DE10007559B4

DE10007559B4 - Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE10007559B4
Application number: DE10007559A
Authority: DE
Inventors: Hirotetsu Higashimatsuyama Sonoda
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Knorr Bremse Steering Systems Japan Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2020-02-19
Also published as: JP2000247247A; KR100371734B1; JP3926942B2; DE10007559A1; KR20000058161A

Abstract

Servolenkvorrichtung zum Lenken eines ersten und zweiten vorderen Paars von Rädern (2, 3) eines Fahrzeugs mit Tandemvorderachse, die folgendes umfaßt:
eine von einem Fahrzeugmotor angetriebene Hauptpumpe (10);
eine von einem anderen Antriebsmittel als dem Motor angetriebene Nebenpumpe (11);
ein Steuerventil (15) zum Schalten eines Strömungswegs eines von den Pumpen (10, 11) strömenden Fluiddrucks bei Lenkbetätigung eines Lenkrads (4);
einen ersten Arbeitszylinder (6) zur Steuerung der Lenkung der ersten Vorderräder (2) mit einer Lenkhilfskraft, die durch den von dem Steuerventil (15) geschalteten Fluiddruck erhalten wird;
einen zweiten Arbeitszylinder (27) zur Steuerung der Lenkung der zweiten Vorderräder (3) mit der Lenkhilfskraft, die durch den von dem Steuerventil (15) geschalteten Fluiddruck erhalten wird und
ein Pumpenschaltmittel (30) zur Durchführung eines Schaltvorgangs zwischen der Hauptpumpe (10) und der Nebenpumpe (11) zur Zuführung des Fluiddrucks zu dem Steuerventil (15), dadurch gekennzeichnet, dass
ein Stellgliedschaltmittel (40) zur gezielten...

Description

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 Servolenkvorrichtung für das Fahrzeug mit Tandemvorderachse werden zum Beispiel in den JP 55-148652 A und JP 55-145065 A gezeigt.
Herkömmlicherweise weist eine Servolenkvorrichtung 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 JP 54-9839 A 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 Hauptarbeitszylinder 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. Eine analoge Anordnung ist aus der US 3 424 262 A bekannt. 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 Schaltvorgangs 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
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;
2A und 2B sind vergrößerte Ansichten, die das Pumpenschaltmittel nach 1 zeigen, wobei 2A eine Ansicht ist, die einen normalen Betriebszustand zeigt, und 2B eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem bei der Hauptpumpe eine Störung vorliegt;
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 1 besteht;
4A und 4B sind vergrößerte Ansichten, die das Stellgliedschaltmittel nach 1 zeigen, wobei 4A eine Ansicht ist, die einen normalen Betriebszustand zeigt, und 4B eine Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem bei der Hauptpumpe eine Störung vorliegt; und
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 1 bis 5 zeigen eine Servolenkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Auf die 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 5 sind nur die Lenkzwischenstangen 2a und 3a und Gelenkarme 2b und 3b gezeigt) anlegen, wie in den 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 1 und 5 nicht gezeigt wird.
Ein integraler Servolenkhauptkörper 5 ist herkömmlich weit bekannt. Wie in 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 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 Pumpen 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 3 gezeigt. Dies wird beschrieben. Auf 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 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 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 1 bezeichnen die Bezugszahl 27a die Kolbenstange des zweiten Arbeitszylinders 27; 28a und 28b die linke und die rechte Kammer 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 Tandemvorderachse 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 1 und die 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 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 2A und 2B) rechten Ende des Schiebers 32 geführt. Ein Ablaß (Behälterdruck) wird zu dem anderen Ende des Schieberventils 31 geführt, und eine Schraubendruckfeder 34 zur Vorspannung des Schiebers 32 zu einer Endseite ist an dem anderen Ende des Schieberventils 31 vorgesehen.
Auf die 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 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.
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 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 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 Servolenkhauptkörper 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 1 und den 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 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 Stellgliedschaltventil in dem in 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 4B gezeigten Zustand ist das Nebenstellglied 51 mit dem Steuerventil 15 verbunden.
In den 4A und 4B sind in dem Schieber 42 miteinander in Verbindung stehende Wege 46 und 47 ausgebildet. In dem Zustand nach 4A stehen die Kanäle C1c und C2c des Nebenstellglieds 51 in Verbindung, so daß sie kurzgeschlossen sind. In dem in 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.
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.
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 Pumpenschaltmittel bildet, wie in 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 Servolenkvorrichtung 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 Schaltventilen 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 Pumpenschaltmittel 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.

Claims

Servolenkvorrichtung zum Lenken eines ersten und zweiten vorderen Paars von Rädern (2, 3) eines Fahrzeugs mit Tandemvorderachse, die folgendes umfaßt: eine von einem Fahrzeugmotor angetriebene Hauptpumpe (10); eine von einem anderen Antriebsmittel als dem Motor angetriebene Nebenpumpe (11); ein Steuerventil (15) zum Schalten eines Strömungswegs eines von den Pumpen (10, 11) strömenden Fluiddrucks bei Lenkbetätigung eines Lenkrads (4); einen ersten Arbeitszylinder (6) zur Steuerung der Lenkung der ersten Vorderräder (2) mit einer Lenkhilfskraft, die durch den von dem Steuerventil (15) geschalteten Fluiddruck erhalten wird; einen zweiten Arbeitszylinder (27) zur Steuerung der Lenkung der zweiten Vorderräder (3) mit der Lenkhilfskraft, die durch den von dem Steuerventil (15) geschalteten Fluiddruck erhalten wird und ein Pumpenschaltmittel (30) zur Durchführung eines Schaltvorgangs zwischen der Hauptpumpe (10) und der Nebenpumpe (11) zur Zuführung des Fluiddrucks zu dem Steuerventil (15), dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellgliedschaltmittel (40) zur gezielten Zuführung des Fluiddrucks von dem Steuerventil (15) durch Schalten eines Strömungswegs zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitszylinder (6, 27) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Pumpenschaltmittel (30) zwischen einem Pumpensystem, das die Hauptpumpe (10) und die Nebenpumpe (11) umfaßt, und dem Steuerventil (15) zur Verbindung einer der Pumpen (10, 11) mit dem Steuerventil (15) und zum Kurzschließen der anderen der Pumpen (11, 10) mit einem der Behälter (13, 12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der zweite Arbeitszylinder (27) aus einem ersten und einem zweiten Zylinder (28, 29) besteht, wobei der erste Zylinder (28) zusammen mit dem ersten Arbeitszylinder (6) als Hauptstellglied (50) durch den Fluiddruck von der Hauptpumpe (10) betätigt wird und der zweite Zylinder (29) als Nebenstellglied (51) durch den Fluiddruck von der Nebenpumpe (11) betätigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Stellgliedschaltmittel (40) zwischen dem Hauptstellglied (50) und dem Nebenstellglied (51) und dem Steuerventil (15) angeordnet ist, um, wenn das Steuerventil (15) mit einem der Stellglieder (50, 51) verbunden ist, die rechte und die linke Kammer eines Zylinders, der das andere der Stellglieder (50, 51) bildet, kurzzuschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Pumpenschaltmittel (30) und das Stellgliedschaltmittel (40) bei Erhalt des Fluiddrucks von der Hauptpumpe (10) als Vorsteuerdruck geschaltet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nebenpumpe (11) eine durch Drehung einer Achse eines Fahrzeugs als Antriebsquelle angetriebene Pumpe ist.