorderes Ende 51 aufweist. Das vordere Ende 51 erlaubt eine Antriebsverbindung zwischen der Welle 49 und der Hülse 37 mittels eines Antriebsstifts 53. Die Enden des Stifis 53 verlaufen durch zwei Stiftöffnungen 55 (nicht in FIG. 1 gezeigt, jedoch in FIG. 2 gezeigt), die von der Spule 35 gebildet sind, und sie werden in Öffnungen mit relativ engem Sitz in der Hülse 37 aufgenommen.
• Wie sich dem Fachmann versteht, strömt unter Druck stehendes Fluid durch die verschiedenen Durchlässe und Anschlüsse, die von der Spule 35 und der Hülse 37 gebildet werden, und es strömt dann durch den Fluiddosierer 17, wobei es eine Umlauf- und Drehbewegung des Sterns 43 innerhalb des Rings 41 bewirkt. Solch ein Bewegen des Sterns 43 bewirkt eine Nachlaufdrehbewegung der Hülse 37 mittels der Antriebswelle 49 und dem Antriebsstitt 51, um eine spezielle relative Verlagerung zwischen der Spule 35 und der Hülse 37 aufrechtzuerhalten. Die spezielle relative Verlagerung (im folgenden als eine "Arbeitsstellung" bezeichnet) ist im allgemeinen proportional zu der Drehrate des Lenkrades, d.h. der Rate der Drehung der Spule 35.
• Noch unter Bezugnahme auf FIG. 1 ist benachbart dem vorderen Ende (linkes Ende in FIG. 1) der Spule 35 und der Hülse 37 eine Neutralzentrierfederanordnung angebracht, die in FIG. 1 durch einen Teil einer gewendelten Kompressionsfeder 57 dargestellt ist. Die Federanordnung kann in der Art ausgeführt sein, wie sie in größerem Detail in der gleichlaufenden Anmeldung EP-A-0 542 285, veröffentlicht am 19.5.1993 mit dem Titel "Fluidsteuergerät mit Dreh-Axial- Ventilanordnung und Federanordnung dafür", die auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben ist, veranschaulicht und beschrieben ist. Typischerweise beinhaltet die Federanordnung eine, zwei, oder möglicherweise drei gewendelte Federn 57, deren Aufgabe es ist, die Hülse 37 in Richtung auf eine "Neutralstellung" mit Bezug auf die Spule 35 vorzuspannen (wobei dieser Begriff in Verbindung mit FIG. 2 definiert wird).
• Die Ventilbohrung 33 des Ventilgehäuseabschnitts 13 bestimmt eine Mehrzahl von ringförmigen Fluidkammem, welche die Hülse 37 umgeben, um für eine Fluidverbindung zwischen den verschiedenen Anschlüssen (23 bis 31) und der Außenfläche der Hülse 37 zu sorgen. Eine ringförmige Kammer 23c erhält unter Druck stehendes Fluid von dem Einlaß 23, während eine ringförmige Kammer 25c Rücklauffluid an den Rücklaufanschluß 25 liefert. Die ringförmigen Kammern 27c und 29c sorgen für eine Fluidverbindung zu und von den Steueranschlüssen 27 bzw. 29. Schließlich sorgen zwei ringförmige Kammern 31cL und 31cR für die Anlieferung eines Lastsignals an den Lasterfassungsfluidanschluß 31.
• Das verzahnte Zusammenwirken des Sterns 43 mit dem Ring 41, in welchem der Stern eine Umlauf- und Drehbewegung ausführt, bestimmt eine Mehrzahl von sich ausdehnenden und sich zusammenziehenden Fluidvolumenkammern 59, und benachbart einer jeden solchen Kammer 59 bestimmt die Verschleißplatte 15 einen Fluidanschluß 61. Der Ventilgehäuseabschnitt 13 bestimmt eine Mehrzahl von Axialbohrungen 63 (von denen in FIG. 1 nur eine gezeigt ist), die jeweils in offener Verbindung mit einem der Fluidanschlüsse 61 stehen. Das Ventilgehäuse 13 bestimmt ferner zwei Radialbohrungen 65L und 65R (nicht gezeigt in FIG. 1, jedoch gezeigt in FIG. 3), die für eine Verbindung zwischen jeder der Axialbohrungen 63 und der Ventilbohrung 33 für Zwecke sorgen, die dem Fachmann bekannt sind und die nachfolgend detaillierter beschrieben werden.
• Es ist davon auszugehen, daß der allgemeine Betrieb des Fluidsteuergeräts 11 dem Fachmann bekannt ist. Wenn das Lenkrad gedreht wird, beispielsweise in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, um eine Linkskurve des Fahrzeugs zu bewirken, wird die Spule 35 ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn - aus der Sicht des Bedieners des Fahrzeugs - gedreht, wodurch sich eine Reihe von verstellbaren Stromsteueröffnungen zwischen der Spule 35 und der Hülse 37 öffnet Diese Öffnungen erlauben eine Fluidverbindung von der ringförmigen Kammer 23c durch die Ventilanordnung, dann durch die Radialbohrungen 65R und die Axialbohrungen 63 zu den sich ausdehnenden Volumenkammern 59 des Fluiddosierers 17. Fluid, welches von den sich zusammenziehenden Volumenkammern des Fluiddosierers 17 abströmt ("dosiertes Fluid"), strömt durch die anderen der Axialbohrungen 63, dann durch die Radialbohrungen 65L und durch die Ventilanordnung, dann heraus durch die ringförmige Kammer 27c zu dem Zylinderanschluß 27. Fluid, welches von dem Lenkzylinder zurückkehrt, gelangt in den Zylinderanschluß 29, fließt dann durch die ringförmige Kammer 29c, durch die Ventilanordnung, und dann heraus durch die ringförmige Kammer 25c zu dem Rücklaufanschluß 25. Der oben beschriebene Fluidweg oder ein Teil davon wird typischerweise als der "Hauptfluidweg" bezeichnet, und dieser Begriff wird im folgenden und in den anhängen Ansprüchen so verwendet, daß er den oben beschriebenen Fluidweg oder einen Teil davon bezeichnet, wenn die Spule 35 und die Hülse 37 in einer jeglichen Art von Arbeitsstellung stehen.
• Es ist ein bedeutender Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß die Möglichkeit besteht, verstellbare Stromsteueröffnungen in der Ventilanordnung des Steuergeräts hauptsächlich in Antwort auf eine Axialbewegung der Hülse 37 relativ zu der Spule 35 zu schaffen, obschon bei der vorliegenden Ausführungsform außerdem verstellbare Stromsteueröffnungen in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der Spule 35 mit Bezug auf die Hülse 37 bestimmt werden. Wie den Figuren 1 und 2 zu entnehmen ist, ist die Hülse 37 axial kürzer als der benachbarte Bereich der Spule, um eine Axialbewegung der Hülse 37 mit Bezug auf die Spule 35 zu erleichtern.
Ventilanordnung
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 werden die Spule 35 und die Hülse 37 bezüglich der verschiedenen Anschlüsse und Durchlässe die dadurch bestimmt werden, detaillierter beschrieben. In Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung sollte erwähnt werden, daß manche der Anschlüsse und Durchlässe symmetrisch oder im allgemeinen symmetrisch mit Bezug auf die ringförmige Kammer 23c angeordnet sind, und solche Elemente werden durch ein entweder von einem "L" oder einem "R" gefolgten Bezugszeichen bezeichnet, um anzuzeigen, daß dieses Bauteil entweder auf der linken Seite oder auf der rechten Seite hinsichtlich der Kammer 23c angeordnet ist. Andererseits sind bestimmte andere Elemente entweder relativ zu der Kammer 23c mittig angeordnet oder haben, obschon nicht mittig angeordnet, kein entsprechendes Element, welches mit Bezug auf die Kammer 23c gegenüberliegend angeordnet ist, und diese werden durch den Gebrauch nur eines Bezugszeichens bezeichnet.
• Es versteht sich, daß die verschiedenen Überlagerungsansichten, wie beispielsweise die Figuren 2, 4 und 6, beabsichtigen, in erster Linie die Grenzfläche zwischen der Spule 35 (hauptsächlich gestrichelte Linien) und der Hülse 37 (ausgezogene Linien) zu veranschaulichen. Die Spule 35 bestimmt zwei generell ringförmige Dosiernuten 67L und 67R, die unter Bildung eines zwischen diesen liegenden Spulensteges 69 zusammenwirken. In Richtung auf das linke Ende hin in den Figuren 2 und 3 bestimmt die Spule 35 eine generell ringförmige Tanknut 71L, und in Richtung auf das rechte Ende hin bestimmt die Spule eine generell ringförmige Tanknut 71R. Zwischen den Nuten 67L und 71L bestimmt die Spule einen Spulensteg 73L, und in ähnlicher Weise wirken die Nuten 67R und 71R zusammen, um einen Spulensteg 73R zu bestimmen. Wie am besten in FIG. 3 zu sehen ist, wobei die Spule und die Hülse in den Figuren 2 und 3 in der Neutralstellung veranschaulicht sind, ist der Spulensteg 69 mit der ringförmigen Kammer 23c axial ausgerichtet, während die Spulenstege 73L und 73R mit den ringförmigen Kammern 27c bzw. 29c axial ausgerichtet sind.
• Noch unter hauptsächlicher Bezugnahme auf FIG. 2 bestimmt der Bereich der Spule 35, welcher die Tanknut 71L bildet, ebenso zwei Stiftöffnungen 55, die zuvor in Verbindung mit FIG. 1 erwähnt wurden. Die Konstruktion und die Funktion der Öffnungen 55 wird nachfolgend detaillierter beschrieben. Es sollte jedoch erwähnt werden, daß sich die Öffnungen von der Nur 71L durch das Innere der Spule 35 hindurch erstrecken. Der Spulensteg 69 bestimmt eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 75L und eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 75R, wobei die Nuten 75L und 75R in offener Verbindung mit den Dosiernuten 67L bzw. 67R stehen. Die Spule 35 bestimmt außerdem eine Mehrzahl von Tankanschlüssen 77, die rechts von dem Spulensteg 73R angeordnet sind und durch das Innere der Spule hindurch verlaufen.
• Die Spulenstege 73L und 73R bestimmen in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 79L bzw. 79R, die mit den Dosiernuten 67L bzw. 67R in Verbindung stehen. Die Spulenstege 73L und 73R bestimmen ferner in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 81L bzw. 81R die in Fluidverbindung mit den Tanknuten 71L bzw. 71R stehen. Schließlich bestimmen die Spulenstege 73L und 73R Druckausgleichsnuten 83L bzw. 83R, deren Funktion nachfolgend beschrieben wird.
• Die Hülse 37 bestimmt eine Mehrzahl von Druckanschlüssen 85. Wie nur in FIG. 2 zu sehen ist, haben nicht alle Druckanschlüsse 85 die gleiche Größe. Der Anschluß 85 genau über der Linie 5-5 in FIG. 2 ist etwas kleiner als die Anschlüsse, die in FIG. 2 weiter oben liegen, während der Anschluß 85, der an der Unterkante von FIG. 2 und an der Oberkante von FIG. 2 jeweils zur Hälfie gezeigt ist, noch kleiner ist. Zwischen den gerade beschriebenen kleineren Anschlüssen bestimmt die Spule 35 einen Lasterfassungsablaufanschluß 86 (der in FIG. 2 der Klarheit halber in ausgezogenen Linien gezeigt ist, obschon er auf der Spule angeordnet ist), der in Verbindung mit FIG. 5 näher beschrieben wird. Die Anschlüsse 85 direkt oberhalb und unterhalb des Lasterfassungsablaufanschlusses 86 sind etwas kleiner ausgeführt, so daß sie nicht mit dem Ablaufanschluß 86 kommunizieren werden, wenn die Spule und die Hülse relativ zueinander verstellt werden, wie nachfolgend beschrieben wird. Axial außerhalb von den Anschlüssen 85 bestimmt die Hülse zwei Sätze von Hilfsanschlüssen 87L und 87R, deren Funktion nachfolgend beschrieben wird. Noch weiter axial außerhalb von den Anschlüssen 85 bestimmt die Hülse zwei Sätze von Dosieranschlüssen 89L und 89R, und weiter außerhalb sind zwei Sätze von Arbeitsanschlüssen 91L und 91R vorgesehen. Links von dem Antriebsstift 53 in FIG. 2 befinden sich schließlich zwei Ablauflöcher 92, die jeweils ein kleineres Loch und ein größeres Loch beinhalten, die exzentrisch mit Bezug zueinander angeordnet sind.
• Noch unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 ist die "Neutral"-Stellung der Spule 35 und der Hülse 37 veranschaulicht, wobei die Federn 57 die Spule und die Hülse in eine Position vorspannen, in welcher die Enden des Antriebsstifts 53 an der Mitte (d.h. in Umfangsrichtung) der Stiftöffnungen 55 angeordnet sind. Außerdem befinden sich manche der Anschlüsse bezüglich einer benachbarten Nut in einer Neutralstellung (d.h. in einer Umfangsrichtung). Beispielsweise ist einer der Anschlüsse 85 in FIG. 2 nahe dem "oberen" Ende der Nut 75R angeordnet, so daß eine relative Drehung zwischen der Spule und der Hülse erforderlich ist, damit eine Verbindung von dem Anschluß 85 zu der Nut 75R eintritt.
• Gleichzeitig befindet sich eine Zahl von Anschlüssen in einer Neutralstellung (d.h. in einer Axialstellung) mit Bezug auf verschiedene Spulendurchlässe. Beispielsweise ist in der Neutralstellung der Fluß durch die Anschlüsse 85 durch den Spulensteg 69 blockiert, wobei jeder der Anschlüsse 85 axial in gleichem Abstand zu den Dosiernuten 67L und 67R angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist der Strom durch die Arbeitsanschlüsse 91L und 91R durch die Spulenstege 73L bzw. 73R blockiert, und jeder der Anschlüsse 91L und 91R ist axial in gleichem Abstand zu den benachbarten Nuten 71L und 67L bzw. 67R und 71R angeordnet. Obschon sich die obige Beschreibung auf eine Umfangsneutralstellung und eine Axialneutralstellung bezog, sollte sich dem Fachmann verstehen, daß der Antriebsstift 53 so in den Öffnungen 55 eingezwängt wird, daß eine relative Neutralstellung in einer Umfangsrichtung (rotatorisch) eine axiale Neutralstellung gewährleistet, und im folgenden wird nur noch von der "Neutralstellung" die Rede sein.
Anfängliche Arbeitsposition
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf FIG. 4 wird eine Arbeitsstellung beschrieben, die sich dann ergibt, wenn der Fahrzeugbediener das Lenkrad (und daher die Spule 35) entgegen dem Uhrzeigersinn dreht (Linkskurve), so daß sich die Spule in FIG. 4 "nach oben" mit Bezug zu der Hülse bewegt. Wenn die Spule mit Bezug auf die Hülse gedreht wird, beginnt sich die Hülse ausgehend von der in FIG. 2 gezeigten Neutralstellung ebenfalls axial nach rechts in FIG. 4 zu bewegen.
• Bei dieser Ausführungsform beginnt nach etwa 4 bis 6 Grad relativer Drehung zwischen Spule und Hülse einer der Anschlüsse 85 mit der Nut 75R zu kommunizieren, wobei der Überlapp zwischen diesen eine verstellbare Hauptstromsteueröffnung A1r bestimmt, wobei das "r" die Bildung einer Stromsteueröffnung in Abhängigkeit von einer relativen Drehung von Spule und Hülse anzeigt. Unter Druck stehendes Fluid strömt durch diesen speziellen Anschluß 85, dann durch die Nut 75R in die Dosiernut 67R, dann durch die Dosieranschlüsse 89R und durch den Dosierer 17 in der oben beschriebenen Weise. Das dosierte Fluid strömt durch die Dosieranschlüsse 89L, dann durch die Dosiernut 67L, durch die Nut 79L und einen der Arbeitsanschlüsse 91L, wobei der Überlapp dazwischen eine verstellbare Stromsteueröffnung A4r bestimmt. Dieses dosierte Fluid strömt dann in der zuvor beschriebenen Weise durch die ringförmige Kammer 27c (siehe FIG. 3) und dann zu dem Lenkzylinder. Rücklauffluid von dem Lenkzylinder strömt durch die ringförmige Kammer 29c, dann durch einen der Arbeitsanschlüsse 91R, welcher mit der Nut 81R in Verbindung steht, wobei der Überlapp dazwischen eine verstellbare Stromsteueröffnung A5r bestimmt. Rücklauffluid strömt dann durch die Tanknut 71R, durch die Tankanschlüsse 77, durch das Innere der Spule 35, dann nach außen durch die Stiftöffnungen 55 und durch die Ablauflöcher 92 zu der ringförmigen Kammer 25c und zum Rücklaufanschluß.
• Es versteht sich, daß der gerade beschriebene Fluidweg, wobei Stromsteueröffnungen in Abhängigkeit von einer relativen Drehung von Spule und Hülse bestimmt wurden, Teil des Hauptfluidweges ist. Es versteht sich jedoch ebenfalls, daß die Bildung von solchen Rotationsöffnungen kein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, statt dessen jedoch in erster Linie deshalb aufgenommen wurde, damit ein möglichst akkurater vorhersagbarer Beginn des Steuerstromes gewährleistet werden kann, wenn der Fahrzeugbediener das Lenkrad dreht.
• In FIG. 4 ist zu sehen, daß die Stiftöffnung 55 unter einem Winkel A mit Bezug auf eine in Umfangsrichtung verlaufende Linie ausgerichtet ist. Folglich kann man davon ausgehen, daß jeder der von der Hülse bestimmten Anschlüsse sich von der in FIG. 2 gezeigten Neutralstellung "nach unten" und leicht nach rechts entlang eines Weges entsprechend dem Winkel A bewegt (d.h. mit Bezug auf die Spule). In FIG. 4 ist ebenso zu sehen, daß die Nut 75R (und jede der anderen Nuten ebenfalls) einen Winkel B bestimmt. Falls der Winkel B gleich dem Winkel A wäre, wurde eine fortgesetzte relative Bewegung des Anschlusses 85 und der Nut 75 ausgehend von der in FIG. 4 gezeigten Position nicht zu einer Steigerung der Fläche der Öffnungen A1r, A4r oder A5r führen. Bei Lenksteuereinheiten wird es jedoch normalerweise als wünschenswert erachtet, daß die Strömungsfläche progressiv zunimmt, wenn das Lenkrad entweder schneller oder mit einem größeren Drehmoment gedreht wird. Daher ist bei dieser Ausführungsform der Winkel B kleiner als der Winkel A, so daß die Fläche der Stromsteueröffnung A1r mit steigender Verlagerung zwischen Spule und Hülse zunimmt. Nimmt man an, daß die Nuten 79L und 81R ebenso den Winkel B bestimmen, wird die Fläche der Stromsteueröffnungen A4r und A5r ebenso mit steigender Verlagerung zwischen Spule und Hülse zunehmen.
• Noch unter Bezugnahme auf FIG. 4 beginnen in einem Linkskurvenzustand die Hilfsanschlüsse 87R, die immer in offener Verbindung mit der Dosiernut 67R stehen, ebenfalls mit der ringförmigen Kammer 31cR in Verbindung zu treten. Wie am besten in FIG. 5 zu sehen ist (in welcher die Hülse 37 in der Neutralstellung steht), stehen die ringförmigen Kammern 31cL und 31cR über Durchlässe 93L bzw. 93R in Verbindung mit dem Lasterfassungsfluidanschluß. Wenn die Hülse 37 in der Arbeitsstellung von FIG. 4 steht, wird von den Anschlüssen 87R ein Lastdruck von der Nut 67R, nach unten von der A1-Öffnung, durch die ringförmige Kammer 31cR und den Durchlaß 93R an den Lasterfassungsanschluß 31 angelegt. Gleichzeitig beginnen die Hilfsanschlüsse 87L mit der ringförmigen Kammer 23c zu kommunizieren, wodurch sie unter Druck stehendes Fluid von dem Einlaß 23 erhalten. Unter Druck stehendes Fluid strömt durch die Anschlüsse 87L parallel zu dem Hauptfluidweg und umgeht den Fluiddosierer 17, und vereinigt sich dann in der Dosiernut 67L stromauf von der A4r-Öffnung mit dem Hauptfluidweg. Daraus ergibt sich eine Gesamtströmung zu dem Lenkzylinder, die größer als die Kapazität des Fluiddosierers 17 ist, wobei jedoch der Strom zu dem Lenkzylinder immer noch in einer vorbestimmten Beziehung zu der relativen Verlagerung zwischen Spule und Hülse steht. Das Konzept einer Parallelverstärkung oder eines Umgehungsstromes kann unter Bezugnahme auf das US-Patent 4 759 182, welches auf den Namen Donald M. Haarstad mit dem Titel "Lenkungssteuereinheit mit Strömungsverstärkung", welches auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben wurde, besser verstanden werden.
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf FIG. 5 kehrt nach Beendigung eines Lenkvorgangs die Hülse 37 in die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Neutralstellung zurück. Wenn sich die Hülse der Neutralstellung nähert, herrscht der Lenkungslastdruck immer noch an dem Anschluß 31, dem Durchlaß 93R und der ringförmigen Kammer 31 cR (sowie im Rest des mit dem Anschluß 31 verbundenen Lasterfassungskreises). Wenn die Hülse erneut in der Neutralstellung steht, bewirkt ein unter einem Winkel verlaufender Ablaufdurchlaß 95, der in die Hülse 35 gebohrt ist, daß der Lastdruck von der ringförmigen Kammer 31 cR und dem Rest des Lasterfassungskreises zu dem in die Spule 35 gebohrten Lasterfassungsablaufanschluß 86 abgeleitet wird, so daß der gesamte Lasterfassungsablaufkreis durch das Innere des Rücklaufanschlusses 25 mit dem Systemspeicherbehälter verbunden ist. Da beide ringförmige Kammern 31cL und 31cR über die Durchlässe 93L bzw. 93R mit dem Lasterfassungsanschluß 31 verbunden sind, ist nur ein einziger Ablaufdurchlaß 95 erforderlich, um den gesamten Lastsignalkreis unabhängig von der Richtung, in welche die Hülse ausgehend der Neutralstellung verlagert wurde, zu entlasten, wie es sich dem Fachmann versteht.
Maximale Verlagerung
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf FIG. 6 führt eine fortgesetzte Drehung des Lenkrades durch den Fahrzeugbediener zu einer fortgesetzten Bewegung der Spule relativ zu der Hülse, im allgemeinen nach oben und nach links von der in FIG. 4 gezeigten Position zu der in FIG. 6 gezeigten, und zwar wie zuvor beschrieben wurde entlang einem Weg, der dem Winkel A entspricht. Obschon in FIG. 6 nicht die Verlagerung genau am Maximum darstellt ist, die dann eintreten würde, wenn der Stift 53 den Boden der Öffnung 55 erreicht, wird man erkennen, daß sich die Hülse 37 ihrer Stellung maximaler Verlagerung nähert.
• Wenn die Verlagerung der Hülse 37 mit Bezug auf die Spule 35 von der in FIG. 4 gezeigten Stellung in Richtung auf die in FIG. 6 gezeigte Stellung fortgesetzt wird, werden die verstellbaren Stromsteueröffnungen A1r, A4r und A5r weiterhin größer werden, bis die Anschlüsse 85, 91L und 91R das Ende der Nuten 75R, 79L bzw. 81R erreichen. Wenn A1r, A4r und A5r beginnen, sich zu verkleinern, beginnt eine unterschiedliche Betriebsart der Ventilanordnung (siehe FIG. 9).
• Es ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß über einen großen Bereich relativer Verlagerung von Spule und Hülse Stromsteueröffnungen in Abhängigkeit von der relativen axialen Stellung (und Verlagerung) von Spule und Hülse bestimmt werden. Unter Bezugnahme auf FIG. 7 und in Verbindung mit FIG. 6 beginnt bei einer Verstellung der Hülse axial nach rechts mit Bezug auf die Spule von der in FIG. 4 gezeigten Stellung in die in FIG. 6 gezeigte Stellung eine Bildung von "Axialöffnungen". Man beachte auch FIG. 9, in welcher ein Übergang von Rotationsöffnungen zu Axialöffnungen bei einer relativen Verlagerung von Spule und Hülse zwischen etwa 15 Grad und etwa 25 Grad eintritt. Man beachte in FIG. 9, daß die Kurve "A1-TOTAL" aus Klarheitsgründen etwas oberhalb der einzelnen A1-Kurven gezeichnet ist, obschon im größten Teil des Verlagerungsbereichs A1-TOTAL nur gleich A1r oder A1a ist. Wenn die Hülse durch die Bewegung des Stifts 53 innerhalb der Öffnung 55 nach rechts in FIG. 6 gedrängt wird, beginnen die Anschlüsse 85 mit der Dosiernut 67R zu kommunizieren, wobei der gesamte Überlapp dazwischen eine verstellbare Hauptstromsteueröffnung A1a bestimmt. Fachleuten versteht sich, daß der Hauptfluidweg der gleiche ist wie er in Verbindung mit FIG. 4 beschrieben wurde. Daher strömt der Strom durch die A1a-Öffnung, durch die Nut 67R, dann durch die Dosieranschlüsse 89R zu dem Fluiddosierer 17, wobei das dosierte Fluid durch die Dosieranschlüsse 89L in die Dosiernut 67L zurückgebracht wird. Dieses unter Druck stehende dosierte Fluid strömt dann durch eine verstellbare Stromsteueröffnung A4a, die durch den gesamten Überlapp der Arbeitsanschlüsse 91L und der Dosiernut 67L bestimmt wird. Dieses Fluid strömt dann wie zuvor beschrieben zu dem Lenkzylinder und kehrt von dem Lenkzylinder zu den Arbeitsanschlüssen 91R zurück, welche nun die Tanknut 71R überlappen, wobei der gesamte Überlapp dazwischen eine verstellbare Stromsteueröffnung A5a bestimmt. Durch die A5a-Öffnung strömendes Rücklauffluid strömt durch die Tankanschlüsse 77 und dann wie zuvor beschrieben zu dem Rücklaufanschluß 25.
• Wie am besten in der Kurvendarstellung von FIG. 9 zu sehen ist, ist der Strom durch die Stromsteueröffnungen A1r, A4r und A5r erheblich geringer als durch die Stromsteueröffnungen A1a, A4a und A5a. Obschon die Überlappfläche von jedem Anschluß mit der entsprechenden Nut in FIG. 6 nicht besonders groß ist, sollte bemerkt werden, daß "Rotations- "Öffnungen von nur einem einzigen Anschluß und einer einzigen Nut gebildet wurden, wohingegen die Axialöffnungen von mindestens fünf Anschlüssen (siehe FIG. 2) und deren entsprechenden Nuten für jede Verlagerungsrichtung gebildet werden. Daher ist die gesamte Strömungsfläche der Axialöffnungen erheblich größer als die der Rotationsöffnungen. Nachfolgende Bezugnahmen in der Beschreibung und in den anhängenden Ansprüchen auf eine "Arbeitsstellung" sollten so verstanden werden, daß sie die Position von Spule und Hülse bezeichnen, nachdem sich die Öffnungen A1a, A4a und A5a zu öffnen begonnen haben. Dies ist genau die Stellung von Spule und Hülse, in der das meiste der normalen Lenkaktivität auftritt.
• Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, daß sie einen Betrieb mit großer Ablenkung (großem Winkel) erleichtert, wobei diese Begriffe in der Stammanmedung US-Serien- Nr.602 829, die auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung überschrieben ist und auf die in vollem Umfang Bezug genommen wird, erklärt werden. In der Abrollansicht von FIG. 2 ist der gesamte 360 Grad-Umfang von Spule und Hülse dargestellt. Vorzugsweise ist die Stifföffnung oder der Schlitz 55 so ausgelegt, daß eine Verlagerung der Hülse 37 von der Neutralstellung in ihre Stellung maximaler Verlagerung in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der Spule 35 relativ zu der Hülse von mindestens etwa 30 Grad eintritt. Noch stärker zu bevorzugen wäre eine relative Rotationsverstellung von etwa 45 Grad, um die maximale axiale Verlagerung zu erreichen, und bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die relative Drehung zwischen Spule und Hülse etwa 60 Grad, um eine maximale Verlagerung der Hülse zu erreichen. Solche großen Rotationsverlagerungen zum Erreichen der maximalen axialen Verlagerung von Spule und Hülse (und daher dazwischen der maximale Strömungsquerschnitt) senken in erheblichem Umfang die Wahrscheinlichkeit für einen Lenkungs- "Sprung", der bei vielen der bekannten Lenkungssteuereinheiten auftreten kann, insbesondere dann, wenn sie in großem mit Gelenken verbundenen Fahrzeugen eingesetzt werden.
• Ein wichtiges Merkmal und ein Vorteil der vorliegenden Erfindung betrifft den Druckausgleich. Eines der Probleme, welches typischerweise bei einem Fluidsteuergerät auftritt, bei welchem eine relativ verlagerbare Spule und eine Hülse vorgesehen sind, besteht dann, daß bestimmte Bereiche der Hülse einem relativ hohen Druck (z.B. 3000 psi) ausgesetzt sind, was dazu führen kann, daß sich die Hülse um die Spule "festklammert". Solch ein Festklammern tritt am ehesten nach Beendigung des Lenkvorgangs auf, jedoch ist eine Last gefangen (und daher ein hoher Druck in der ringförmigen Kammer 27c), die Spule und die Hülse kehren in die Neutralstellung zurück, und der Druck innerhalb von Spule und Hülse ist relativ gering. Es ist daher wünschenswert, in der Lage zu sein, für eine gewisse Art von Druckausgleich der Hülse 37 zu sorgen, um der Druckkraft in der ringförmigen Kammer 27c entgegenzuwirken. Bei vielen der konventionellen Fluidsteuergeräte mit Spule und Hülse war es äußerst schwierig, effektive Druckausgleichsbereiche zu lokalisieren, ohne mit dem Hauptfluidweg in Überschneidung zu kommen. Die Anordnung der Spule 35 gemäß der vorliegenden Erfindung erleichtert jedoch in großem Maße den Druckausgleich.
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Figuren 6 und 8 erstreckt sich eine Druckausgleichsnut 83L um den gesamten Umfang des Spulenstegs 73L. In ähnlicher Weise erstreckt sich eine Druckausgleichsnut 83R um den gesamten Umfang des Spulensteges 73R. Wenn die Hülse 37 in der in den Figuren 4 und 6 gezeigten Linkskurvenstellung steht, befindet sich unter Druck stehendes Fluid in der ringförmigen Kammer 27c und ebenso in der gesamten Druckausgleichsnut 83L, wodurch eine radial nach außen gerichtete Vorspannkraft auf die Hülse verursacht wird, die der von dem Druck in der ringförmigen Kammer 27c ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Wie sich aus einem Vergleich der Figur 2 (Neutralstellung) mit den Figuren 6 und 8 ergibt, herrscht für jede Stellung der Hülse 37 mit Bezug auf die Spule 35 der Druck in der ringförmigen Kammer 27c mittels der Arbeitsanschlüsse 91L ebenso in der Druckausgleichsnut 83L. In ähnlicher Weise herrscht ein jeglicher Druck in der ringförmigen Kammer 29c mittels der Arbeitsanschlüsse 91R ebenso in der Druckausgleichsnut 83R.
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 leiten bei einer Verlagerung der Hülse 37 von der in FIG. 4 gezeigten Stellung, in welcher "Rotationsöffnungen" gebildet werden, in die in FIG. 6 gezeigte Stellung, in welcher "Axialöffnungen" gebildet werden die Hilfsanschlüsse 87R weiterhin einen Lenklastdruck von der Dosiernut 67R von stromab der A1a-Öffnung (anstelle von stromab der A1r-Öffnung) zu dem Lasterfassungsanschluß 31 in der gleichen Weise wie sie oben beschrieben wurde. Gleichzeitig leiten die Hilfsanschlüsse 87L weiterhin einen Verstärkungsstrom von der ringförmigen Kammer 23c in die Dosiernut 67L stromauf von der A4a-Öffnung (anstelle von stromauf der A4r-Öffnung) in der gleichen Weise wie es zuvor beschrieben wurde.
Rechtskurven-Zustand
• Unter hauptsächlicher erneuter Bezugnahme auf FIG. 2 ist zu sehen, daß dann, wenn der Fahrzeugbediener das Lenkrad und daher die Spule 35 im Uhrzeigersinn dreht, der Hauptfluidweg "umgekehrt" wird und der Lenkzylinder in der entgegengesetzten Richtung verlagert wird, um eine Rechtskurve des Fahrzeugs zu bewirken.
• Wenn sich die Hülse nach oben und nach links mit Bezug auf die Spule von der in FIG. 2 gezeigten Stellung bewegt, steht anlänglich einer der Anschlüsse 85 in Verbindung mit der Nut 75L, um dazwischen die A1r-Stromsteueröffnung zu bestimmen. Unter Druck stehendes Fluid strömt durch die A1r-Öffnung in die Dosiernut 67L, dann durch die Dosieranschlüsse 89L durch den Fluiddosierer 17, dann durch die Dosieranschlüsse 89R und in die Dosiernut 67R. Dieses dosierte Fluid strömt dann durch die Nut 79R, durch einen der Arbeitsanschlüsse 91R, welcher die A4r-Stromsteueröffnung bestimmt, und von dort zum Lenkzylinder. Ausgestoßenes Fluid von dem Lenkzylinder strömt durch einen der Arbeitsanschlüsse 91L und durch die Nut 81L, die die A5r-Öffnung bestimmt, und von dort strömt es durch die Tanknut 71L und durch die Ablauflöcher 92 zu dem Rücklaufanschluß 25.
• Wenn die Hülse weiter verlagert wird, beginnen die Anschlüsse 85 mit der Dosiernut 67L zu kommunizieren, um die A1a-Stromsteueröffnung zu bestimmen, wobei die Arbeitsanschlüsse 91R beginnen, mit der Dosiernut 67R zu kommunizieren, um die A4a-Stromsteueröffnung zu bestimmen, und wobei die Arbeitsanschüsse 91L beginnen, mit der Tanknut 71L zu kommunizieren, um die A5a-Stromsteueröffnung zu bestimmen. Wenn die Spule und die Hülse in einen Rechtskurvenzustand relativ zueinander verlagert sind, bilden die Hilfsanschlüsse 87L nun Lasterfassungsanschlüsse und leiten den Lenklastdruck von der Dosiernut 67L stromab von den Öffnungen A1r und A1a in die ringförmige Kammer 31 cL und von dort durch den Durchlaß 93L zu dem Lasterfassungsanschluß 31. Gleichzeitig stehen nun die Hilfsanschlüsse 87R in Verbindung mit der ringförmigen Kammer 23c, um einen Verstärkungsstrom von dem Einlaß 23 durch die Anschlüsse 87R in die Dosiernut 67R zu leiten wie es zuvor beschrieben wurde.
Alternative Ausführungsform
• Unter hauptsächlicher Bezugnahme auf die Figuren 10 und 11 ist dort eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die nicht die zuvor veranschaulichte Ventilanordnungskonfiguration betrifft, sondern die den Mechanismus zum Verlagern der Hülse 37 axial in Abhängigkeit von einer relativen Drehung der Spule 35 betrifft.
• Bei der vorliegenden Erfindung wirkt die Stiftöffnung 55 wie eine Nockenfläche, die mit dem Antriebsstift 53 mit ausreichender Kraft in Eingriff tritt, um die Hülse 37 in die eine oder andere Axialrichtung vorzuspannen Infolgedessen muß ein möglicher Verschleiß zwischen dem Antriebsstift und der Stiftöffnung in Betracht gezogen werden, und ein jeglicher solcher Verschleiß könnte die Lenkwirkung nachteilig beeinträchtigen, indem die Beziehung zwischen der Rotationsverlagerung der Spule und der axialen Verlagerung der Hülse verändert wird. Außerdem könnte ein Reibeingriff zwischen dem Stift und der Öffnung eine unerwünschte Hysterese in die erneute Neutralzentrierung der Federn 57 einbringen.
• Bei der alternativen Ausführungsform der Figuren 10 und 11 ist der Antriebsstift 53 durch einen modifizierten Antriebsstift 53' ersetzt, der vorzugsweise einen etwas größeren Durchmesser über seine gesamte Länge aufweist und der in einer größeren Stiftöffnung 55' aufgenommen wird. Benachbart jedem Ende des Antriebsstifts 53' ist ein Bereich mit vermindertem Durchmesser 101 ausgebildet, und um den Bereich 101 ist ein kleines Kugellager 103 angeordnet, wobei das Lager gegen eine von dem Antriebsstift 53' gebildete Schulter 105 anliegt. Nachdem auf jeden der Bereiche 101 ein Lager 103 aufgebracht wurde, wird eine zylindrische Kappe 107 um den Bereich 101 angebracht, um die richtige Stellung des Lagers 103 zu gewährleisten. Die Kappe 107 ist vorzugsweise gerade etwas kleiner als die Öffnung in der Hülse 37. Der Gebrauch der Kugellager 103 eliminiert den Reibeingriff zwischen dem Antriebsstift 53 und der Stiftöffnung 55, und statt dessen ergibt sich ein Rolleingriff zwischen der äußeren Lagerbahn des Lagers 103 und der Stiftöffnung 55'. Die Erfindung wurde in der voranstehenden Beschreibung detailliert beschrieben, und es wird angenommen, daß sich dem Fachmann aus dem Lesen und Verstehen der Beschreibung verschiedene Abänderungen und Modifikationen ergeben. Es ist beabsichtigt, daß alle diese Abänderungen und Modifikationen von der Erfindung eingeschlossen werden, soweit sie im Rahmen der anhängenden Ansprüche liegen.

Claims (20)

1. Steuergerät (11) zum Steuern des Fluidstromes von einer Quelle für unter Druck stehendes Fluid zu einer fluiddruckbetätigten Vorrichtung; wobei das Steuergerät versehen ist mit einer Gehäuseanordnung (13), die einen Einlaß (23) zum Anschluß an die Quelle für unter Druck stehendes Fluid, einen Rücklaufanschluß (25) zur Verbindung mit einem Speicherbehälter sowie einen ersten (27) und einen zweiten (29) Steuerfluidanschluß zur Verbindung mit der fluiddruckbetätigten Vorrichtung bildet; und einer Ventilanordnung die in der Gehäuseanordnung untergebracht ist, die ein drehbares Hauptventilorgan (35) und ein damit zusammenwirkendes, relativ drehbares Nachlaufventilorgan (37) aufweist, wobei das Hauptventilorgan und das Nachlaufventilorgan eine Neutralstellung (FIG. 2) und eine erste Arbeitsstellung bestimmen, in welcher das Hauptventilorgan gegenüber dem Nachlaufventilorgan in einer ersten Richtung aus der Neutralstellung herausgedreht ist; wobei das Hauptventilorgan (35) einen ersten (67R) und einen zweiten (67L) Fluiddurchlaß bestimmt, und wobei das Nachlaufventilorgan (37) einen ersten (85) und einen zweiten (91L) Fluidanschluß bestimmt, die in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Einlaß (23) bzw. dem ersten Steuerfluidanschluß (27) stehen; wobei die Fluidverbindung zwischen dem ersten und zweiten Fluidanschluß und dem ersten bzw. zweiten Fluiddurchlaß blockiert ist, wenn die Ventilorgane in der Neutralstellung stehen, und wobei der erste und der zweite Fluidanschluß in Fluidverbindung mit dem ersten bzw. zweiten Fluiddurchlaß stehen, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen; und wobei die Gehäuseanordnung (13) und die Ventilorgane zusammen einen ersten Hauptfluidweg (23c, 85, 67R, 89R, 17, 89L, 91L, 27c, 29c, 91R, 71R, 77, 25c) bestimmen, der für eine Fluidverbindung zwischen dem Einlaß (23) und dem ersten Steuerfluidanschluß (27) sowie zwischen dem zweiten Steuerfluidanschluß (29) und dem Rücklaufanschluß (25) sorgt, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen; gekennzeichnet durch:

(a) eine Anordnung (55, 53), die betätigbar ist, um in Abhängigkeit von der relativen Drehverstellung des Hauptventilorgans und des Nachlaufventilorgans das Nachlaufventilorgan in einer ersten Axialrichtung in die erste Arbeitsstellung zu verlagern; wobei

(b) der erste (85) und der zweite (91L) Fluidanschluß mit dem ersten (67R) bzw. zweiten (67L) Fluiddurchlaß zusammenwirken, um eine erste (A1a) bzw. eine zweite (A4a) verstellbare Axialstromsteueröffnung zu bestimmen, wenn das Nachlaufventilorgan axial in die erste Arbeitsstellung verlagert wird; und

(c) der erste Hauptfluidweg die erste (A1a) und die zweite (A4a) verstellbare Axialstromsteueröffnung enthält.

2. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die erste (A1a) und die zweite (A4a) verstellbare Axialstromsteueröffnung strömende Fluid einen Großteil des durch den ersten Hauptfluidweg strömenden Fluids ausmacht, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen.

3. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilorgan (35) und das Nachlaufventilorgan (37) zusammenwirken, um eine Stellung maximaler Verlagerung zu bestimmen, und der durch die erste (A1a) und die zweite (A4a) verstellbare Axialstromsteueröffnung strömende Fluidstrom im wesentlichen den gesamten Fluidstrom durch den ersten Hauptfluidweg ausmacht, wenn die Ventilorgane in der Stellung maximaler Verlagerung stehen.

4. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fluidbetätigte Anordnung (17), die das Nachlaufventilorgan (37) zu einer Nachlaufbewegung proportional zu dem Volumen des Fluidstromes durch den ersten Hauptfluidweg veranlaßt, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen.

5. Steuergerät (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fluidbetätigte Anordnung (17) ein in Abhängigkeit von dem Fluidstrom durch den ersten Hauptfluidweg drehbares Dosierbauteil (43) und ein mit dem Dosierbauteil drehbares Wellenbauteil (49) aufweist, und die Anordnung betätigbar ist, um das Nachlaufventilorgan (37) zu einer Nachlaufbewegung zu veranlassen.

6. Steuergerät (11) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenbauteil (49) ein Antriebsteil (53) aufweist, das sich radial durch mindestens eine von dem Hauptventilorgan (35) gebildete Antriebsöffnung (55) Lind in Eingriff mit dem Nachlaufventilorgan (37) erstreckt, wobei die Anordnung (55, 53), die das Nachlaufventilorgan (37) zu einer Nachlaufbewegung veranlaßt, das Antriebsteil und den Eingriff mit dem Nachlaufventilorgan beinhaltet.

7. Steuergerät (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsöffnung ein langgestreckter Schlitz (55) ist, der sowohl in Umfangsrichtung als auch axial verläuft, wodurch eine Drehbewegung des Hauptventilorgans (35) relativ zu dem Nachlaufventilorgan (37) das Nachlaufventilorgan in der ersten Axialrichtung bewegt.

8. Steuergerät (11) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das axiale Ausmaß und das Umfangsmaß des langgestreckten Schlitzes (55) so gewählt sind, daß sich die Ventilorgane in Abhängigkeit von einer mindestens etwa 30º betragenden Drehbewegung des Hauptventilorgans (35) relativ zu dem Nachlaufventilorgan (37) von der Neutralstellung in die Stellung maximaler Verlagerung bewegen.

9. Steuergerät (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Hauptventilorgans (35) und des Nachlaufventilorgans (37) von der Neutralstellung in die Stellung maximaler Verlagerung, die in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Hauptventilorgans relativ zu dem Nachlaufventilorgan erfolgt, mindestens etwa 45 Grad beträgt.

10. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanordnung (13) eine ringförmige Drucknut (23c) bestimmt, die in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem Einlaß (23) steht, wobei der von dem Nachlaufventilorgan (37) gebildete erste Fluidanschluß (85) in kontinuierlicher Fluidverbindung mit der ringförmigen Drucknut steht, wenn sich das Nachlaufventilorgan axial zwischen der Neutralstellung und der Stellung maximaler Verlagerung bewegt (FIG. 6).

11. Steuergerät (11) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Hauptventilorgan (35) gebildeten ersten und zweiten Fluiddurchlässe eine erste (67R) und eine zweite (67L) im wesentlichen ringförmige Nut aufweisen, die axial auf gegenüberliegenden Seiten der ringförmigen Drucknut (23c) angeordnet sind.

12. Steuergerät (11) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanordnung (13) einen Lasterfassungsanschluß (31) und eine benachbart der ringförmigen Drucknut (23c) angeordnete ringförmige Lasterfassungsnut (31cR) bestimmt wobei das Nachlaufventilorgan (37) einen Lasterfassungsanschluß (87R) bestimmt, der für eine kontinuierliche Fluidverbindung zwischen der von dem Hauptventilorgan (35) bestimmten ersten Ringnut (67R) und der ringförmigen Lasterfassungsnut (31cR) sorgt, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen.

13. Steuergerät (11) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine fluidbetätigte Anordnung (17), um das Nachlaufventilorgan (37) zu einer Nachlaufbewegung proportional zu dem Volumen des durch den ersten Hauptfluidweg strömenden Fluids zu veranlassen, wobei das Nachlaufventilorgan einen Stromverstärkungsanschluß (87L) bestimmt, der so angeordnet ist, daß er für eine kontinuierliche Fluidverbindung zwischen der ringförmigen Drucknut (23c) und der zweiten Ringnut (67L) sorgt, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen.

14. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilorgan (35) einen axial benachbart zu dem zweiten Fluiddurchlaß (67L) angeordneten ersten Spulensteg (73L) bestimmt, der so angeordnet ist, daß er die Fluidverbindung von dem zweiten Fluiddurchlaß durch den von dem Nachlaufventilorgan (37) bestimmten zweiten Fluidanschluß (91L) blockiert, wenn die Ventilorgane in der Neutralstellung stehen.

15. Steuergerät (11) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spulensteg (73L) eine ringförmige Druckausgleichsnut (83L) bestimmt, die so angeordnet ist, daß sie in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem von dem Nachlaufventilorgan (37) bestimmten zweiten Fluidanschluß (91L) steht, wenn die Ventilorgane von der Neutralstellung in die erste Arbeitsstellung verlagert werden.

16. Steuergerät (11) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachlaufventilorgan (37) einen dritten Fluidanschluß (91R) bestimmt, der in kontinuierlicher Fluid verbindung mit dem zweiten Steuerfluidanschluß (29) steht und dessen Fluidverbindung mit dem Rücklaufanschluß (25) blockiert ist, wenn die Ventilorgane in der Neutralstellung stehen, und der in Fluidverbindung mit dem Rücklaufanschluß steht, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen.

17. Steuergerät (11) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilorgan (35) einen axial benachbart zu dem ersten Fluiddurchlaß (67R) angeordneten zweiten Spulensteg (73R) bestimmt, der so angeordnet ist, daß er die Fluidverbindung von dem ersten Fluiddurchlaß durch den dritten Fluidanschluß (91R) blockiert, wenn die Ventilorgane in der Neutralstellung stehen, wobei der zweite Spulensteg (73R) eine zweite ringförmige Druckausgleichsnut (83R) bestimmt, die so angeordnet ist, daß sie in kontinuierlicher Fluidverbindung mit dem von dem Nachlaufventilorgan bestimmten dritten Fluidanschluß steht, wenn die Ventilorgane von der Neutralstellung in die erste Arbeitsstellung verlagert werden.

18. Steuergerät (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptventilorgan (35) einen axial verlaufenden Rotationsfluiddurchlaß (75R) bestimmt, der in offener Fluidverbindung mit dem ersten Fluiddurchlaß (67R) steht, wobei die Fluidverbindung des ersten Fluidanschlusses (85) mit dem Rotationsfluiddurchlaß blockiert ist, wenn die Ventilorgane in der Neutralstellung stehen, wobei der erste Fluidanschluß mit dem Rotationsfluiddurchlaß kommuniziert, um eine verstellbare Rotationsstromsteueröffnung (A1r) zu bilden, wenn das Hauptventilorgan aus der Neutralstellung relativ zu dem Nachlaufventilorgan in der ersten Richtung herausgedreht wird, wobei der Fluidstrom durch die verstellbare Rotationsstromsteueröffnung (A1r) einen Teil des ersten Hauptfluidwegs darstellt.

19. Steuergerät (11) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Rotationsstromsteueröffnung (A1r) sich zu öffnen beginnt, bevor sich die erste verstellbare Axialstromsteueröffnung (A1a) zu öffnen beginnt, wenn die Ventilorgane von der Neutralstellung in Richtung auf die erste Arbeitsstellung verlagert werden.

20. Steuergerät (11) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom durch die verstellbare Rotationsstromsteueröffnung (A1r) wesentlich kleiner als der Fluidstrom durch die verstellbare Axialstromsteueröffnung (A1a) ist, wenn die Ventilorgane in der ersten Arbeitsstellung stehen.