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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung beim Lenken von Hinterrädern eines Fahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur Verwendung beim Lenken von lenkbaren Hinterrädern eines Fahrzeugs, welches Vorderräder besitzt, die ansprechend auf das Drehen eines Lenkrades gelenkt werden. Die Erfindung ist dazu geeignet die lenkbaren Hinterräder während des Verschwenkens der Vorderräder zu verschwenken. Hierzu weist die Lenkvorrichtung einen Hydraulikmotor mit einer ersten und einer zweiten Kammer auf, welche Hydraulikströmungsmittel enthalten. Ein Anstieg des Strömungsmitteldruckes in der ersten Kammer verschwenkt die lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs in eine erste Richtung. Ein Anstieg des Strömungsmitteldruckes in der zweiten Kammer verschwenkt die lenkbaren Hinterräder in eine zweite Richtung.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der
US 6 945 350 B2 bekannt. Weitere bekannte Fahrzeuglenksysteme umfassen eine Vorrichtung zur Verwendung beim Lenken der Vorderräder eines Fahrzeugs und eine weitere Vorrichtung zur Verwendung beim Verschwenken lenkbarer Hinterräder eines Fahrzeugs. Bekannte Vorrichtungen zum Verschwenken lenkbarer Hinterräder eines Fahrzeugs sind in der
US 4 781 262 A und in der
US 2007 / 0 144 818 A1 offenbart. Eine Vorrichtung zur Verwendung beim Verschwenken lenkbarer Vorderräder eines Fahrzeugs ist in der
US 2007 / 0 095 598 A1 sowie der
DE 32 18 844 C2 offenbart.
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Wenn ein Fahrzeug geradeaus fährt, ist es wünschenswert, lenkbare Hinterräder des Fahrzeugs in einem Anfangs- oder Geradeauszustand zu haben. Beim Verschwenken der lenkbaren Vorderräder eines Fahrzeugs kann es erwünscht sein, eine Schwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs zu bewirken. Bei einer Bewegung der lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs zurück zu ihrem Anfangs- oder Geradeauszustand kann es ebenfalls erwünscht sein, dass die lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs zu ihrem Anfangs- oder Geradeauszustand zurückkehren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung zur Verwendung beim Lenken lenkbarer Hinterräder eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Dabei weist die beschriebene Erfindung eine erste und eine zweite Feder sowie eine erste und eine zweite Vorspannhülse auf, welche eine Rückstellkraft auf die Hinterräder in den Geradeauszustand bewirken. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung beim Lenken lenkbarer Hinterräder eines Fahrzeugs, welches Vorderräder besitzt, die ansprechend auf eine Bewegung eines Lenkrades gelenkt werden. Die Vorrichtung weist einen Hydraulikmotor auf, der mit den Hinterrädern des Fahrzeugs verbunden ist. Ein Steuerventil ist in Strömungsmittelverbindung mit einer Pumpe und mit Kammern in dem Hydraulikmotor verbunden. Das Steuerventil hat keinen Rückfluss von Hydraulikströmungsmittel von dem Hydraulikmotor. Eine Rückflussleitung leitet einen Rückfluss von Hydraulikströmungsmittel von den Kammern des Hydraulikmotors zu einem Reservoir entlang eines Strömungsweges, welcher von dem Steuerventil beabstandet ist.
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Obwohl der Hydraulikmotor irgendeine von vielen verschiedenen Bauarten haben kann, weist der Hydraulikmotor vorteilhafterweise Vorspannhülsen auf, welche bewirken, dass Kraft von Federn auf einen Kolben übertragen wird. Während der Schwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder in eine erste Richtung, ist die erste Vorspannhülse unwirksam, Kraft von der ersten Feder auf den Kolben zu übertragen, während die zweite Vorspannhülse bewirkt, dass Kraft von der zweiten Feder auf den Kolben übertragen wird. Auf gleiche Weise bewirkt die erste Vorspannhülse während der Schwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs in die zweite Richtung, dass Kraft von der ersten Feder auf den Kolben übertragen wird, und die zweite Vorspannhülse ist unwirksam, Kraft von der zweiten Feder auf den Kolben zu übertragen. Die Vorspannhülsen können Kopfendteile besitzen, die mit Anschlagflächen in Eingriff bringbar sind, um die Bewegung der Vorspannhülsen zu begrenzen. Wenn erwünscht, können die Anschlagflächen an gegenüberliegenden Enden einer mittleren Hülse bzw. einer Zwischenhülse angeordnet sein.
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Figurenliste
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Die vorangegangenen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten des Gebietes, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlicher werden, in denen
- 1 eine schematische Darstellung ist, die ein Fahrzeug abbildet, welches Vorderräder hat, die ansprechend auf eine Bewegung eines Lenkrades verschwenkt werden, und lenkbare Hinterräder.
- 2 eine schematische Darstellung ist, welche die Konstruktion einer Vorrichtung abbildet, welche verwendet wird, um die lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs der 1 zu verschwenken, und die die Beziehung zwischen einem Hydraulikmotor und einem Steuerventil darstellt, wenn sich die lenkbaren Hinterräder des Fahrzeugs in einem Geradeaus-Zustand befinden.
- 3 eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht des Hydraulikmotors der 2 ist und die Art und Weise darstellt, in welcher der Hydraulikmotor betätigt wird, um die lenkbaren Hinterräder in eine erste Richtung zu verschwenken;
- 4 eine schematische Darstellung ist, im Allgemeinen ähnlich der 3, welche den Hydraulikmotor darstellt, wenn die Hinterräder in eine zweite Richtung verschwenkt werden, und
- 5 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Teils des Hydraulikmotors der 2-4 ist.
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Beschreibung eines spezifischen Ausführungsbeispiels der Erfindung
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Allgemeine Beschreibung
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Ein Fahrzeug 10, wie beispielsweise ein Automobil oder ein Lastwagen, ist schematisch in 1 dargestellt. Das Fahrzeug 10 weist lenkbare Vorderräder 12 und 14 auf. Zusätzlich besitzt das Fahrzeug 10 lenkbare Hinterräder 16 und 18.
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Ein Lenkrad 22 ist mit einem vorderen Lenkgetriebe 24 verbunden. Das vordere Lenkgetriebe 24 ist mit den lenkbaren Vorderrädern 12 und 14 auf eine bekannte Art und Weise verbunden. Wenn gewünscht, kann das vordere Lenkgetriebe 24 von der Zahnstangenbauart sein. Alternativ kann das vordere Lenkgetriebe 24 von der wohlbekannten integralen Bauart sein.
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Um das Verschwenken der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 des Fahrzeugs 10 zu erleichtern, kann das vordere Lenkgetriebe 24 einen Motor aufweisen. Der Motor in dem vorderen Lenkgetriebe 24 kann ein hydraulischer Motor sein. Alternativ kann der Motor für das vordere Lenkgetriebe 24 ein elektrischer Motor sein. Wenn erwünscht, kann eine Kombination von elektrischen und hydraulischen Motoren in dem vorderen Lenkgetriebe verwendet werden.
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Ein Hinterradlenkgetriebe 30 (1) ist betätigbar, um die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 des Fahrzeugs 10 während des Verschwenkens der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 zu verschwenken. Das Hinterradlenkgetriebe 30 weist einen Hydraulikmotor 34 auf, der mit den lenkbaren Hinterrädern 16 und 18 verbunden ist. Ein Steuerventil 36 ist vorgesehen, um den Betrieb des Hydraulikmotors 34 zu steuern. Eine Steuervorrichtung 40 ist mit dem vorderen Lenkgetriebe 24 und dem Hinterradlenkgetriebe 30 durch geeignete elektrische Leitungen verbunden.
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Das Hinterradlenkgetriebe 30 weist eine Einrichtung 44 für einen variablen Durchfluss auf. Die Einrichtung 44 für einen variablen Durchfluss weist einen Elektromotor 46 mit variabler Drehzahl auf, welcher eine Pumpe 48 antreibt. Die Steuervorrichtung 40 steuert den Betrieb des Elektromotors 46 und den Durchfluss von hydraulischem Strömungsmittel von der Pumpe 48 zu dem Steuerventil 36. Es gibt einen kontinuierlichen Fluss von Hydraulikströmungsmittel von der Pumpe 48 durch das Steuerventil 36 und den Hydraulikmotor 34. Die Durchflussrate des Hydraulikströmungsmittels von der Pumpe 48 variiert als eine Funktion der Betriebsdrehzahl des Elektromotors 46.
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Die Steuervorrichtung 40 steuert den Betrieb des Steuerventils 36 und des Elektromotors 46 als eine Funktion des Verschwenkens der lenkbaren Vorderräder 12 und 14 des Fahrzeugs 10. Wenn erwünscht, kann die Steuervorrichtung 40 den Betrieb des Steuerventils 36 und/oder des Elektromotors 46 als eine Funktion anderer Variablen steuern, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkradwinkels und/oder einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs. Natürlich kann die Steuervorrichtung 40 den Betrieb des Steuerventils 36 und/oder des Elektromotors 46, wenn erwünscht, als eine Funktion anderer Variablen steuern.
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Wenn das Fahrzeug 10 in einer Geradeaus-Richtung fährt, befinden sich die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 in dem Geradeaus-Zustand, der in 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. Die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 befinden sich ebenfalls in dem Geradeaus-Zustand, der in 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. Der Hydraulikmotor 34 ist mit den lenkbaren Hinterrädern 16 und 18 verbunden und bewirkt, dass sie indem Geradeaus-Zustand, der in 1 in durchgezogenen Linien gezeigt ist, gehalten werden, während sich die Vorderräder 12 und 14 in dem Geradeaus-Zustand befinden. Der Elektromotor 46 treibt die Pumpe 48 kontinuierlich an, so dass es einen kontinuierlichen Durchfluss von Hydraulikströmungsmittel durch das Steuerventil 36 und den Hydraulikmotor 34 gibt. Wenn sich die Vorderräder 12 und 14 in dem Geradeaus-Zustand befinden, kann der Elektromotor 46 die Pumpe 48 mit einer relativ langsamen Drehzahl antreiben.
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Bei einer Verschwenkbewegung der lenkbaren Vorderräder ansprechend auf die Drehung des Lenkrades, werden die lenkbaren Vorderräder von dem Geradeaus-Zustand zu einem Verschwenkzustand verschwenkt, wie beispielsweise den Verschwenkzustand, der in 1 in gestrichelten Linien dargestellt ist. Wenn die Vorderräder 12 und 14 verschwenkt werden, bewirkt die Steuervorrichtung 40 den Betrieb des Steuerventils 36, um den Hydraulikmotor 34 zu betätigen, um die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 zu verschwenken. Wenn erwünscht, kann die Steuervorrichtung 40 die Betriebsdrehzahl des Elektromotors 46 erhöhen und die Rate, mit welcher Hydraulikströmungsmittel durch die Pumpe 48 geliefert wird, wenn die Vorderräder 12 und 14 verschwenkt werden. Wenn der Hydraulikmotor 34 betrieben wird, können die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 zu den Positionen verschwenkt werden, die schematisch durch gestrichelte Linien in 1 gezeigt sind.
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Bei Vollendung eines Lenkmanövers werden das Lenkrad 22 und die lenkbaren Vorderräder 12 und 14 zu ihrem Geradeaus-Zustand zurückgebracht. Gleichzeitig bewirkt die Steuervorrichtung 40 den Betrieb des Steuerventils 36, um den Hydraulikmotor 34 zu betreiben, um die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 zu dem Geradeaus-Zustand zurückzubringen, der in 1 in durchgezogenen Linien dargestellt ist. Der Hydraulikmotor 34 bewirkt, dass die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in ihren Geradeaus-Positionen gehalten werden, bis ein weiteres Schwenkmanöver durchgeführt wird.
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Hinterradlenkgetriebe
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Das Hinterradlenkgetriebe 30 weist das Steuerventil 36 (2) auf, welches kontinuierlich von der Pumpe 48 der Einrichtung 44 mit variablem Durchfluss mit Hydraulikströmungsmittel versorgt wird. Das Hydraulikströmungsmittel fließt von der Pumpe 48 durch das Steuerventil 36 zu gegenüberliegenden Kammern 56 und 58 mit variablem Volumen in dem Hydraulikmotor 34. Es gibt einen kontinuierlichen Durchfluss von Hydraulikströmungsmittel von dem Steuerventil 36 durch die Kammern 56 und 58. Ein zylindrischer Kolben 62 ist zwischen den Kammern 56 und 58 mit variablem Volumen angeordnet.
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Wenn sich die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in dem Geradeaus-Zustand befinden, der in 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, liefert das Steuerventil 36 Strömungsmittel bei gleichen Drücken an die Kammern 56 und 58 (2). Die gleichen Strömungsmitteldrücke werden auf gleiche Gebiete auf die ringförmigen Kolbenendflächen 64 und 68 ausgeübt. Als eine Folge wird der Kolben 62 durch den Strömungsmitteldruck in den Kammern 56 und 58 in der zentrierten oder der Geradeaus-Position gehalten, welche schematisch in 2 dargestellt ist. Federn 70 und 72 sind in den Kammern 56 und 58 angeordnet, um Federkräfte vorzusehen, welche den Kolben 62 zu der mittleren oder Geradeausposition drängen, die schematisch in 2 dargestellt ist. Die Federn 70 und 72 sind gleich groß und sehen gleiche, jedoch gegenläufige Vorspannkräfte vor.
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Die Kraft wird durch identische Vorspannhülsen 76 und 78 von den Federn 70 und 72 auf die gegenüberliegenden Endflächen 64 und 66 des Kolbens 62 übertragen. Wenn sich der Kolben 62 in der zentrierten oder Geradeausposition der 2 befindet, werden die ringförmigen Kopfendteile 80 und 82 der im Allgemeinen zylindrischen Vorspannhülsen 76 und 78 mit den schraubenförmigen Federn 70 und 72 in Eingriff gebracht. Ringförmige Endflächen auf den Kraft übertragenden Endteilen 90 und 92 der Vorspannhülsen 76 und 78 werden durch die Federn 70 und 72 gegen die flachen kreisförmigen Endflächen 64 und 66 auf dem Kolben 62 gepresst. Die im Allgemeinen zylindrischen und gleich langen Vorspannhülsen 76 und 78 sind in den zylindrischen Kammern 56 und 58 in einer koaxialen Beziehung mit den schraubförmigen Federn 70 und 72 und dem zylindrischen Kolben 62 angeordnet.
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Die gleichen Kräfte, die gegen die kreisförmigen Endflächen 64 und 66 des zylindrischen Kolbens 62 durch die Vorspannhülsen 76 und 78 aufgebracht werden, halten den Kolben 62 in dem anfänglichen oder Geradeaus-Zustand, der in 2 dargestellt ist. Die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 werden in den Geradeauspositionen gehalten, die in durchgezogenen Linien in 1 gezeigt sind, und zwar durch den kombinierten Einfluss der gleichen Strömungsmittelkräfte, die gegen den Kolben 62 (2) aufgebracht werden, und den Einfluss der gleichen Kräfte, die von den Federn 70 und 72 durch die Vorspannhülsen 76 und 78 auf den Kolben 62 übertragen werden.
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Wenn sich die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in dem Geradeaus-Zustand befinden, der schematisch mit durchgezogenen Linien in 1 dargestellt ist, werden gleiche Hydraulikströmungsmitteldrücke von dem Steuerventil 36 (2) durch Leitungsrohre 96 und 98 zu den koaxialen zylindrischen Kammern 56 und 58 des Hydraulikmotors 34 geleitet. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich ein Ventilkolben 102 in dem zentrierten Zustand, der in 2 dargestellt ist. Die Leitungsrohre 96 und 98 und die Kammern 56 und 58 sind in Strömungsmittelverbindung mit der Pumpe 48 durch eine Strömungsmittellieferleitung 106 verbunden.
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Beide Kammern 56 und 58 sind kontinuierlich mit einem Reservoir 116 durch feststehende Zumessöffnungen 120 und 122 (2) verbunden. Die Zumessöffnungen 120 und 122 sind so bemessen, dass kontinuierliche Hydraulikströmungsmittelströme von den Kammern 56 und 58 zu dem Reservoir 116 geleitet werden, wenn sich das Steuerventil 36 in dem Geradeaus-Zustand befindet, der schematisch in 2 dargestellt ist. Dies hat zur Folge, dass gleiche Hydraulikströmungsmitteldrücke in den gleich großen und koaxialen Kammern 56 und 58 aufrechterhalten werden.
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Nach der Erregung der Solenoid- bzw. Magnetspule 110, um den Ventilkolben 102 nach links (wie in 2 gezeigt) zu einem aktivierten Zustand zu bewegen, wird der Strömungsmittelfluss von dem Steuerventil 36 durch die Leitung 98 zu der zweiten Kammer 58 verringert oder im Wesentlichen blockiert. Dies führt zu einer Reduktion des Strömungsmitteldrucks in der zweiten Kammer 58, während das Strömungsmittel weiter von der zweiten Kammer 58 durch die feststehende Zumessöffnung 122 zu dem Reservoir 116 fließt. Der resultierende höhere Strömungsmitteldruck in der ersten Kammer 56 drängt den Kolben 62 gegen den Einfluss der zweiten Feder 72 nach rechts hin (wie in 2 gezeigt). Wenn dies geschieht, kann die Steuervorrichtung 40 die Betriebsdrehzahl des Elektromotors 46 erhöhen, um die Strömungsmittelflussrate von der Pumpe 48 zu erhöhen.
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Der relativ hohe Strömungsmitteldruck in der ersten Kammer 56 bewirkt, dass der Kolben 62 nach rechts (wie in 2 gezeigt) zu der Position bewegt wird, die in 3 dargestellt ist. Wenn sich der Kolben 62 nach rechts bewegt, übertragen koaxiale Kraft übertragende Glieder 126 und 128 Kraft auf die lenkbaren Hinterräder 16 und 18. Diese Kraft bewirkt die Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 zu den Positionen hin, die in gestrichelten Linien in 1 dargestellt sind. Die Kraft übertragenden Glieder 126 und 128 sind fest mit dem Kolben 62 verbunden und sind koaxial zu ihm.
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Die Enden der Kraft übertragenden Glieder 126 und 128 sind schwenkbar mit einer Hinterradlenkverbindung verbunden, welche schwenkbar mit den lenkbaren Hinterrädern 16 und 18 (1) auf eine bekannte Art und Weise verbunden sind. Das Ende des ersten Kraft übertragenden Gliedes 126 ist schwenkbar mit dem lenkbaren Hinterrad 16 verbunden. Das Ende des zweiten Kraft übertragenden Gliedes 128 ist schwenkbar mit dem lenkbaren Hinterrad 18 verbunden.
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Auf ähnliche Wiese wird, wenn die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in die entgegengesetzte Richtung verschwenkt werden sollen, das Steuerventil 36 durch die Magnetspule 110 betätigt, um den Ventilkolben 102 nach rechts zu bewegen (wie in 2 gezeigt). Wenn dies geschieht, wird der Fluss des Strömungsmittels durch die Leitung 96 zu der ersten Kammer 56 zumindest teilweise blockiert. Wenn erwünscht, kann die Steuervorrichtung 40 die Betriebsdrehzahl des Elektromotors 46 nach der Einleitung des Verschwenkens der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 erhöhen.
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Da die zylindrische erste Kammer 56 kontinuierlich mit dem Reservoir 116 durch die feststehende Zumessöffnung 120 verbunden ist, führt die Verzögerung des Strömungsmittelflusses durch die Leitung 96 zu der ersten Kammer 56 zu einer Abnahme des Hydraulikströmungsmitteldruckes in der ersten Kammer 56. Der Strömungsmitteldruck in der zylindrischen zweiten Kammer 58 bleibt jedoch im Wesentlichen konstant. Daher wird der Kolben 62 unter dem Einfluss des Strömungsmitteldruckes, der gegen die Endfläche 66 des Kolbens 62 ausgeübt wird, nach links, zu der in 4 dargestellten Position hin bewegt. Wenn dies auftritt, bewirken die koaxialen Kraft übertragenden Glieder 126 und 128, dass die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 von dem Geradeaus-Zustand, der in durchgezogenen Linien in 1 dargestellt ist, verschwenkt werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in 2 dargestellt ist, haben die feststehenden Zumessöffnungen 120 und 122 die gleiche Größe. Zusätzlich besitzen die Leitungen 96 und 98, welche das Steuerventil 36 mit den Kammern 56 und 58 verbinden, die gleiche Größe, so dass, wenn sich der Ventilkolben 102 in dem zentrierten oder anfänglichen Zustand der 2 befindet, gleiche kontinuierliche Flüsse von Hydraulikströmungsmittel durch die Leitungen 96 und 98 zu den Kammern 56 und 58 geleitet werden. Zusätzlich werden gleiche Strömungsmittelflüsse von den Kammern 56 und 58 durch die feststehenden Zumessöffnungen 120 und 122 zu dem Reservoir 116 geleitet. Daher werden gleiche Strömungsmitteldrücke in den Kammern 56 und 58 vorgesehen, wenn sich die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in dem Geradeaus-Zustand befinden. Obwohl man glaubt, dass es erwünscht sein kann, dass bei Betätigung des Steuerventils 36 das Steuerventil 36 den Strömungsmittelfluss zu entweder der ersten Kammer 56 oder der zweiten Kammer 58 blockiert, sollte klar sein, dass der Strömungsmittelfluss zu einer der beiden Kammern 56 oder 58 nur teilweise blockiert werden kann, während der Strömungsmittelfluss zu der anderen Kammer nicht verzögert wird. Die Einrichtung 44 mit variablem Durchfluss weist den Elektromotor 46 auf, welcher kontinuierlich die Pumpe 48 antreibt. Daher bewirkt die Pumpe 48 kontinuierlich, dass Hydraulikströmungsmittel unter Druck an das Steuerventil 36 geliefert wird. Es wird erwogen, dass der Elektromotor 46 die Pumpe mit einer konstanten Drehzahl antreiben kann, so dass ein im Wesentlichen konstanter Druck des Hydraulikströmungsmittels in der Lieferleitung 106 aufrechterhalten wird, wenn sich das Steuerventil 36 in dem Geradeaus-Zustand der 2 befindet. Wenn jedoch eine Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder ausgeführt werden soll, kann die Steuervorrichtung 40 die Drehzahl, mit der der Elektromotor 46 die Pumpe 48 antreibt, erhöhen, um dadurch den Druck des hydraulischen Strömungsmittels in einer der Kammern 56 und 58 zu erhöhen.
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Wenn der Solenoid bzw. die Magnetspule 110 betrieben wird, um das Steuerventil 36 zu betätigen, wird der Strömungsmittelfluss durch eine der Leitungen 96 oder 98 verzögert. Strömungsmittel fließt jedoch weiter durch die feststehenden Zumessöffnungen 120 und 122 zu dem Reservoir 116. Als eine Folge nimmt der Strömungsmitteldruck in einer der Kammern 56 oder 58 ab, während der Strömungsmitteldruck in der anderen Kammer aufrechterhalten oder erhöht wird.
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Ein Rückfluss von Strömungsmittel von den Kammern 56 und 58 wird direkt durch eine Rückführleitung 134 zu dem Reservoir geleitet. Der Rückfluss wird von den Kammern 56 und 58 ohne durch das Steuerventil 36 geführt zu werden, geleitet. Daher ist das Steuerventil 36 frei von einem Rückfluss von Hydraulikströmungsmittel von dem Hydraulikmotor 34 zu dem Reservoir 116. Das gesamte Strömungsmittel, welches von dem Kammern 56 und/oder 58 abgegeben wird, wird durch die feststehenden Zumessöffnungen 120 und 122 und die Rückführleitung 134 direkt zu dem Reservoir geleitet, ohne durch das Steuerventil 36 hindurchzulaufen.
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Die Flussrate des Hydraulikströmungsmittels von der Pumpe 48 variiert als eine direkte Funktion der Veränderungen der Drehzahl, mit welcher der Elektromotor 46 die Pumpe antreibt. Die feststehenden Zumessöffnungen 120 und 122 bewirken, dass der Strömungsmitteldruck in den Kammern 56 und 58 als eine direkte Funktion der Veränderungen der Flussrate des Hydraulikströmungsmittels von der Pumpe 48 variiert. Daher wird der Strömungsmitteldruck in den Kammern 56 und 58 als eine direkte Funktion der Drehzahl, mit welcher der Elektromotor 46 die Pumpe 48 antreibt, variieren.
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Wenn das Steuerventil 36 betätigt wird, um den Strömungsmitteldruck in einer ausgewählten Kammer 56 oder 58 des Hydraulikmotors 34 zu ändern, wird der Druck in der ausgewählten Kammer als eine direkte Funktion der Drehzahl variieren, mit der der Elektromotor 46 die Pumpe 48 antreibt. Die Kraft des Strömungsmitteldrucks, die gegen den Kolben 62 aufgebracht wird, wird den Kolben 62 und die kraftübertragenden Glieder 126 und 128 bewegen. Der Bewegung des Kolbens 62 und der kraftübertragen Glieder 126 und 128 wird durch eine der Federn 70 oder 72 Widerstand entgegengesetzt. Die Federn 70 und 72 haben gleiche bekannte Federkonstanten, welche den Abstand bestimmen, durch welchen eine ausgewählte Feder 70 oder 72 von einem vorgegebenen Strömungsmitteldruck in einer ausgewählten Kammer 56 oder 58 zusammengedrückt wird. Die Bewegung der kraftübertragenden Glieder 126 und 128 und die Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 variiert als eine direkte Funktion des Abstandes, durch welchen eine Feder 70 oder 72 zusammengedrückt wird. Daher variiert das Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder als eine direkte Funktion der Drehzahl, mit welcher der Elektromotor 46 die Pumpe 48 antreibt.
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Die Steuervorrichtung 40 veranlasst den Betrieb des Elektromotors 46, um die Pumpe 48 mit einer Drehzahl anzutreiben, welche einem erwünschten Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 entspricht. Auf diese Weise bewirkt die Steuervorrichtung 40 für einen vorgegebenen Satz von Fahrzeugbetriebszuständen den Betrieb des Elektromotors 46 mit einer Drehzahl, die einem erwünschten Ausmaß einer Kompression einer der Federn 70 oder 72 und der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 entspricht. Dies beseitigt die Notwendigkeit einen Sensor vorzusehen, um die Positionen der kraftübertragenden Glieder 126 und 128 abzufühlen, um das Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 zu bestimmen.
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Es wird in Erwägung gezogen, dass es erwünscht sein kann, das Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 anders als mittels Steuerung der Betriebsdrehzahl des Elektromotors 46 zu bestimmen. Beispielsweise kann das Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 durch Abfühlen der Position der kraftübertragenden Glieder 126 und 128 relativ zu dem Fahrzeug bestimmt werden. Weiter kann das Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 beispielsweise durch das Abfühlen des Strömungsmitteldruckes in den Kammern 56 und 58 bestimmt werden. Alternativ kann das Ausmaß der Verschwenkbewegung der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 durch das Abfühlen der Flussrate in der Strömungsmittellieferleitung 106 bestimmt werden.
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Hydraulikmotor
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Der Hydraulikmotor 34 weist ein Gehäuse 142 (3 und 4) auf. Das Gehäuse 142 ist mit einem hinteren Tragglied 146 (1) des Fahrzeugs 10 an einer Stelle zwischen den lenkbaren Hinterrädern 16 und 18 verbunden. Das Steuerventil 36 ist mit dem Gehäuse 142 und dem Tragglied 146 verbunden. Natürlich kann das Steuerventil 36, wenn erwünscht, auf eine andere Art und Weise angebracht sein.
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Das Gehäuse 142 weist eine Seitenwand 150 (3 und 4) auf, zusätzlich weist der Hydraulikmotor 34 eine erste (linke) Endwand 154 und eine zweite (rechte) Endwand 156 auf. Die Endwände 154 und 156 mit kreisförmigen und gleichen Flächen sind fest mit der Seitenwand 150 verbunden. Obwohl die Endwände 154 und 156 und die Seitenwand 150 auf viele unterschiedliche Art und Weisen miteinander verbunden werden können, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Endwände 154 und 156 an die Seitenwand 150 geschweißt. Natürlich können die Endwände 154 und 156 und die Seitenwand 150 auf eine unterschiedliche Weise miteinander verbunden sein, wenn dies erwünscht ist. Beispielsweise können mechanische Verbindungen, wie beispielsweise Gewindegänge, verwendet werden, um die Seitenwand 150 und die Endwände 154 und 156 miteinander zu verbinden.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt die Seitenwand 150 eine zylindrische Konfiguration und die Endwände 154 und 156 haben kreisförmige Konfigurationen. Die Seitenwand 150 und/oder die Endwände 154 und 156 können auch eine andere Konfiguration aufweisen, wenn erwünscht. Beispielsweise können die Seitenwand 150 und/oder die Endwände 154 und 156 eine polygonale Konfiguration besitzen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Seitenwand 150 ( 3 und 4) in zwei Abschnitten ausgebildet, das heißt, einem ersten Abschnitt 162 und einem zweiten Abschnitt 164. Die zwei Abschnitte 162 und 164 sind an einer Verbindungsstelle 166 miteinander verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verbindungsstelle 166 eine Gewinde- bzw. Schraubverbindung. Wenn erwünscht, kann jedoch eine Verbindung unterschiedlicher Art verwendet werden. Beispielsweise können die beiden Abschnitte 162 und 164 der Seitenwand 150 zusammengeschweißt sein. Alternativ kann die Seitenwand 150 einstückig ausgeformt sein.
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Um die Konstruktion und den Zusammenbau des Hydraulikmotors 34 zu erleichtern, sind eine Vielzahl koaxialer zylindrischer Hülsen innerhalb des Gehäuses 142 vorgesehen. Eine mittlere Hülse 172 ist in einem zentralen bzw. mittigen Teil des Gehäuses 142 halbwegs zwischen den Endwänden 154 und 156 angeordnet. Erste (linke) und zweite (rechte) Endhülsen 174 und 176 (3 und 4) werden in Eingriff mit gegenüberliegenden Enden der mittleren Hülse 172 und in Eingriff mit den Endwänden 154 und 156 des Gehäuses 142 angeordnet. Die mittlere Hülse 172 und die Endhülsen 174 und 176 haben alle eine zylindrische Konfiguration und sind in dem Gehäuse 142 in einer koaxialen Beziehung zu der Seitenwand 150 und den kraftübertragenden Gliedern 126 und 128 angeordnet. Die Endwände 154 und 156 des Gehäuses 142 halten die mittlere Hülse 172 und die Endhülsen 174 und 176 gegenüber einer axialen Bewegung relativ zur Seitenwand 150 des Gehäuses 142 zurück. Geeignete Dichtungen können zwischen den äußeren Seiten der Hülsen 172, 174 und 176 und einer zylindrischen Innenfläche der Seitenwand 150 vorgesehen sein.
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Der Kolben 62 besitzt eine zylindrische Außenfläche, welche in Eingriff mit einer zylindrischen Innenfläche der mittleren Hülse 172 steht und entlang dieser gleitet. Die Endhülsen 174 und 176 erstrecken sich um die Federn 70 und 72 herum und sind koaxial mit diesen. Die Federn 70 und 72 sind jedoch von den zylindrischen Innenflächen der Endhülsen 174 und 176 beabstandet, um die Kompression und Expansion der Federn 70 und 72 zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Die zylindrischen Federn 70 und 72 erstrecken sich um die kraftübertragenden Glieder 126 und 128 herum und sind koaxial mit diesen.
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Wenn die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 (1) in eine erste Richtung verschwenkt werden, wird das Steuerventil 36 betätigt, um zumindest teilweise den Strömungsmittelfluss zu der rechten zweiten Kammer 58 zu blockieren. Der Kolben 62 wird nach rechts (wie in 3 gezeigt) hin unter dem Einfluss des Strömungsmitteldrucks in der ersten (linken) Kammer 56 bewegt. Ähnlich wird, wenn die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 (1) in eine entgegengesetzte oder zweite Richtung bewegt werden sollen, das Steuerventil 36 betätigt, um den Strömungsmitteldruck zu der ersten (linken) Kammer 56 zumindest teilweise zu blockieren. Der Strömungsmitteldruck in der rechten zweiten Kammer 58 bewegt den Kolben 62 unter dem Einfluss des Strömungsmitteldruckes in der rechten zweiten Kammer 58 nach links hin (wie in 4 gezeigt).
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Während der Bewegung des Kolbens 62 wird Kraft durch die koaxialen Kraft übertragenden Glieder 126 und 128 zu einer Hinterradlenkverbindung übertragen, um die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 zu verschwenken. Während dieser Bewegung des Kolbens 62 bleiben die mittlere Hülse 172 und die Endhülsen 174 und 176 in Bezug auf die Seitenwand 150 des Gehäuses 142 stationär. Während sich der Kolben 62 bewegt, ist eine der Vorspannhülsen 76 oder 78 in Bezug auf das Gehäuse 142 stationär, während sich die andere Vorspannhülse mit dem Kolben 62 bewegt.
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Wenn der Kolben 62 nach rechts bewegt wird (3), um die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in die erste Richtung zu verschwenken, wird der Kopfendteil 82 der zweiten Vorspannhülse 78 gegen die zweite Feder 72 gedrückt, um die zweite Feder 72 gegen die zweite (rechte) Endwand 156 des Gehäuses 142 zusammenzudrücken. Der Kopfendteil 80 der ersten Vorspannhülse 76 steht mit einem ersten Anschlag 86 in Eingriff, der von einer ringförmigen Oberfläche an dem linken Ende (wie in den 3 und 5 gezeigt) der mittleren Hülse 172 ausgeformt ist. Die ringförmige Oberfläche an dem linken Ende (wie in den 3 und 5 gezeigt) der mittleren Hülse 172 steht sowohl mit dem rechten Ende der ersten Endhülse 174 als auch mit dem Kopfendteil 80 der ersten Vorspannhülse 76 in Eingriff. Wenn erwünscht, kann der erste Anschlag 86 durch eine andere Oberfläche als das Ende der mittleren Hülse 172 gebildet sein. Beispielsweise können ein oder mehrere Anschlagsglieder an der Seitenwand 150 angebracht sein.
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Die erste Vorspannhülse 76 bleibt in Bezug zu der Seitenwand 150 des Gehäuses 142 stationär, während sich der Kolben 62 nach rechts hin (wie in 3 gezeigt) bewegt, um das Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in die erste Richtung zu bewirken. Dies hat zur Folge, dass sich der Kolben 62 von dem kreisförmigen Kraft übertragendenden Endteil 90 der ersten Vorspannhülse 76 weg bewegt. Die zweite Vorspannhülse 78 bewegt sich mit dem Kolben 62. Daher wird eine ansteigende Kraft von der zweiten Feder 72 durch die zweite Vorspannhülse 78 auf den Kolben 62 übertragen, während die zweite Feder 72 zusammengedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die erste Vorspannhülse 76 unwirksam, um Kraft auf den Kolben 62 zu übertragen. Wenn die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 (1) in die zweite Richtung verschwenkt werden sollen, bewegt der Strömungsmitteldruck in der rechten (wie in 4 gezeigt) zweiten Kammer 58 den Kolben 62 nach links in Bezug zu der Seitenwand 150 des Gehäuses 142. Wenn dies auftritt, übertragen die Kraft übertragenden Glieder 126 und 128 Kraft auf die Hinterradlenkverbindung, um das Verschwenken der lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in die zweite Richtung zu bewirken, d.h. eine Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Die Bewegung nach links (wie in 4 gezeigt) des Kolbens 62 und der erstenVorspannhülse 76 drückt den ringförmigen Kopfendteil 80 der ersten Vorspannhülse 76 gegen die erste Feder 70. Als eine Folge wird die erste Feder 70 gegen die erste (linke) Endwand 154 des Gehäuses 142 zusammengedrückt. Der Kolben 62 bewegt sich von dem Kraft übertragenden Endteil 92 der zweiten Vorspannhülse 78 weg. Daher ist die stationäre zweite Vorspannhülse 78 zu diesem Zeitpunkt unwirksam, um Kraft auf den Kolben 62 zu übertragen. Wenn dies auftritt, bewirken die Kraft übertragenden Glieder 126 und 128 die Verschwenkbewegung der Hinterräder 16 und 18 in die zweite Richtung.
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Wenn das Steuerventil 36 wieder zurück zu seiner Anfangs- oder Geradeausposition bewegt wird, schematisch in 2 dargestellt, gleicht sich der Strömungsmitteldruck in den Kammern 56 und 58 aus. Wenn dies geschieht, wird der Kolben 62 zu seiner zentralen bzw. mittigen Position in dem Gehäuse 142 bewegt, und zwar unter dem Einfluss der Federn 70 oder 72. Wenn die lenkbaren Hinterräder 16 und 18 in die erste Richtung verschwenkt werden durch die Bewegung des Kolbens 62 nach rechts (wie in 3 gezeigt), liefert die zusammengedrückte zweite Feder 72 die Kraft, welche durch die zweite Vorspannhülse 78 auf den Kolben 62 übertragen wird, um den Kolben 62 zurück zu seiner zentrierten oder Geradeausposition zu bewegen, die schematisch in 1 dargestellt ist. Auf gleiche Weise überträgt, wenn der Kolben 62 nach links (wie in 4 gezeigt) in dem Gehäuse 142 bewegt wird, um die lenkbaren Hinterräder in die zweite Richtung zu verschwenken, die erste Feder 70 Kraft durch die erste Vorspannhülse 76, um den Kolben 62 zurück zu der zentrierten oder Geradeaus-Position der 1 zu bewegen.
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Zusammenbau des Hydraulikmotors
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Wenn der Hydraulikmotor 34 zusammengebaut werden soll, wird einer der Endabschnitte, beispielsweise der rechte Endabschnitt 164 verwendet, um einige der Komponenten des Hydraulikmotors 34 zu positionieren. Zu diesem Zeitpunkt wird die zweite (rechte) Endwand 156 fest mit dem rechten Abschnitt 164 der Seitenwand 150 verbunden. Natürlich ist die Seitenwand 150 zu diesem Zeitpunkt nicht mit dem Steuerventil 36 und /oder dem Reservoir 116 (2) verbunden.
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Die zweite (rechte) Endhülse 176 (3 und 4) wird in dem rechten Abschnitt 164 der Seitenwand 150 in Eingriff mit der zweiten (rechten) Endwand 156 positioniert. Die zweite Feder 72 wird dann in Eingriff mit der zweiten (rechten) Endwand 156 in einer koaxialen Beziehung mit der zweiten (rechten) Endhülse 176 positioniert. Der kreisförmige Kopfendteil 82 der zweiten Vorspannhülse 78 wird dann in Eingriff mit der zweiten Feder 72 positioniert. Das zweite Kraft übertragende Glied 128 wird dann durch die zweite Vorspannhülse 78 und die zweite Feder 72 bewegt.
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Das Führungsende des zweiten Kraft übertragenden Gliedes 128 wird dann durch eine Öffnung 190 in der zweiten (rechten) Endwand 156 bewegt.
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Bevor das Führungsende des zweiten Kraft übertragenden Gliedes 128 durch die zweite Feder 72 und die zweite (rechte) Endhülse bewegt wird, wird die mittlere Hülse 172 um den Kolben 62 herum positioniert. Daher werden, wenn das zweite Kraft übertragende Glied 128 in und durch den rechten Abschnitt 164 des Gehäuses 142 bewegt wird, die mittlere Hülse 172 und der Kolben 62 in den rechten Abschnitt 164 des Gehäuses bewegt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die zweite Feder 72 in einem nicht zusammengedrückten oder freien Zustand. Daher wird sich das linke (wie in den 3 und 4 gezeigt) Ende der zweiten Feder 72 über das linke Ende der zweiten (rechten) Endhülse 176 hinaus erstrecken.
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Während der Kolben 62 und die mittlere Hülse 172 in den rechten Abschnitt 164 des Gehäuses 142 bewegt werden, wird der kreisförmige Kopfendteil 82 der zweiten Vorspannhülse 78 in Eingriff mit der zweiten Feder 72 kommen. Der Kraft übertragenden Endteil 92 der zweiten Vorspannhülse 78 wird in Eingriff mit der rechten Stirnseite 66 des Kolbens 62 kommen. Der Kopfendteil 82 der zweiten Vorspannhülse 78 wird in Eingriff mit der ringförmigen Stirnseite an der mittleren Hülse 172 in Eingriff kommen. Der Eingriff der mittleren Hülse 172 mit der zylindrischen Seitenfläche der Seitenwand 150 wird die mittlere Hülse und den Kolben 62 in einer koaxialen Beziehung mit dem rechten Abschnitt 164 des Gehäuses 142 zentrieren.
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Die erste Vorspannhülse 76 wird dann auf das erste Kraft übertragende Glied 126 positioniert und in eine koaxiale Beziehung mit der mittleren Hülse 172 und dem Kolben 62 bewegt. Die erste Feder 70 wird dann auf das erste Kraft übertragende Glied 126 in Eingriff mit dem Kopfendteil 80 der ersten Vorspannhülse 76 positioniert. Die erste (linke) Endhülse 174 wird dann in einer koaxiale Beziehung mit der ersten Vorspannhülse 76 positioniert und in den Eingriff mit der ringförmigen Stirnfläche auf der mittleren Hülse 172 bewegt.
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Der linke Abschnitt 162 des Gehäuses 142 wird in eine teleskopische bzw. zusammenschiebbare Beziehung mit der ersten (linken) Endhülse 174 und dem linken Teil der mittleren Hülse 172 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Federn 70 und 72 in einem nicht zusammengedrückten oder freien Zustand sein. Die zwei Gehäuseabschnitte 162 und 164 werden dann axial aufeinander zu bewegt.
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Sobald dies geschehen ist, wird der Kopfendteil 82 der zweiten Vorspannhülse 78 gegen die zweite Feder 72 gedrückt, um die zweite Feder 72 gegen die zweite (rechte) Endwand 156 des Gehäuses 142 zusammenzudrücken. Das rechte (wie in den 3 und 4 gezeigt) Ende der mittleren Hülse 172 wird in einen Eingriff mit dem linken (wie in den 3 und 4 gezeigt) Ende der zweiten (rechten) Endhülse 176 bewegt. Zur gleichen Zeit wird der Kopfendteil 80 der ersten Vorspannhülse 76 gegen die ringförmige linke Stirnfläche (Endfläche) der mittleren Hülse 172 gedrückt. Die zweite Feder 72 wird zusammengedrückt, sobald der linke Abschnitt 162 der Seitenwand 150 zum rechten Abschnitt 164 der Gehäuseseitenwand hin bewegt wird. Die erste Feder 70 wird zwischen dem Kopfendteil 80, der ersten Vorspannhülse 76 und der ersten (linken) Endwand 154 des Gehäuses 142 zusammengedrückt.
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Wenn der linke Abschnitt 162 der Seitenwand 150 in Eingriff mit dem rechten Abschnitt 164 bewegt worden ist, werden die zwei Gehäuseseitenwandabschnitte relativ zueinander gedreht, um die Gehäuseabschnitte an den Verbindungsstellen 166 miteinander zu verbinden. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Federn 70 und 72 zusammengedrückt und der Kolben 62 wird in der mittleren oder Geradeaus-Position der 2 durch die Vorspannhülsen 76 und 78 gehalten.
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Es sollte klar sein, dass ein Hydraulikmotor 34, wenn gewünscht, auf eine andere Art und Weise zusammengebaut werden kann. Beispielsweise kann die mittlere Hülse 172 um den Kolben 62 herum positioniert werden. Die erste Feder 70, die erste Vorspannhülse 76 und die erste Endhülse 174 können in dem linken Gehäuseabschnitt 162 in einer zusammenschiebbaren Beziehung mit dem ersten Kraft übertragenden Glied 126 positioniert werden. Auf ähnliche Weise können die zweite Feder 72, die zweite Vorspannhülse 78 und die zweite Endhülse 176 in dem rechten Abschnitt 164 der Seitenwand 150 positioniert werden. Die beiden Gehäuseseitenwandabschnitte 162 und 164 können dann aufeinander zu bewegt und miteinander verbunden werden.
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Alternativ kann die Seitenwand 150 einstückig ausgeformt sein und die Komponenten der Motoranordnung können in der Seitenwand positioniert sein. Eine Endwand, beispielsweise die zweite (rechte) Endwand 156 würde dann mit der Seitenwand 150 verbunden werden. Sobald die zweite Endwand 156 mit der Seitenwand 150 verbunden ist, würden die Federn 70 und 72 zusammengedrückt werden. Es sollte klar sein, dass viele unterschiedliche Verfahren und Abläufe des Zusammenbaus während des Baus des Hydraulikmotors 34 angewandt werden können. Es sollte ebenso klar sein, dass der Hydraulikmotor 34 eine andere als die spezielle Bauart aufweisen kann, die hier beschrieben und dargestellt wurde.
