Allgemeiner Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Servolenkvorrichtung, die in einem Fahrzeug mit einem
ersten und zweiten vorderen Paar von Fahrzeugrädern (im
folgenden Räder genannt) am Vorderteil einer
Fahrzeugkarosserie verwendet wird, das heißt in einem
sogenannten Fahrzeug mit Tandemvorderachse.
Unter großen Fahrzeugen, wie zum Beispiel einem
großen Anhänger und Lastkraftwagen, ist ein sogenanntes
Fahrzeug mit Tandemvorderachse bekannt, bei dem ein
erstes und zweites vorderes Radpaar am Vorderteil der
Fahrzeugkarosserie nebeneinander ausgerichtet sind.
Dieses Fahrzeug mit Tandemvorderachse weist im
allgemeinen eine Servolenkvorrichtung auf, die auf den
Lenkgestängemechanismus des ersten und zweiten vorderen
Radpaars eine Lenkhilfskraft ausübt, um ihre Lenkung
durch die Lenkbetätigung eines Lenkrads zu steuern.
Beispiele für eine solche herkömmliche Servolenk
vorrichtung für das Fahrzeug mit Tandemvorderachse
werden zum Beispiel in den japanischen
Offenlegungsschriften Nr. 55-148652 und 55-145065
gezeigt.
Herkömmlicherweise weist eine Servolenk
vorrichtung dieser Art zum Beispiel ein integrales
Servolenkaggregat (mit einem Arbeitszylinder) zum
Lenken der ersten Vorderräder durch den ersten vorderen
Lenkgestängemechanismus und einen Arbeitszylinder zum
Lenken der zweiten Vorderräder durch den zweiten
vorderen Lenkgestängemechanismus auf.
Ein Fluiddruck von einer von dem Fahrzeugmotor
angetriebenen Pumpe wird den Arbeitszylindern durch die
Lenkbetätigung des Lenkrads durch ein Steuerventil, das
den Strömungsweg schaltet, gezielt zugeführt. Dann wird
den jeweiligen Lenkgestängemechanismen auf diese Weise
eine Lenkhilfskraft zugeführt, um die ersten und
zweiten Vorderräder in einen erforderlichen Zustand zu
lenken.
Natürlich sind die Lenkgestängemechanismen zum
Lenken der ersten und zweiten Vorderräder mechanisch so
miteinander verbunden, daß sie bei Lenkbetätigung des
Lenkrads auf miteinander zwangsgekoppelter Weise
betätigt werden.
Bei der oben beschriebenen herkömmlichen
Servolenkvorrichtung werden die ersten und zweiten
Vorderräder durch die entsprechenden Arbeitszylinder
mit dem Fluiddruck von einer motorangetriebenen Pumpe
gesteuert und gelenkt. Dies kann die folgenden Probleme
verursachen.
Wenn bei der motorangetriebenen Pumpe eine
Störung vorliegt oder ein sich von der Pumpe
erstreckendes Fluiddruckrohr oder dergleichen
beschädigt ist und der Fluiddruck den jeweiligen
Arbeitszylindern nicht zugeführt werden kann, müssen
die ersten und zweiten Vorderräder mit dem Lenkrad
manuell gelenkt werden. Da diese manuelle
Lenkbetätigung eine große Lenkkraft erfordert, kann
keine schnelle Lenkbetätigung erfolgen. Des weiteren
ist der Kraftaufwand für den Fahrer groß.
Aus diesem Grunde ist bei einigen herkömmlichen
Servorlenkvorrichtungen eine Nebenpumpe, die zum
Beispiel durch Drehung einer Achse angetrieben wird,
unabhängig von einer motorangetriebenen Pumpe
vorgesehen. Von der Nebenpumpe wird einem zweiten
Arbeitszylinder, der die zweiten Vorderräder lenkt, ein
Fluiddruck zugeführt, so daß eine Lenkhilfskraft
bewirkt wird, die die Lenkkraft zusätzlich vermindert.
Diese Servolenkvorrichtung wird in der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 54-9839 vorgeschlagen.
Diese herkömmliche Servolenkvorrichtung
erfordert jedoch ein zweites vorderes, den Strömungsweg
schaltendes Steuerventil zur Zuführung des Fluiddrucks
von der Nebenpumpe zu dem zweiten Arbeitszylinder gemäß
der Lenkbetätigung des Lenkrads. Des weiteren muß eine
Ausführung eingesetzt werden, die die Nebenpumpe und
das Steuerventil nur dann betätigt, wenn eine
Ausgangsleistung von zum Beispiel einem Hauptarbeits
zylinder beim Fahren des Fahrzeugs zu gering wird und
sich der Lenkwiderstand des Lenkrads erhöht, so daß
eine Lenkradkraft, die größer ist als eine normale
Kraft, erforderlich ist.
Aus diesem Grunde müssen bei dieser Ausführung
zwei Druckmittelkreislaufsysteme vorgesehen werden, was
zu einer größeren Anzahl von die Gesamtvorrichtung
bildenden Komponenten führt. Demgemäß wird die
Ausführung kompliziert und die Kosten erhöhen sich. Bei
dieser Ausführung müssen die Steuerventile der
jeweiligen Druckmittelkreislaufsysteme so ausgerichtet
sein, daß der Geradeausfahrzustand des Fahrzeugs der
Neutralstellung entspricht. Dadurch entsteht ein
Problem hinsichtlich der Durchführbarkeit der
Anordnung.
Bei der oben beschriebenen herkömmlichen
Vorrichtung muß das oben beschriebene zweite vordere
Steuerventil in dem Servolenkhauptkörper in
Axialrichtung der Eingangswelle des Lenkrads neben dem
ersten vorderen Steuerventil angeordnet sein. Dadurch
vergrößert sich zwangsweise die Gesamtvorrichtung,
insbesondere der Servolenkhauptkörper. Durch diese
Vergrößerung des Servolenkhauptkörpers entsteht auch
ein Problem hinsichtlich seines Einbauraums im
Fahrzeug. Es werden Gegenmaßnahmen zur Lösung dieser
Probleme angestrebt.
Kurze Darstellung der Erfindung
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht deshalb darin, eine einfache
Servolenkvorrichtung bereitzustellen, die die Lenkung
der ersten und zweiten Vorderräder eines Fahrzeugs mit
Tandemvorderachse steuern kann, selbst wenn die
motorangetriebene Pumpe des Fahrzeugs aufgrund einer
Störung angehalten wird oder ein Fluiddruckzufuhrrohr
von dieser Pumpe beschädigt ist.
Aus diesem Grunde besteht eine andere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung darin, eine Servolenk
vorrichtung bereitzustellen, bei der die Anzahl der
Komponenten, die die Gesamtvorrichtung, die die Lenkung
der ersten und zweiten Vorderräder steuert, bilden, auf
ein Minimum reduziert ist, so daß die Ausführung
vereinfacht ist, die Gesamtvorrichtung verkleinert
werden kann und die Kosten vermindert werden können.
Zur Lösung der obigen Aufgaben wird gemäß der
vorliegenden Erfindung eine Servolenkvorrichtung zum
Lenken eines ersten und zweiten vorderen Paars von
Rädern eines Fahrzeugs mit Tandemvorderachse
bereitgestellt, die folgendes umfaßt: eine von einem
Fahrzeugmotor angetriebene Hauptpumpe, eine von einem
anderen Antriebsmittel als dem Motor angetriebene
Nebenpumpe, ein Steuerventil zum Schalten eines
Strömungswegs eines von den Pumpen strömenden
Fluiddrucks bei Lenkbetätigung eines Lenkrads, einen
ersten Arbeitszylinder zur Steuerung der Lenkung der
ersten Vorderräder mit einer Lenkhilfskraft, die durch
den von dem Steuerventil geschalteten Fluiddruck
erhalten wird, und einen zweiten Arbeitszylinder zur
Steuerung der Lenkung der zweiten Vorderräder mit der
Lenkhilfskraft, die durch den von dem Steuerventil
geschalteten Fluiddruck erhalten wird, wobei die
Vorrichtung weiterhin folgendes umfaßt: ein
Pumpenschaltmittel zur Durchführung eines Schaltvor
gangs zwischen der Hauptpumpe und der Nebenpumpe zur
Zuführung des Fluiddrucks zu dem Steuerventil, und ein
Stellgliedschaltmittel zur gezielten Zuführung des
Fluiddrucks von dem Steuerventil durch Schalten eines
Strömungswegs zwischen dem ersten und dem zweiten
Arbeitszylinder.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine
Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, um die Grundzüge des
Gesamtsystems bei der Steuerung der Lenkung des ersten
und zweiten vorderen Paars von Rädern eines Fahrzeugs
mit Tandemvorderachse zu erläutern:
Fig. 2A und 2B sind vergrößerte Ansichten,
die das Pumpenschaltmittel nach Fig. 1 zeigen, wobei
Fig. 2A eine Ansicht ist, die einen normalen
Betriebszustand zeigt, und Fig. 2B eine Ansicht ist,
die einen Zustand zeigt, in dem bei der Hauptpumpe eine
Störung vorliegt;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die den
Hauptteil eines integralen Servolenkhauptkörpers
schematisch zeigt, der aus einem den Strömungsweg
schaltenden Steuerventil und einem ersten
Arbeitszylinder zur Steuerung der Lenkung der ersten
Vorderräder nach Fig. 1 besteht;
Fig. 4A und 4B sind vergrößerte Ansichten,
die das Stellgliedschaltmittel nach Fig. 1 zeigen,
wobei Fig. 4A eine Ansicht ist, die einen normalen
Betriebszustand zeigt, und Fig. 4B eine Ansicht ist,
die einen Zustand zeigt, in dem bei der Hauptpumpe eine
Störung vorliegt; und
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht zur
Erläuterung einiger Bestandteile des Lenksystems eines
Fahrzeugs mit Tandemvorderachse, bei dem die
Servolenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine
Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Auf die Fig. 1 bis 5 Bezug nehmend,
bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Servolenkvorrichtung,
die in einem Fahrzeug mit Tandemvorderachse verwendet
wird. Die Servolenkvorrichtung 1 kann gemäß der
Lenkbetätigung eines Lenkrads 4 eine Lenkhilfskraft,
die zum Lenken eines ersten und zweiten vorderen Paars
von Rädern 2 und 3 erforderlich ist, an erste und
zweite vordere Lenkgestängesysteme (in Fig. 5 sind nur
die Lenkzwischenstangen 2a und 3a und Gelenkarme 2b und
3b gezeigt) anlegen, wie in den Fig. 1 und 5
gezeigt. Das erste und zweite vordere Paar von Rädern 2
und 3 sind an dem Vorderteil der Fahrzeugkarosserie
(dem vorderen Endteil des Fahrgestellrahmens der
Fahrzeugkarosserie) eines Lastkraftwagens in
Längsrichtung angeordnet, obwohl die Gesamtanordnung
des Lastkraftwagens in den Fig. 1 und 5 nicht
gezeigt wird.
Ein integraler Servolenkhauptkörper 5 ist
herkömmlich weit bekannt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist
eine Eingangswelle (Flanschwelle) 7, die mit einer sich
von dem Lenkrad 4 erstreckenden Lenkwelle 4a verbunden
ist, so in dem Servolenkhauptkörper 5 angeordnet, daß
ihr inneres Ende dem Servolenkhauptkörper 5
gegenüberliegt. Dieser Hauptkörper 5 weist einen ersten
Arbeitszylinder 6 zum Lenken der ersten Vorderräder 2
auf, wie in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall handelt es
sich bei dem Servolenkhauptkörper 5 um einen
Kugelspindel-Servolenkhauptkörper.
Ein Zahnsegment 8 dient als Ausgangswelle des
ersten Arbeitszylinders 6. Ein Lenkstockhebel 9
überträgt die Drehung des Zahnsegments 8 über die
Lenkzwischenstange 2a und den Gelenkarm 2b auf die
ersten Vorderräder 2.
Eine motorangetriebene Hauptpumpe 10 wird von
einem (nicht gezeigten) Fahrzeugmotor angetrieben. Eine
Nebenpumpe 11 wird von einer anderen Antriebsquelle als
dem Motor, zum Beispiel durch Drehung der Achse oder
einen Elektromotor, angetrieben. Die Pumpen 10 und 11
erhalten ein Fluid (Arbeitsmedium) von den Behältern 12
und 13 und geben es mit einem erforderlichen Fluiddruck
ab. Der Fluiddruck (Hydraulikdruck) von den Hauptpumpen
10 und 11 wird einem in dem Hauptkörper 5 vorgesehenen,
den Strömungsweg schaltenden Steuerventil 15 über ein
(später zu beschreibendes) Pumpenschaltmittel 30
zugeführt.
Ein mechanischer Teil, der herkömmlich als
Kugelspindel-Servolenkaggregat bekannt ist, ist in dem
Servolenkhauptkörper 5 ausgebildet, wie in Fig. 3
gezeigt. Dies wird beschrieben. Auf Fig. 3 Bezug
nehmend, bildet ein Lenkkörper 16 den oben
beschriebenen Servolenkhauptkörper 5. Ein Ventilgehäuse
17 dient des weiteren als Ventilabdeckung zum Schließen
der offenen Endseite des Lenkkörpers 16. Ein Kolben 18
ist in einem durch den Lenkkörper 16 und das
Ventilgehäuse 17 gebildeten Innenraum angeordnet. Der
Kolben 18 bewegt sich in Axialrichtung gemäß der
Lenkbetätigung eines (nicht gezeigten) Lenkrads hin und
her und weist mit dem Zahnsegment 8 in Eingriff
stehende Zahnstangenzähne auf. Zwei Druckkammern (eine
linke und eine rechte Kammer) 6a und 6b sind vor und
hinter dem Kolben 18 ausgebildet. Die linke und die
rechte Kammer 6a und 6b bilden den ersten
Arbeitszylinder 6.
Wenn der Kolben 18 betätigt wird, wird die an
dem Seitenteil des Kolbens 18 gebildete Zahnstange mit
dem Zahnsegment 8 in Eingriff gebracht und dreht so die
Welle des Zahnsegments 8. Diese Drehung wird über den
den Lenkmechanismus bildenden Lenkstockhebel 9 (siehe
Fig. 5) auf die ersten Vorderräder 2 übertragen,
wodurch eine Lenkbetätigung erfolgt.
Die durch die Lenkbetätigung des Lenkrads 4
gedrehte Flanschwelle 7 erstreckt sich durch das
Ventilgehäuse 17 und wird von ihm gestützt. Eine
Schneckenwelle 20 ist auf der distalen Endseite der
Eingangswelle 7 koaxial mit dieser angeordnet. Ein Ende
der Schneckenwelle 20 liegt dem Innern des Kolbens 18
gegenüber und ist über einen Kugelspindelmechanismus 19
mit dem Kolben 18 verbunden.
Eine Drehfeder 21 ist in den Wellen 7 und 20
koaxial mit ihnen angeordnet, und ihre beiden Enden
sind mit den Wellen 7 bzw. 20 integral verbunden.
Aufgrund der Verdrehung der Drehfeder 21 drehen sich
die Flanschwelle 7 und die Schneckenwelle 20 relativ
zueinander, wodurch das Drehsteuerventil 15 betätigt
wird.
Das Steuerventil 15 weist einen Rotor 15a und
eine Hülse 15b auf. Der Rotor 15a ist am inneren Ende
der Flanschwelle 7 so angeordnet, daß er sich zusammen
mit der Flanschwelle 7 dreht, und weist in seiner
Außenfläche mehrere Ventilnuten auf. Die Hülse 15b ist
integral mit der Schneckenwelle 20 ausgebildet und
weist in ihrer Innenfläche mehrere Ventilnuten auf. Das
Steuerventil 15 wird durch die relative Drehung des
Rotors 15a und der Hülse 15b zur Schaltung des
Hydraulikdruckkreises betätigt. Das Steuerventil 15
führt dann das Hydrauliköl von der Pumpe 10 oder 11
gemäß der Lenkbetätigung des Lenkrads 4 zur linken und
rechten Kammer 6a und 6b des ersten Arbeitszylinders 6
gezielt zu, um den Kolben 18 zu bewegen, der die Räder
mit einer Lenkhilfskraft in Lenkrichtung beaufschlagt.
Die praktische Ausführung und der
Betriebszustand des Drehsteuerventils 15, die Bewegung
des Kolbens 18 bei der Lenkbetätigung und die Tatsache,
daß das Zahnsegment 8 durch die Bewegung des Kolbens 18
so geschwenkt wird, daß die ersten Vorderräder 2 in
eine erforderliche Richtung gelenkt werden, sind
weithin bekannt, und somit wird auf eine ausführliche
Beschreibung davon verzichtet.
In Fig. 5 wird ein Ende eines getriebenen
Hebels 25 von dem Seitenteil des Fahrgestellrahmens der
Fahrzeugkarosserie axial gestützt. Der getriebene Hebel
25 ist über eine Verbindungsstange 26 mit dem
Lenkstockhebel 9 verbunden und schwingt mit der
Bewegung des Lenkstockhebels 9 auf zwangsgekoppelte
Weise.
Das andere Ende des getriebenen Hebels 25 ist
über die Lenkzwischenstangen 3a und die Gelenkarme 3b
mit den zweiten Vorderrädern 3 verbunden.
Die ersten und die zweiten Vorderräder 2 und 3
werden auf miteinander zwangsgekoppelte Weise mit einem
optimalen Verhältnis entsprechend ihrer Lagebeziehung
gelenkt. Obgleich dies nicht gezeigt ist, sind die
rechten und die linken ersten Vorderräder 2 und die
rechten und die linken zweiten Vorderräder 3 natürlich
über (nicht gezeigte) Spurstangen und Spurstangenarme
auf zwangsgekoppelte Weise miteinander verbunden.
Ein Ende eines zweiten Arbeitszylinders 27 ist
mit dem anderen Ende des getriebenen Hebels 25
verbunden, und das andere Ende des Zylinders 27 ist mit
dem Seitenteil des Fahrgestellrahmens der
Fahrzeugkarosserie verbunden.
Der zweite Arbeitszylinder 27 weist einen
ersten und einen zweiten Zylinder 28 und 29 auf. Der
erste Zylinder 28 wird durch einen Fluiddruck von der
Hauptpumpe 10 betätigt. Der zweite Zylinder 29 wird von
einem Fluiddruck von der Nebenpumpe 11 betätigt. In
Fig. 1 bezeichnen die Bezugszahl 27a die Kolbenstange
des zweiten Arbeitszylinders 27; 28a und 28b den linken
und den rechten Zylinder des ersten Zylinders 28; und
29a und 29b die linke und die rechte Kammer des zweiten
Zylinders 29.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei der
in dem oben beschriebenen Fahrzeug mit Tandemvorder
achse verwendeten, Servolenkvorrichtung die Hauptpumpe
10 von dem Fahrzeugmotor und die Nebenpumpe 11 von dem
sich von dem Motor unterscheidenden Antriebsmittel
angetrieben. Die Servolenkvorrichtung weist des
weiteren das Steuerventil 15 und den ersten und den
zweiten Arbeitszylinder 6 und 27 auf. Das Steuerventil
15 schaltet den Strömungsweg des Fluiddrucks von den
Pumpen 10 und 11 gemäß der Lenkbetätigung des Lenkrads
4. Der erste Arbeitszylinder 6 steuert die Lenkung der
ersten Vorderräder 2 mit der Lenkhilfskraft, die durch
den durch das Steuerventil 15 geschalteten Fluiddruck
erhalten wird. Der zweite Arbeitszylinder 27 steuert
die Lenkung der zweiten Vorderräder 3 mit der
Lenkhilfskraft, die durch den durch das Steuerventil 15
geschalteten Fluiddruck erhalten wird.
Ein Pumpenschaltmittel 30 führt den
Schaltvorgang zwischen der Hauptpumpe 10 und der
Nebenpumpe 11 durch und versorgt das Steuerventil 15
mit Fluiddruck. Ein Stellgliedschaltmittel 40 führt dem
Steuerventil 15 durch Schalten eines Strömungswegs
zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitszylinder 6
und 27 gezielt den Fluiddruck zu.
Das Pumpenschaltmittel 30 ist zwischen der
Hauptpumpe 10 und der Nebenpumpe 11 und dem
Steuerventil 15 angeordnet. Wenn das Pumpenschaltmittel
30 eine der Pumpen (die Hauptpumpe 10) mit dem
Steuerventil 15 verbindet, wird die andere Pumpe (die
Nebenpumpe 11) zum Kurzschließen mit dem entsprechenden
Behälter verbunden.
Dies wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und
die Fig. 2A und 2B ausführlich beschrieben. Das
Pumpenschaltmittel 30 besteht aus einem Schieberventil
31, das bei Erhalt des Fluiddrucks von der Hauptpumpe
10 als Vorsteuerdruck einen Schaltvorgang durchführt.
In Fig. 1 dient das Schaltmittel 30 als
Pumpenschaltventil.
Das Schieberventil 31 weist einen Schieber 32
auf, der in einem in einem Körper 30a ausgebildeten
Ventilloch 30b gleitet. Der Fluiddruck von der
Hauptpumpe 10 wird durch einen in dem Körper 30a
ausgebildeten Vorsteuerweg 33 zu dem (in den Fig. 2A
und 2B) rechten Ende des Schiebers 32 geführt. Ein
Ablaß (Behälterdruck) wird zu dem anderen Ende des
Schieberventils 31 geführt, und eine Schraubendruck
feder 34 zur Vorspannung des Schiebers 32 zu einer
Endseite ist an dem anderen Ende des Schieberventils 31
vorgesehen.
Auf die Fig. 2A und 2B Bezug nehmend,
erstreckt sich ein Verbindungskanal PM von der
Hauptpumpe 10, ein Verbindungskanal PS erstreckt sich
von der Nebenpumpe 11, ein Verbindungskanal TM
erstreckt sich zu dem Behälter 12, und ein
Verbindungskanal TS erstreckt sich zu dem Behälter 13.
Über einen Versorgungskanal IN wird der Fluiddruck
entweder von der Pumpe 10 oder 11 dem Steuerventil 15
zugeführt. Über einen Rückführkanal OUT wird das
Rückführöl von dem Steuerventil 15 zu dem
entsprechenden Behälter zurückgeführt.
In dem in Fig. 2A gezeigten normalen Zustand
bewegt das Hydrauliköl von der Hauptpumpe 10 den
Schieber 32 nach links. Zu diesem Zeitpunkt ist der
Verbindungskanal PM über eine in dem Schieber 32
ausgebildete ringförmige Nut 35 mit dem
Versorgungskanal IN verbunden. Der sich zu dem Behälter
12 erstreckende Verbindungskanal TM ist über eine in
dem Schieber 32 ausgebildete ringförmige Nut 37 mit dem
Rückführkanal OUT verbunden. Die Bezugszahl 37a
bezeichnet einen Ablaßwegteil.
In diesem Zustand erstreckt sich der Weg von
der Nebenpumpe 11 von dem Kanal PS aus und ist über
einen Weg 36 im Schieber 32 als Kurzschluß mit dem zu
dem Behälter 13 zurückführenden Kanal TS verbunden.
Fig. 2B zeigt einen Zustand, in dem bei der
Hauptpumpe aus irgendeinem Grunde eine Störung vorliegt
und sie das Hydrauliköl nicht zuführt. In diesem Fall
bewegt sich der Schieber 32 in Fig. 2B nach rechts,
und der sich von der Nebenpumpe 11 erstreckende Kanal
PS ist mit dem Kanal IN verbunden und erstreckt sich
über die ringförmige Nut 35 des Schiebers 32 zu dem
Steuerventil 15. Der Rückführkanal OUT ist mit dem
Kanal TS verbunden und erstreckt sich über die
ringförmige Nut 37 zu dem Behälter 13.
In diesem Zustand sind der sich von der
Hauptpumpe 10 erstreckende Kanal PM und der sich zu dem
Behälter 12 erstreckende Kanal TS nicht verbunden.
In Fig. 3 ist das das oben beschriebene
Pumpenschaltmittel 30 bildende Schieberventil 31 durch
Verwendung eines Teils des Ventilgehäuses 17 in
Umfangsrichtung in dem Servolenkhauptkörper 5 gebildet,
der den ersten Arbeitszylinder 6 zur Lenkung der ersten
Vorderräder 2 aufweist. Bei dieser Anordnung kann das
Pumpenschaltmittel 30 in dem integralen Servolenk
hauptkörper 5 durch effektive Nutzung des sich um das
Ventilgehäuse 17 herum befindenden Raums, wo ein
Totvolumen gebildet ist, gebildet werden. Deshalb kann
die Anzahl von die Servolenkvorrichtung bildenden
Komponenten verringert werden, und Rohre der jeweiligen
Teile können weggelassen werden, so daß die
Gesamtvorrichtung verkleinert und eine Verringerung der
Kosten erreicht werden kann.
Wie in Fig. 1 und den Fig. 4A und 4B
gezeigt, ist das Stellgliedschaltmittel 40 zwischen dem
Steuerventil 15 und dem ersten und dem zweiten
Arbeitszylinder 6 und 27 angeordnet.
Wenn der erste Arbeitszylinder 6 und der erste
Zylinder 28 des zweiten Arbeitszylinders 27, die als
Hauptstellglied 50 dienen, mit dem Steuerventil 15
verbunden sind, sind sie kurzgeschlossen, indem bewirkt
wird, daß die linke und die rechte Kammer 29a und 29b
des zweiten Zylinders 29 des zweiten Arbeitszylinders
27, der als Nebenstellglied 51 dient, miteinander
verbunden sind.
Wenn der zweite Zylinder 29 (das
Nebenstellglied 51) des zweiten Arbeitszylinders 27 mit
dem Steuerventil 15 verbunden ist, ist er
kurzgeschlossen, indem bewirkt wird, daß der erste
Arbeitszylinder 6 und die linke und die rechte Kammer
28a und 28b des ersten Zylinders 28 des zweiten
Arbeitszylinders 27 miteinander verbunden sind.
Dies wird ausführlich beschrieben. Auf die
Fig. 4A und 4B Bezug nehmend, bezeichnet die
Bezugszahl 40a einen Körper; und 40b ein Ventilloch.
Ein ein Schieberventil 41 bildender Schieber 42 ist in
dem Ventilloch 40b verschiebbar angeordnet.
Ein Hydraulikdruck von der Hauptpumpe 10 wird
als Vorsteuerdruck zu einem Ende des Schiebers 42
geführt. Eine Schraubendruckfeder 43 ist an dem anderen
Ende des Schiebers 42 angeordnet, und ein Ablaß
(Behälterdruck) wird dorthin geführt.
Wenn der Strömungsweg für das Hydrauliköl von
dem Steuerventil 15 gemäß der Lenkbetätigung des
Lenkrads 4 geschaltet wird, dient einer der Kanäle C1
und C2 als Einlaßweg und der andere als Rückführweg.
Kanäle C1i und C2i dienen als Kanäle zur Zufuhr und
Rückführung des Hydrauliköls zu der linken und rechten
Kammer 28a und 28b des ersten Zylinders 28 des zweiten
Arbeitszylinders 27 durch den integralen (ersten)
Arbeitszylinder 6, die als Hauptstellglied 50 dienen,
und seine linke und rechte Kammer 6a und 6b.
Kanäle C1c und C2c sind mit der linken und der
rechten Kammer 29a und 29b des zweiten Zylinders 29 des
zweiten Arbeitszylinders 27, die das Nebenstellglied 51
bilden, verbunden.
Im normalen Zustand befindet sich das als
Stellgliedschaltmittel 40 dienende Stellgliedschalt
ventil in dem in Fig. 4A gezeigten Zustand. In dem
Schieber 42 sind ringförmige Nuten 44 und 45
ausgebildet, so daß das Hydrauliköl von dem
Steuerventil 15 in diesem Zustand dem Hauptstellglied
50 zugeführt und dorthin zurückgeführt wird. In dem in
Fig. 4B gezeigten Zustand ist das Nebenstellglied 51
mit dem Steuerventil 15 verbunden.
In den Fig. 4A und 4B sind in dem Schieber
42 miteinander in Verbindung stehende Wege 46 und 47
ausgebildet. In dem Zustand nach Fig. 4A stehen die
Kanäle C1c und C2c des Nebenstellglieds 51 in
Verbindung, so daß sie kurzgeschlossen sind. In dem in
Fig. 4B gezeigten Zustand sind die Kanäle C1i und C2i
des Hauptstellglieds 50 kurzgeschlossen.
Auf diese Weise ist das Stellglied auf einer
Seite, die nicht mit dem Steuerventil 15 verbunden ist,
aus dem folgenden Grund kurzgeschlossen. Die rechte und
die linke Kammer des entsprechenden Zylinders sind so
ausgelegt, daß sie miteinander in Verbindung stehen,
und an der mit den ersten und den zweiten Vorderrädern
2 und 3 verbundenen Kolbenstange ist kein Widerstand
angelegt, so daß die Bewegung des Kolbens nicht
angehalten wird.
Fig. 4A zeigt einen normalen Betriebszustand,
bei dem das Hydrauliköl von der Hauptpumpe 10 zugeführt
wird. In diesem Zustand wird das Hydrauliköl dem ersten
Arbeitszylinder 6 und dem ersten Zylinder 28 des
zweiten Arbeitszylinders 27 zugeführt, die als
Hauptstellglied 50 dienen, so daß die ersten und die
zweiten Vorderräder 2 und 3 zur Lenkung in einer
erforderlichen Richtung gesteuert werden.
Fig. 4B zeigt einen Zustand, in dem das
Hydrauliköl von der Hauptpumpe 10 gestoppt wird. In
diesem Zustand ist die Seite des Hauptstellglieds 50
kurzgeschlossen. Demgemäß wird das Hydrauliköl dem
Zylinder 29 des zweiten Arbeitszylinders 27, der als
Nebenstellglied 51 dient, zugeführt, um die zweiten
Vorderräder 3 zu lenken. Gleichzeitig erfolgt eine
Lenkradbetätigung, so daß auch die ersten Vorderräder 2
gelenkt werden.
Das das Stellgliedschaltmittel 40 bildende
Schieberventil 41 ist durch Verwendung des Umfangsteils
des Ventilgehäuses 17 auf die gleiche Art wie das (oben
beschriebene) Schieberventil 31, das das Pumpenschalt
mittel bildet, wie in Fig. 3 gezeigt, in dem
Servolenkhauptkörper 5 ausgebildet, der den ersten
Arbeitszylinder 6 zur Lenkung der ersten Vorderräder 2
aufweist. Auch bei dieser Anordnung kann das
Stellgliedschaltmittel 40 in dem integralen
Servolenkhauptkörper 5 durch effektive Nutzung des um
das Ventilgehäuse 17 herum befindlichen Raums, wo ein
Totvolumen gebildet wird, gebildet werden. Aus diesem
Grunde kann die Anzahl von die Servolenkvorrichtung
bildenden Komponenten verringert werden, und Rohre der
jeweiligen Teile können weggelassen werden, so daß die
Gesamtvorrichtung verkleinert und eine Verringerung der
Kosten erreicht werden kann.
Anders ausgedrückt kann ein Teil in dem
Servolenkhauptkörper 5, der herkömmlicherweise ein
Totvolumen bildet, effektiv genutzt werden, so daß die
Vorrichtung verkleinert werden kann. Des weiteren wird
die Anzahl von die Gesamtvorrichtung bildenden
Komponenten verringert, so daß die Kosten,
einschließlich der Herstellungskosten und der
Montagekosten, verringert werden können.
Deshalb können bei der Servolenkvorrichtung 1
mit der oben beschriebenen Ausführung, selbst wenn es
aufgrund einer Störung bei der Hauptpumpe 10 oder eines
Bruchs des Zufuhrwegs zu einer Störung bei einer
Fluiddruckversorgungsquelle (der Hauptpumpe 10, dem
Fluiddruckzufuhrweg und dergleichen) kommt, wenn der
von der anderen Fluiddruckversorgungsquelle (der
Nebenpumpe 11) zugeführte Fluiddruck durch Verwendung
des Pumpenschaltmittels 30 zugeführt wird, entweder die
ersten oder die zweiten Vorderräder 2 oder 3 zur
Lenkung gemäß einer Lenkanforderung an das Lenkrad 4
angemessen gesteuert werden.
Bei der oben beschriebenen Servolenkvorrichtung
1 können zwei Kraftverstärkungssysteme, die aus den
beiden Pumpen 10 und 11, einem den Strömungsweg
schaltenden Steuerventil 15, dem Hauptstellglied 50
(dem ersten Arbeitszylinder 6 und dem ersten Zylinder
28 des zweiten Arbeitszylinders 27) und dem
Nebenstellglied 51 (dem zweiten Arbeitszylinder 29 des
zweiten Arbeitszylinders 27) bestehen, mit denen eine
zur Lenkung der ersten und zweiten Vorderräder 2 und 3
erforderliche Lenkhilfskraft erhalten wird, durch das
Pumpenschaltmittel 30 und das Stellgliedschaltmittel
40, die aus einfachen Schaltventilen bestehen, leicht
geschaltet und verwendet werden. Diese Servolenk
vorrichtung 1 weist eine geringe Anzahl von
Bestandteilen auf und ist einfach ausgeführt, so daß
sie eine Verringerung der Kosten gestattet. Da nur ein
den Strömungsweg schaltendes Steuerventil 15 vorhanden
ist, ist keine mühselige Ausrichtung in der
Neutralstellung, die zur Anordnung zweier Steuerventile
nebeneinander herkömmlicherweise benötigt wird,
erforderlich.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bei
der oben beschriebenen Ausführungsform beschriebene
Ausführung beschränkt, und es können natürlich Formen,
Ausführungen und dergleichen der jeweiligen Teile
angemessen geändert und modifiziert werden.
In der obigen Beschreibung besteht
beispielsweise die Hydraulikdruckquelle zur Betätigung
der Servolenkvorrichtung 1, die die Lenkung der ersten
Vorderräder 2 steuert, aus der Hauptpumpe 10, die von
einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird, und der dem
Hilfskraftarbeitszylinder zuzuführende Hydraulikdruck
wird von der durch Drehung der Achse oder den
Elektromotor des Kraftfahrzeugs angetriebenen
Nebenpumpe 11 gebildet. Jedoch ist die vorliegende
Erfindung nicht darauf beschränkt. Insbesondere ist die
Nebenpumpe 11, die als Hydraulikdruckquelle für den
Hilfskraftarbeitszylinder (den zweiten Zylinder 29 des
zweiten Arbeitszylinders 27) dient, nicht auf eine
achsenangetriebene Pumpe oder eine elektrisch
angetriebene Pumpe, die durch einen Elektromotor
angetrieben wird, wie oben beschrieben, beschränkt,
sondern kann beliebiger Art sein, sofern sie durch eine
geeignete Antriebsquelle, bei der es sich nicht um
einen Fahrzeugmotor handelt, angetrieben werden kann.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform
handelt es sich bei dem Servolenkhauptkörper 5 um einen
Kugelspindel-Servolenkhauptkörper. Jedoch ist die
vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und der
Servolenkhauptkörper 5 kann eine Zahnstangen- oder eine
andere Servolenkausführung aufweisen.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der
Servolenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung bei
Vorliegen einer Störung bei der motorangetriebenen
Hauptpumpe oder bei Beschädigung des sich von dieser
Pumpe erstreckenden Fluiddruckzufuhrrohrs oder
dergleichen die Nebenpumpe durch das Pumpenschaltmittel
mit dem Steuerventil verbunden, und der von der
Nebenpumpe dem Steuerventil zugeführte Fluiddruck wird
durch den Schaltvorgang des Stellgliedschaltmittels dem
Nebenstellglied (dem zweiten Zylinder des zweiten
Arbeitszylinders) zugeführt. Wenn das Nebenstellglied
auf diese Weise betätigt wird, kann den zweiten
Vorderrädern zur Steuerung ihrer Lenkung eine
Lenkhilfskraft zugeführt werden. In diesem Fall werden
auch die ersten Vorderräder zur Lenkung zusammen mit
der Lenkbetätigung des Lenkrads und der
Drehlenkbetätigung der zweiten Vorderräder gesteuert,
so daß eine erforderliche Lenkbetätigung erfolgen kann.
Gemäß der Servolenkvorrichtung der vorliegenden
Erfindung können die beiden Kraftverstärkungssysteme,
die aus den beiden Pumpen, einem den Strömungsweg
schaltenden Steuerventil, dem Hauptstellglied (dem
ersten Arbeitszylinder und dem ersten Zylinder des
zweiten Arbeitszylinders) und dem Nebenstellglied (dem
zweiten Arbeitszylinder des zweiten Arbeitszylinders)
bestehen, mit denen eine zur Lenkung der ersten und
zweiten Vorderräder erforderliche Lenkhilfskraft
erhalten wird, durch das Pumpenschaltmittel und das
Stellgliedschaltmittel, die aus einfachen Schalt
ventilen bestehen, leicht geschaltet und verwendet
werden. Diese Servolenkvorrichtung ist insofern
vorteilhaft, als sie eine geringe Anzahl von
Bestandteilen aufweist und einfach ausgeführt ist, so
daß sie eine Verringerung der Kosten gestattet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei
normalem Betrieb der motorangetriebenen Hauptpumpe der
Fluiddruck von der Hauptpumpe durch das Pumpen
schaltmittel dem den Strömungsweg schaltenden
Steuerventil zugeführt werden. Gemäß der Lenkbetätigung
des Lenkrads wird der Fluiddruck von dem Steuerventil
dem Hauptstellglied (dem ersten Zylinder und dem ersten
Zylinder des zweiten Arbeitszylinders) zugeführt, so
daß die ersten und die zweiten Vorderräder mit einer
erforderlichen Lenkhilfskraft unterstützt und zur
Lenkung gesteuert werden können.
In diesem Fall wird der Fluiddruck von der
durch einen Mechanismus (zum Beispiel durch Drehung der
Achse oder den Elektromotor), bei dem es sich nicht um
den Fahrzeugmotor handelt, angetriebenen Nebenpumpe
durch das Pumpenschaltmittel zu dem Behälter
kurzgeschlossen. Die Nebenpumpe wird somit in einen
sogenannten unbelasteten Betriebszustand versetzt. Dies
ist hervorragend für den energetischen Wirkungsgrad.
Gemäß der vorliegenden Erfindung stehen bei
Verbindung eines Stellglieds mit dem Steuerventil über
das Stellgliedschaltmittel die rechte und die linke
Kammer des anderen Stellglieds miteinander in
Verbindung. Aus diesem Grunde liegt der sogenannte
blockierte Öldruckzustand nicht vor, wenn die durch das
Stellgliedschaltmittel nicht verbundene Seite
kurzgeschlossen wird und die zweiten Vorderräder
gelenkt werden.