DE10157000B4

DE10157000B4 - Servolenkung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10157000B4
Application number: DE10157000A
Authority: DE
Inventors: Chiharu Atsugi Nakazawa; Toshimitsu Atsugi Sakaki; Mitsuo Atsugi Sasaki; Tadaharu Atsugi Yokota; Masakazu Atsugi Kurata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: US6568499B2; US20020060104A1; DE10157000A1

Abstract

Servolenksystem für ein Fahrzeug, umfassend:
eine hydraulische Druckquelle;
einen Hydraulikzylinder mit ersten und zweiten Kammern, der in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem in die erste Kammer geleiteten Druckfluid und einem in die zweite Kammer geleiteten Druckfluid angetrieben wird;
erste und zweite Verbindungsleitungen, welche die ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders jeweils mit der hydraulischen Druckquelle verbinden;
eine Steuereinrichtung zum selektiven Umschalten einer Zuleitungsrichtung des Druckfluids von der hydraulischen Druckquelle zu den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders als Antwort auf eine Lenkbetätigung eines Lenkrades;
eine Umgehungsleitung, die die ersten und zweiten Verbindungsleitungen verbindet und erste und zweite Umgehungsleitungsöffnungen aufweist; und
erste und zweite Ventile, die in der Umgehungsleitung angeordnet sind um selektiven Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen als Antwort auf das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle derart, dass das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle in die erste Kammer des Hydraulikzylinders...

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Servolenksystem für Fahrzeuge, insbesondere ein Servolenksystem der Art mit einem doppelt wirkenden Hydraulikzylinder, der betätigt wird, um eine Lenkunterstützungskraft in Übereinstimmung mit einer auf das Lenkrad wirkenden Lenkkraft zu erzeugen.
Ein Beispiel eines Servolenksystems der oben beschriebenen Art ist in der Japanischen Offenlegungsschrift JP 59-118569 A offenbart. Ein weiteres Beispiel ist in der Japanischen Offenlegungsschrift JP 57-201767 A offenbart.
Das Servolenksystem der Japanischen Offenlegungsschrift JP 59-118569 A ist insofern problematisch, als es möglicherweise eine auf unerwünschte Weise erhöhte Anstrengung zur Lenkung erfordert und daher ein verschlechtertes Lenkgefühl oder -verhalten vermittelt, wenn aufgrund eines Stoßes oder Schlages oder Ähnlichem eine Störung von der Straßenoberfläche in das Servolenksystem eingespeist wird. Dies ist darum der Fall, da als Antwort auf eine derartige Störung ein Richtungssteuerventil eine Umgehungsleitung verschließt und sich somit möglicherweise ein geschlossener Hydraulikschaltkreis ergibt.
Das Servolenksystem der Japanischen Offenlegungsschrift JP 57-201767 A ist insofern problematisch, als sein Umgehungsventil möglicherweise aufgrund von Verschmutzungen oder Ähnlichen, die sich im Umgehungsventil festsetzen, in einer Position blockiert, in der eine Umgehungsleitung verschlossen ist. Dies führt dazu, dass zum Lenken vom Fahrer eine auf unerwünschte Weise erhöhte Lenkkraft aufzubringen ist, wodurch unvermeidbar ein verschlechtertes Lenkgefühl oder -verhalten entsteht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Servolenksystem bereitzustellen, welches ein Lenkgefühl oder -verhalten erzeugt, das durch Störeinflüsse der Straßenoberfläche nicht beeinträchtigt wird, beispielsweise bei einer plötzlichen Störung in Form eines von der Straßenoberfläche auf das System einwirkenden Stoßes.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Servolenksystem mit der obigen Eigenschaft bereitzustellen, welches von Hand betätigt werden kann, ohne dass eine übermäßig große Lenkkraft benötigt wird, wenn eine Ölpumpe ausgefallen ist, und welches daher aus einem Gesichtspunkt der Fahrsicherheit heraus von hohem Nutzen ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Servolenksystem mit den obigen Eigenschaften bereitzustellen, welches so aufgebaut ist, dass eine Unregelmäßigkeit des Systems sofort und sicher erkannt wird, und das daher aus dem Gesichtspunkt der Fahrsicherheit erwünscht ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Servolenksystem mit den obigen Eigenschaften bereitzustellen, welches ohne irgendein kostenintensives elektromagnetisches Ventil hergestellt werden kann und daher geringere Kosten verursacht. Um die obigen Ziele zu erreichen, ist gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Servolenksystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das umfasst: eine hydraulische Druckquelle, einen Hydraulikzylinder mit einer ersten und einer zweiten Kammer, der in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem der ersten Kammer zugeführten Druckfluid und einem der zweiten Kammer zugeführten Druckfluid angetrieben ist, ersten und zweiten Verbindungsleitungen, welche die erste und zweite Kammer mit der hydraulischen Druckquelle jeweils verbinden, eine Steuereinrichtung zum selektiven Umschalten einer Zuleitungsrichtung des Druckfluids von der hydraulischen Druckquelle zur ersten und zweiten Kammer des Hydraulikzylinders als Antwort auf eine Lenkbetätigung eines Lenkrades, eine Umgehungsleitung, welche die erste und die zweite Verbindungsleitung verbindet und erste und zweite Umgehungsleitungsöffnungen aufweist, und erste und zweite, in der Umgehungsleitung angeordneten Ventile zum selektiven Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen als Antwort auf das Druckfluid von der Druckquelle auf eine derartige Weise, dass das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle zur ersten Kammer des Hydraulikzylinders geleitet ist, während das Druckfluid in der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders von dieser abgelassen wird, wenn sich das erste Ventil in einer Lage befindet, in der die erste Umgehungsleitungsöffnung geschlossen ist und das zweite Ventil sich in einer Lage befindet, in der die zweite Umgehungsleitungsöffnung geöffnet ist, und das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle zur zweiten Kammer des Hydraulikzylinders geleitet wird, während das Druckfluid in der ersten Kammer des Hydraulikzylinders von dieser abgelassen wird, wenn sich das erste Ventil in einer Position befindet, in der die erste Umgehungsleitungsöffnung geöffnet ist, und sich das zweite Ventil in einer Position befindet, in der die zweite Umgehungsleitungsöffnung geschlossen ist, wobei die ersten und zweiten Ventile in die Positionen überführt werden, in denen die erste und zweite Umgehungsleitungsöffnungen geöffnet sind und dadurch eine Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen herstellen, wenn die hydraulische Druckquelle außer Betrieb ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Servolenksystem für ein Fahrzeug vorgesehen, das einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder zur Steuerung der Richtung eines Paares Fahrzeugräde umfasst, wobei der Hydraulikzylinder erste und zweite Kammern aufweist und in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem Druckfluid, das der ersten Kammer zugeleitet ist, und einem Druckfluid, das der zweiten Kammer zugeleitet ist, angetrieben ist, sowie einen Hydrau likschaltkreis zur Steuerung der Zuleitung und Ableitung von Druckfluid zu und aus den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders, wobei der Hydraulikschaltkreis eine hydraulische Druckquelle, ein Reservoir und ein Paar von ersten und zweiten Ventilen umfasst, wobei das erste Ventil zwischen der ersten Kammer des Hydraulikzylinders und dem Reservoir angeordnet ist, um zwischen diesen eine Verbindung herzustellen, wenn es geöffnet ist, und auf diese Weise das Ableiten des Druckfluids aus der ersten Kammer des Hydraulikzylinders zu ermöglichen, und um die Verbindung zwischen diesen zu versperren, wenn es geschlossen ist, wodurch die Zuleitung von Druckfluid aus der hydraulischen Druckquelle zur ersten Kammer möglich ist, und wobei das zweite Ventil zwischen der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders und dem Reservoir angeordnet ist, um eine Verbindung zwischen diesen herzustellen, wenn es offen ist, und auf diese Weise das Ableiten des Druckfluids aus der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders zu ermöglichen, und um die Verbindung zwischen diesen zu versperren, wenn es geschlossen ist, wodurch die Zuleitung von Druckfluid aus der hydraulischen Druckquelle zur zweiten Kammer des Hydraulikzylinders möglich ist, wobei die ersten und zweiten Ventile geöffnet werden, um die erste und zweite Kammer des Hydraulikzylinders mit dem Reservoir zu verbinden, wenn die hydraulische Druckquelle außer Betrieb ist.
Die anderen Ziele und Merkmale dieser Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen klar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Servolenksystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Ansicht zur Darstellung einer Funktionsweise des Servolenksystems der 1, wenn ein Lenkrad nach links gedreht wird;
3 zeigt eine Ansicht zur Darstellung einer Funktionsweise des Servolenksystems der 1, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird;
4 zeigt eine Ansicht ähnlich der 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels;
5 bis 10 zeigen Ansichten ähnlich der 2, jedoch von jeweils einem dritten bis achten Ausführungsbeispiel;
11 zeigt eine Ansicht ähnlich der 1, jedoch eines neunten Ausführungsbeispiels;
12 zeigt eine Ansicht zur Darstellung einer Funktionsweise des Servolenksystems der 11, wenn das Lenkrad nach links gedreht wird;
13 zeigt eine Ansicht zur Darstellung einer Funktionsweise des Servolenksystems der 11, wenn das Lenkrad nach rechts gedreht wird;
14 zeigt eine Ansicht ähnlich der 12, wobei sich das Servolenksystem in einem Zustand der Fehlfunktion befindet;
15 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnittes eines Servolenksystems gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel; und
16 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnittes eines Servolenksystems gemäß einem elften Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Mit Bezug auf die 1 weist ein Servolenksystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Lenkrad 21 auf, das antreibend mit einer Lenksäule 22 verbunden ist, die wiederum antreibend an ihrem unteren Ende mit einer Ausgangswelle 23 verbunden ist. Die Ausgangswelle 23 weist ein Ritzel 24a auf, welches mit einer Lenkzahnstange 24b kämmt, die an der Kolbenstange 30 vorgesehen ist. Eine Erfassungsvorrichtung 26 ist an der Seite des unteren Endes der Ausgangswelle 23 zur Erfassung einer auf das Lenkrad 21 wirkenden Lenkkraft und von Eingangsdaten von den vorderen Rädern 25a und 25b betreffend die Straßenoberfläche vorgesehen. Mit der Zahnstange 24b ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 27 funktionsmäßig verbunden. Ein Hydraulikschaltkreis 28 steuert die Zuleitung und das Ableiten von Drucköl in und aus dem Hydraulikzylinder 27.
Der Hydraulikzylinder 27 umfasst einen Zylinderabschnitt 29, der in Breitenrichtung des Fahrzeugs verlängert ist, sowie eine mit der Zahnstange 24b verbundene Kolbenstange, die sich durch das Innere des Zylinderabschnittes 29 erstreckt. Ein Kolben 31 ist fest mit der Kolbenstange 30 verbunden, die innerhalb des Zylinderabschnittes 29 gleitend angeordnet ist. An gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 31 und im Zylinderabschnitt 29 sind erste und zweite Kammern 32 und 33 definiert. Die Vorderräder 25a und 25b sind mittels Verbindungsglieder (kein Bezugszeichen) mit den gegenüberliegenden Enden der Kolbenstange 30 verbunden.
Der Hydraulikschaltkreis 28 umfasst erste und zweite Verbindungsleitungen 34 und 35, deren erste Enden fluidisch mit den ersten und den zweiten Kammern 32 und 33 verbunden sind, eine umkehrbare Pumpe 37, die fluidisch mit den zweiten Enden der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 verbunden ist und über den Antrieb durch einen Motor 36 in eine Richtung nach vorne und rückwärts drehbar ist, einen Freigabemechanismus bzw. eine Freigabevorrichtung 38, der bzw. die zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 zur Freigabe der ersten und zweiten Kammern 32 und 33 bei Vorliegen eines vorbestimmten Zustands angeordnet ist, sowie ein Reservoir 39, das stromauf der umkehrbaren Pumpe 37 angeordnet ist und in dem ein Arbeitsöl gespeichert ist.
Der Freigabemechanismus 38 umfasst eine Umgehungsleitung 40, die unter Umgehung der umkehrbaren Pumpe 37 die beiden Verbindungsleitungen 34 und 35 verbindet, ein Paar von als Teller-, Ring- oder Rohrventilen ausgestalteten Differenzdruckventilen 41 und 42, um die Umgehungsleitung 40 und dadurch die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 zu öffnen oder zu schließen, sowie ein Paar von Druckregelventilen 43 und 44, die in der jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsleitung 34 und 35 angeordnet sind und als Differenzdruckerzeugungsvorrichtungen dienen, um einen Differenzdruck zu erzeugen, durch die die Differenzdruckventile 41 und 42 geöffnet und geschlossen werden.
Des Weiteren sind zwischen der Umgehungsleitung 40 und einer jeden der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 dritte und vierte Verbindungsleitungen 45 und 46 angeordnet, um jeweils die Druckregelventile 43 und 44 zu umgehen. Die dritten und vierten Verbindungsleitungen 45 und 46 sind mit Einweg- oder Rückschlagventilen 47 und 48 versehen, welche den Durchfluss von Drucköl nur in eine Richtung erlauben, d. h. in Richtung von den ersten und zweiten Kammern 32 und 33 des Hydraulikzylinders 27 in die umkehrbare Pumpe 37.
Die Umgehungsleitung 40 weist einen zentralen Leitungsabschnitt auf, der sich zwischen den Differenzdruckventilen 41 und 42 erstreckt und über eine fünfte Verbindungsleitung 49 in Verbindung mit dem Reservoir 39 steht. Der zentrale Leitungsabschnitt ist so ausgestaltet, dass an seinen gegenüberliegenden Enden erste und zweite Umgehungsleitungsöffnungen bzw. -anschlüsse 40a und 40b ausgebildet sind.
Die Differenzdruckventile 41 und 42 umfassen Ventilbohrungen 41b und 42b, die nahezu in Reihe in der Umgehungsleitung 40 angeordnet sind. Die Differenzdruckventile 41 und 42 umfassen des Weiteren zylindrische Ventilkörper 41a und 42a, die in den jeweiligen Ventilbohrungen 41b und 42b gleitend bzw. verschieblich angeordnet sind. An den Rückseiten der Ventilkörper 41a und 42a und innerhalb der Ventilbohrungen 41b und 42b sind Druckbetätigungskammern 41c und 42c definiert. In den Druckbetätigungskammern 41c und 42c sind Federn 50 und 51 angeordnet, die jeweils als Haltevorrichtungen dienen. Die Federn 50 und 51 sind so ausgebildet, dass sie die Ventilkörper 41a und 42a in die Richtungen drücken, in denen jeweils die ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b geschlossen werden.
Die Ventilkörper 41a und 42a sind ausgestaltet, sich innerhalb der Ventilbohrungen 41b und 42b in Abhängigkeit von den Druckunterschieden zwischen einerseits den Öldrücken zu bewegen, die von den mittenseitigen Enden 40c und 40d der Umgehungsleitung 40 zu den Innenseiten der Ventilkörper 41b und 42b geleitet werden, um auf die vorderen Enden der Ventilkörper 41a und 42a zu wirken, und andererseits derjenigen Öldrücke, die von Einleitungsleitungen 53 und 54 an die Innenseiten der Ventilkörper 41b und 42b geleitet werden, um auf die rückwärtigen Enden der Ventilkörper 41a und 42a zu wirken. Die Ventilkörper 41a und 42a weisen halbkugelförmige Abschnitte auf, um in und außer Eingriff mit den Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b zu gelangen und dieselbigen zu öffnen und zu schließen. Die Ventilkörper 41a und 42a fluchten in axialer Richtung miteinander oder sind in Reihe geschaltet und an den halbkugelförmigen Abschnitten durch eine Verbindungsstange 52 miteinander verbunden, um eine einstückige Einheit zu bilden.
Des Weiteren sind jeweils an den Außenumfängen der Ventilkörper 41a und 42a Dichtungsringe 41d und 42d angebracht.
Die Druckbetätigungskammern 41c und 42c sind über die Einleitungsleitungen 53 und 54 mit den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 an Positionen verbunden, die unmittelbar stromab der umkehrbaren Pumpe 37 liegen, so dass der Öldruck unmittelbar stromab der Umkehrpumpe 37 direkt an die Druckbetätigungskammern 41c und 42c geleitet ist.
Die Drucksteuerventile 43 und 44 weisen Kugelventilkörper 43a und 44a auf, die umkehrpumpenseitige, offene Enden der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 öffnen und schließen. Des Weiteren weisen die Drucksteuerventile 43 und 44 Rückholfedern 43b und 44b auf, welche die jeweiligen Kugelventilkörper 43a und 44a in diejenige Richtung drücken, in der die umkehrpumpenseitigen, offenen Enden mit einer vorbestimmten Kraft verschlossen werden. Durch die Vorspannkraft einer jeden Rückholfeder 43b und 44b wird ein Druckunterschied zwischen dem Drucköl in einem Leitungsabschnitt stromauf der Drucksteuerventile 43 und 44 und dem Drucköl in einem Leitungsabschnitt stromab der Drucksteuerventile 43 und 44 erzeugt.
Das Reservoir 39 führt darin gespeichertes Arbeits- oder Systemöl der Umkehrpumpe 37 über die Zufuhrleitung 55 zu und sammelt das Öl auf, das aus verschiedenen Bestandteilen der Umkehrpumpe 37 leckt.
Der Pumpenmotor 36 ist ausgebildet, mittels eines Steuerstromes, der von einer elektrischen Steuereinheit 56 mit einem Mikrocomputer zugeleitet wird, in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung angetrieben zu werden. Die Steuereinrichtung 56 stellt den Steuerstrom in Abhängigkeit von Signalen bereit, wie beispielsweise einem Signal, das repräsentativ für eine auf das Lenkrad 21 wirkende Steuerkraft ist, die durch die Erfassungsvorrichtung 26 erfasst wird, sowie einem Signal, das repräsentativ für Eingangsdaten der Straßenoberfläche von den Vorderrädern 25a und 25b ist. Im Folgenden wird die Funktion und Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
(a) Zum Zeitpunkt, bei dem die beiden Differenzdruckventile ordnungsgemäß funktionieren
Wenn zunächst während des normalen Fahrbetriebs eines Fahrzeugs beispielsweise das Lenkrad 21 durch den Fahrer nach links gedreht wird, wie dies in 2 gezeigt ist, wird der Pumpenmotor 36 (vgl. 1) beispielsweise als Antwort auf ein Steuersignal von der Steuereinrichtung 56 (vgl. 1) in Richtung nach vorne angetrieben, so dass auch die wechselseitig wirkende Pumpe 37 in Richtung nach vorne angetrieben wird. Bei einem derartigen Pumpbetrieb wird das Drucköl von der wechselseitig betreibbaren Pumpe 37 in die erste Verbindungsleitung 34 gefördert, wobei ein Teil des Öls durch die Einlassleitung 53 in die Druckbetätigungskammer 41c strömt. Der Druck des Öls, das in die Druckbetätigungskammer 41c strömt, ist größer als der Druck des Öls, das am Drucksteuerventil 43 vorbeiströmt. Dies bewirkt einen Druckunterschied, der auf die gegenüberliegenden Enden (d. h. die vorderen und rückwärtigen Enden) des Ventilkörpers 41a des Differenzdruckventils 41 wirkt, was dazu führt, dass sich der Ventilkörper 41a in Richtung nach rechts in der 2 gegen die Vorspannung der Feder 51 bewegt und die Umgehungsleitungsöffnung 40a verschließt, während durch den Ventilkörper 42a die Umgehungsleitungsöffnung 40b geöffnet wird.
Dadurch drückt der Öldruck, der von der umkehrbaren Pumpe 37 erzeugt wird, den Ventilkörper 43a des Drucksteuerventils 43 gegen die Vorspannung der Rückholfeder 43b und ermöglicht das Öffnen des Drucksteuerventils 43 und wird so in eine erste Kammer 32 des Hydraulikzylinders 27 geleitet. Gleichzeitig wird durch den Saugbetrieb der umkehrbaren Pumpe 37 das Drucköl zum Herausströmen aus der zweiten Kammer 33 des Hydraulikzylinders 27 gebracht und in die zweite Verbindungsleitung 35 gesaugt. Dann strömt das Drucköl zunächst in die Umgehungsleitung 40 und dann in die vierte Verbindungsleitung 46, um das Einwegventil 48 zu öffnen, und wird dann in die umkehrbare Pumpe 37 durch die zweite Verbindungsleitung 35 gesaugt, wie dies durch die Pfeile in 2 angedeutet ist.
Entsprechend wird der Öldruck in die erste Kammer 32 des Hydraulikzylinders 27 geleitet, wohingegen der Öldruck in der zweiten Kammer 33 verringert wird, so dass eine Lenkunterstützungskraft die Lenkbemühungen des Fahrers zum Drehen des Lenkrades 21 zur linken Seite der 2 unterstützt. Dadurch verringert sich der Lenkaufwand zum Drehen des Lenkrads 21 in die linke Richtung der 2, und es ist möglich, die Betätigbarkeit des Lenkrades 21 zu verbessern. Gleichzeitig wird, wenn der Zustand, der nach links gesteuert wird, beibehalten wird, die Stromzufuhr an den Pumpenmotor 36 abgeschaltet, wodurch der Hydraulikschaltkreis 28 in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Dadurch wirkt der Öldruck weiterhin auf die erste Kammer 32 des Hydraulikzylinders 27.
Wenn andererseits das Lenkrad 21 aus der nach links gedrehten Stellung zurück in eine geradeaus weisende Stellung und darüber hinaus nach rechts gedreht wird, wie dies in 3 dargestellt ist, dann treibt der Pumpenmotor 36 die umkehrbare Pumpe 37 in umgekehrter Richtung als Antwort auf ein Signal von der Steuereinrichtung 56 an. Dadurch wird umgekehrt zu der oben beschriebenen Weise der Öldruck in die zweite Verbindungsleitung 35 geleitet. Auf diese Weise wird der Öldruck in die und aus den ersten und zweiten Kammern 33 und 32 des Hydraulikzylinders 27 geleitet und es entsteht eine Lenkunterstützungskraft, die die Lenkbemühungen eines Fahrers zum Drehen des Lenkrades 21 nach rechts unterstützt. Dadurch wird die zum Drehen des Lenkrades 21 nach rechts benötigte Lenkkraft verringert und es ist möglich, die Betätigbarkeit des Lenkrades 21 zu verbessern.
(b) Zum Zeitpunkt eines Ausfalls der Ölpumpe
In dem Fall, in dem die umkehrbare Pumpe 37 aufgrund einer Störung, wie beispielsweise einer elektrischen Störung des Pumpenmotors 36 oder einer mechanischen Störung der umkehrbaren Pumpe 37 ausfällt, wird der Öldruck von der umkehrbaren Pumpe 37 nicht in die Einlassleitungen 53 und 54 und in die Druckbetätigungskammer 41c und 42c geleitet. Die Ventilkörper 41a und 42a der Differenzdruckventile 41 und 42 verbleiben daher in ihrer Neutrallenkstellung, die in der 1 gezeigt ist, d. h. in Stellungen, in denen die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b aufgrund der Vorspannung der Federn 50 und 51 geöffnet sind. Dadurch wird die Umgehungsleitung 40 in einen offenen Zustand überführt, d. h. in einen Zustand, in dem eine Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 besteht.
Obwohl demnach aufgrund der Blockierung der umkehrbaren Pumpe 37 keine Lenkunterstützungskraft erzeugt wird, kann das Lenkrad 21 manuell gedreht werden, ohne dass eine übermäßig große Lenkkraft aufgebracht werden muss.
Da die Ölpumpe 37 außer Betrieb ist, ist des Weiteren in diesem Fall die Umgehungsleitung 40 selbst dann in einem offenen Zustand gehalten, wenn eine plötzliche Störung, wie beispielsweise ein Stoß oder ein Schlag durch die Straßenoberfläche auf das Servolenksystem einwirkt, da die Erfassungsvorrichtung 26 eine solche Störung erfasst und diese Information an die Steuereinrichtung 56 weitergibt, da die Ölpumpe 37 außer Betrieb ist. Auf diese Weise kann eine Strömung des Drucköls in die und aus den ersten und zweiten Kammern 32 und 33 erreicht werden, ohne dass große Strömungswiderstände erzeugt werden.
Entsprechend kann ein starker Anstieg der zum Drehen des Lenkrades 21 benötigten Lenkkraft verhindert werden, was es möglich macht, zu verhindern, dass sich das Lenkgefühl verschlechtert.
Übrigens wird bei dem Servolenksystem, das in der Japanischen Offenlegungsschrift JP 59-118569 A offenbart ist, durch die Erfassungsvorrichtung eine Störung, wie beispielsweise ein Schlag von der Straßenoberfläche erfasst und ein Signal dem elektromagnetischen Richtungssteuerventil zugeleitet, damit das Steuerventil die Umgehungsleitung schließt. Dadurch wird der Hydraulikschaltkreis in einen geschlossenen Zustand überführt, während die Pumpe außer Betrieb ist. Folglich wird beim Zuleiten und Ablassen von Arbeitsfluid in die und von den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders unweigerlich ein hoher Strömungswiderstand erzeugt, wodurch eine stark erhöhte Lenkkraft benötigt wird und daher das Lenkgefühl stark beeinträchtigt wird.
(c) Wenn ein Differenzdruckventil blockiert ist
Im Fall, dass einer der Ventilkörper 41a und 42a in einem Zustand blockiert ist, in dem eine der Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b versperrt ist, beispielsweise wenn der Ventilkörper 41a des Differenzdruckventils 41 in einem Zustand blockiert ist, in dem die erste Umgehungsleitungsöffnung 40a verschlossen ist, wie in 2 gezeigt ist, wird die erste Umgehungsleitungsöffnung 40a von Anfang an in einem geschlossenen Zustand gehalten, wenn das Lenkrad 21 nach links gedreht wird. Aus diesem Grund wird ein Betrieb ähnlich wie bei dem oben beschriebenen Punkt (a), d. h. bei einem Betrieb, bei dem das Differenzdruckventil 41 korrekt funktioniert, erhalten, so dass eine Lenkunterstützungskraft zur Unterstützung der Lenkbemühungen aufgebracht wird, um das Lenkrad 21 nach links zu drehen. Dadurch wird die zum Drehen des Lenkrades 21 nach links benötigte Lenkkraft verringert und die Betätigbarkeit des Lenkrades 21 verbessert.
Da jedoch der Ventilkörper 41a des Differenzdruckventils 41 in einem Zustand blockiert, in dem die erste Umgehungsleitungsöffnung 40a geschlossen ist und der Ventilkörper 41a mit dem Ventilkörper 42a über die Verbindungsstange 52 verbunden ist, kann der Ventilkörper 42a die zweite Umgehungsleitungsöffnung 40b selbst dann nicht schließen, wenn das Lenkrad 21 nach rechts gedreht wird. Aus diesem Grund wird das von der umkehrbaren Pumpe 37 in die zweite Verbindungsleitung 35 geleitete Öl durch die Umgehungsleitungsöffnung 40b der Umgehungsleitung 40 geleitet und durch die fünfte Verbindungsleitung 49 in das Reservoir 39 abgelassen.
Folglich wird keine Unterstützungskraft zur Unterstützung der Lenkkraft erhalten und eine Änderung des Lenkgefühls oder -verhaltens bewirkt. Diese Änderung des Lenkverhaltens kann sofort von einem Fahrer erkannt werden. Dadurch kann der Fahrer sofort die Störung im Servolenksystem anhand der Änderung des Lenkverhaltens erkennen. In diesem Zusammenhang wird auf das Servolenksystem der Japanischen Offenlegungsschrift JP 57-201767 A verwiesen, welches ein in einem Umgehungsdurchlass angeordnetes Ventil aufweist. Bei einem solchen Umgehungsventil ist es möglich, dass es in einem geschlossen Zustand aufgrund von Verschmutzungen oder Ähnlichem blockiert. Das Servolenksystem ist so aufgebaut, dass eine Lenkunterstützungskraft selbst dann erhalten werden kann, wenn das Umgehungsventil in einem geschlossenen Zustand blockiert. Dies führt insofern zu einem Problem, dass eine Störung oder ein Fehlverhalten des Lenkunterstützungssystems nicht sofort durch den Fahrer erkannt wird, sondern lediglich mit einer Verzögerung. Das erfindungsgemäße Servolenksystem weist dieses Problem nicht auf.
Zum Vorangegangenen ist anzumerken, dass die Differenzdruckventile 41 und 42 nicht unter Verwendung von elektromagnetischen Ventilen, die teuer sind, sondern unter Verwendung eines Differenzdruckes zwischen den von der Ölpumpe 37 geförderten Drucköl und dem Drucköl, das durch die Drucksteuerventile 43 und 44 fließt, betätigt wird, was eine Verringerung der Kosten ermöglicht.
Es ist weiter anzumerken, dass das Drucköl, das in die vorderen Endabschnitte der Ventilbohrungen 41b und 42b fließt, über die fünfte Verbindungsleitung 49 in das Reservoir 39 strömt und als von der Ölpumpe 37 zu förderndes zusätzliches Öl verwendet wird, wodurch es möglich ist, das Auftreten von Kavitation in der Ölpumpe 37 aufgrund eines Mangels an Arbeitsöl zu verhindern. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nämlich der Hydraulikschaltkreis 28 in Form eines geschlossenen Schaltkreises aufgebaut. Somit kann eine Hohlraumbildung nur stattfinden, wenn aufgrund von Leckage von Öl an die Außenumgebung in der Ölpumpe 37 ein Ölmangel auftritt. Der Ölmangel kann jedoch durch das im Reservoir 39 gespeicherte Öl ergänzt werden, das über die Zuführleitung 55 zugeführt wird.
Umgekehrt kann in dem Fall, in dem der Innendruck in der Ölpumpe 37 übermäßig hoch wird, der Überschuss an Arbeitsöl in das Reservoir 39 geleitet und Ölleckagen durch kleine Lücken und Öffnungen zwischen Bestandteilen der Ölpumpe 37 gesammelt werden, wodurch es möglich ist, die Belastung der Ölpumpe 37 zu verringern und eine effiziente Nutzung des Arbeitsöls zu erreichen.
Es ist des Weiteren anzumerken, dass die Einwegventile 47 und 48, die in den dritten und vierten Verbindungsleitungen 45 und 46 vorgesehen sind, keine Vorspannmittel, wie z. B. Federn, aufweisen, wodurch es möglich ist, das Entstehen hoher Strömungswiderstände zu verhindern, wenn das Drucköl in die Richtung der ersten und zweiten Kammern 32 und 33 zur Ölpumpe 37 strömt. Entsprechend kann eine gute Ansaugfunktion der Ölpumpe 37 erreicht werden und die Ölpumpe 37 folglich hinsichtlich ihres Antwortverhaltens verbessert und ihrer Belastung verringert werden.
Des Weiteren ist anzumerken, dass die Ventile 41 und 42 so aufgebaut sind, dass sie Ring- oder Tellerventile bilden. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann die Umgehungsleitung 40 selbst dann in einem offenen Zustand, d. h. in einem Zustand, in dem eine Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 besteht, gehalten werden, wenn Verunreinigungen oder Ähnliches zwischen die Ventilkörper 41a und 42a und die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b gerät. Auf diese Weise kann eine manuelle Betätigung des Lenkrades 21 sichergestellt und die Fahrsicherheit erhöht werden.
Es ist weiter anzumerken, dass die Ventilkörper 41a und 42a der Druckdifferenzventile 41 und 42 über die Verbindungsstange 52 miteinander verbunden sind. Dadurch bewegen sich die Ventilkörper 41a und 42a als eine einstückige Einheit, wodurch es möglich ist, ein sicheres Öffnen und Schließen der jeweiligen ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b zu erhalten.
Es ist weiter anzumerken, dass die Drucksteuerventile 43 und 44 durch Ventilkörper 43a und 44a in Form von Kugeln und durch Rückholfedern 43b und 44b gebildet werden. Auf diese Weise können die Drucksteuerventile 43 und 44 hinsichtlich ihres Aufbaus einfach gehalten und auf einfache Weise sowie mit geringen Kosten hergestellt werden.
Es ist weiter anzumerken, dass die erste Verbindungsleitung 34 und die zweite Verbindungsleitung 35 mit Drucksteuerventilen 43 und 44 versehen sind und die Druckdiffe renzventile 41 und 42 die Umgehungsleitung 40 als Antwort auf die Öldrücke in den Leitungsabschnitten der ersten Verbindungsleitung 34 und der zweiten Verbindungsleitung 35 stromauf der Drucksteuerventile 43 und 44 öffnen und schließen. Dadurch können die Druckdifferenzventile 41 und 42 in Abhängigkeit von den ihnen direkt von der umkehrbaren Pumpe 37 zugeleiteten Öldrücke betrieben werden. Was ein verbessertes Antwortverhalten der Druckdifferenzventile 41 und 42 ermöglicht.
Mit Bezug auf die 4 bis 15 wird im folgenden das zweite bis zehnte Ausführungsbeispiel beschrieben. In den 4 bis 15 sind ähnliche Teile und Abschnitte wie beim ersten Ausführungsbeispiel, das mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben ist, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insoweit eine wiederholte Beschreibung nötig wäre, wird auf eine Beschreibung dieser Teile und Abschnitte verzichtet.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist am unteren Ende des Lenkrades 21 ein Lenkwinkelsensor 70 zur Erfassung eines Lenkwinkels des Lenkrades 21 angebracht. Des Weiteren sind an den gegenüberliegenden Enden der Kolbenstange 30 Hubsensoren 57 und 58 angebracht, um die Beeinflussung durch die Straßenoberfläche basierend auf dem Axialhub der Kolbenstange 30 zu erfassen. Des Weiteren sind an den hydraulikzylinderseitigen 27 Leitungsabschnitten der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 des Hydraulikschaltkreises 128 Drucksensoren 59 und 60 zur Erfassung des Innendruckes in den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 vorgesehen, um dadurch den Zustand der Straßenoberfläche zu kontrollieren.
Dadurch ist es möglich, den Öldruck des Hydraulikzylinders 27 durch die Ölpumpe 37 genauer zu steuern.
Bis auf diesen Punkt ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und erzeugt im Wesentlichen die gleiche Wirkung.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikschaltkreis 228 nicht mit einer fünften Leitung 49 (vgl. 1) versehen, die die Umgehungsleitung 40 des Reservoir 49 fluidisch verbindet, sondern mit Verlängerungsleitungen 61a und 61b zur fluidischen Verbindung jeweils der ersten Verbindungsleitung 34 und des Reservoirs 39 und der zweiten Verbindungsleitung 35 und des Reservoirs 39. Des Weiteren sind an den Verlängerungsleitungen 61a und 61b Einwegventile 62a und 62b vorgesehen, um eine Strömung des Arbeitsöls nur in einer Richtung von der Seite des Reservoirs 39 zur Seite der Leitungen 34 oder 35 zu erlauben.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Arbeitsöl innerhalb des Reservoirs 39 ergänzend den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 anstelle der Ölpumpe 37 zugeleitet werden. Dadurch ist es möglich, ergänzend Arbeitsöl schnell dem gesamten Hydraulikschaltkreis 28 zuzuleiten, was eine Hohlraumbildung nicht nur innerhalb der Ölpumpe 37, sondern auch in den ersten und zweiten Kammern 32 und 33 verhindert.
Ansonsten ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und erzeugt im Wesentlichen die gleiche Wirkung.
6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Hydraulikschaltkreis 328 einen abgeänderten Freigabemechanismus 338. Zusätzlich zu den äußeren Federn 50 und 51, die die Ventilkörper 41a und 42a der Differenzdruckventile 41 und 42 in ihren Neutralstellungen halten, sind nämlich innere Federn 63a und 63b in den vorderen Endabschnitten der Ventilbohrungen 41b und 42b angeordnet. Dadurch werden die Ventilkörper 41a und 42a mittels den inneren Federn 63a und 63b gegen die Vorspannung der Federn 50 und 51 gedrückt, was sicherstellt, dass die Ventilkörper 41a und 42a selbst dann in ihren neutralen Stellungen gehalten werden, wenn über die Ventilkörper 41a und 42a kein Differenzdruck herrscht.
Wenn folglich die Ölpumpe 37 ausfällt, können die Ventilkörper 41a und 42a schneller und sicherer in ihre neutralen Stellungen überführt werden, und es ist ferner möglich, die Ventilkörper 41a und 42a stabiler in diesen Stellungen zu halten.
Bis auf diese Ausnahme ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und hat im Wesentlichen dieselben Wirkungen.
7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Druckdifferenzerzeugungsvorrichtungen des Hydraulikschaltkreises 428 abgeändert. Die Differenzdruckerzeugungsvorrichtungen werden nämlich durch die Öffnungen bzw. Blenden 73 und 74 gebildet, welche die Querschnittsflächen der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 anstelle der Drucksteuerventile 43 und 44 (vgl. 1) verengen.
Durch die Öffnungen bzw. Blenden 73 und 74 kann ein gewünschter Druckunterschied erhalten werden. Außerdem sind die Öffnungen bzw. Blenden 73 und 74 hinsichtlich ihres Aufbaus im Vergleich zu den Drucksteuerventilen 43 und 44 (vgl. 1) einfacher und können daher leichter und zu geringeren Kosten hergestellt werden.
Bis auf diese Ausnahme ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und erzeugt im Wesentlichen denselben Effekt.
8 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Hydraulikschaltkreis 528 einen veränderten Freigabemechanismus 538 auf. Die durchgängige Umgehungsleitung 40 (vgl. 1) ist nämlich in getrennte Zuleitungs-/Ableitungs-Leitungen 64 und 65 aufgeteilt. Die Zuleitungs-/Ableitungs-Leitungen 64 und 65 weisen Endabschnitte auf, mit denen die Reservoirs 39 und 39 fluidisch verbunden sind. Die Reservoirs 39 weisen nicht eine geschlossene Bauart auf, sondern sind von der Bauart, die mit der Umgebung verbunden sind. Des Weiteren sind die Differenzdruckventile 41 und 42 voneinander getrennt, so dass sie sich unabhängig voneinander bewegen können. Die Zuleitungs-/Ableitungs-Leitungen 64 und 65 weisen in ihren Mittenabschnitten Umgehungsleitungsöffnungen 64a und 65a auf, die jeweils durch Differenzdruckventile 41 und 42 geöffnet und geschlossen werden. Gleichzeitig werden die Ventilkörper 41a und 42a der Differenzdruckventile 41 und 42 durch eine geringe Federkraft jeweiliger Federn 50 und 51 in eine Richtung gedrückt, in der sie die Umgehungsleitungsöffnungen 64a und 65a schließen. Die Federn 50 und 51 sind jedoch nicht dazu vorgesehen, die Ventilkörper 41a und 42a in eine Stellung zu drücken, in der sie die Umgehungsleitungsöffnungen 64a und 65a verschließen, sondern dazu, die Ventilkörper 41a und 42a in deren Neutralstellungen zu halten. Die Ventilkörper 41a und 42a werden so bewegt, dass sie die Umgehungsleitungsöffnungen 64a und 65a verschließen, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz über die Ventilkörper 41a und 42a wirkt.
Wenn folglich die Ölpumpe 37 korrekt funktioniert, wird der Betrieb der Differenzdruckventile 41 und 42 durch den Druckunterschied zwischen den Leitungsabschnitten der ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 stromauf und stromab der Rücksteuerventile 43 und 44 gesteuert. Wenn die Ölpumpe 37 ausfällt, werden die Ventilkörper 41a und 42a der Differenzdruckventile 41 und 42 in ihren neutralen Gleichgewichtsstellungen gehalten, in denen die Ventilkörper 41a und 42a die Umgehungsleitungsöffnungen 64a und 65a unter Einwirkung der Vorspannkraft der Federn 50 und 51 nicht verschließen. Auf diese Weise kann Arbeitsöl in die erste oder zweite Kammer 32 und 33 unter Zufuhr des Arbeitsöls vom Reservoir 39 geleitet werden, während Arbeitsöl von der ersten oder zweiten Kammer 32 und 33 abgelassen und vom Reservoir 39 gesammelt wird. Dadurch ist es möglich, eine Zuleitung und Ableitung von Arbeitsöl ohne eine Erhöhung des Strömungswiderstandes zu erhalten.
Bis auf diese Ausnahme ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und kann im Wesentlichen die gleiche Wirkung erzielen.
9 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikschaltkreis 628 abgeändert und weist einen modifizierten Freigabemechanismus 638 auf. Die Differenzdruckventile 41 und 42 (vgl. 1), die im Leitungsabschnitt der Umgehungsleitung 40 angeordnet sind, sind nämlich durch zwei unabhängige Regel- oder Steuerventile 80 und 81 ersetzt.
Die Steuerventile 80 und 81 umfassen Ventilbohrungen 82 und 83, die in der Umgehungsleitung 40 angeordnet sind, sowie ringförmige Wände (kein Bezugszeichen), die in den Ventilbohrungen 82 und 83 angeordnet sind und Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b bilden, die wiederum einen Teil der Umgehungsleitung 40 darstellen und durch Ventilkörper 80a und 81a geöffnet und geschlossen werden. Die Ventilkörper 80a und 81a sind so ausgebildet, dass sie durch Schubelemente 80b und 81b in die Richtung gedrückt werden, in der die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b geöffnet werden.
Die Ventilbohrungen 82 und 83 weisen an ihren rückwärtigen Endabschnitten erste und zweite Druckbetätigungskammern 80c und 81c auf, in die von der Ölpumpe 37 gefördertes Arbeitsöl über die Einleitungsleitungen 53 und 54 eingeleitet wird. Die Ventilbohrungen 82 und 83 weisen des Weiteren an ihren vorderen Endabschnitten erste und zweite Drucksignalkammern 80d und 81d auf, in die Arbeitsöl von den Einleitungsleitun gen 54 und 53 über Drucksignalleitungen 85 und 84 eingeleitet wird. In jeweiligen Kammern 80d, 80c, 81d und 81c sind Federn 86a, 86b, 87a und 87b angeordnet, um als Haltevorrichtung zum Halten der Ventilkörper 80a und 81a mittels Druckelementen 80b und 81b in den Neutralstellungen zu dienen, d. h. in Stellungen, in denen die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b geöffnet werden können. Des Weiteren ist das Reservoir 39 mit einem zwischenliegenden Leitungsabschnitt der Umgehungsleitung 40, die zwischen den Steuerventilen 80 und 81 angeordnet ist, fluidisch verbunden.
Folglich wird beim normalen Lenken nach links und rechts, beispielsweise beim Lenken nach rechts, das von der Ölpumpe 37 geförderte Arbeitsöl durch die erste Verbindungsleitung 34 und die Einleitungsleitung 53 in die erste Druckbetätigungskammer 80c geleitet, wodurch der Ventilkörper 80a in Richtung nach rechts in 9 gegen die vorspannende Feder 86b bewegt wird, um die Umgehungsleitungsöffnung 40a zu schließen. Dadurch wird das von der Ölpumpe 37 geförderte Arbeitsöl durch die erste Verbindungsleitung 34 in die erste Kammer 32 geleitet. Gleichzeitig wird das Arbeitsöl in der zweiten Kammer 33 aus dieser geleitet und durch die vierte Verbindungsleitung 46 und das Einwegventil 48 in die Ölpumpe 37 gezogen. Folglich wird die Kolbenstange 30 in Richtung nach rechts in der 9 bewegt, wodurch eine Unterstützungskraft zur Unterstützung einer Lenkbemühung beim Drehen des Lenkrades 21 nach rechts erzeugt wird.
Beim Steuern nach links dagegen wird die Ölpumpe 37 in die umgekehrte Richtung angetrieben, was ein Schließen der Umgehungsleitungsöffnung 40b durch den Ventilkörper 81a aufgrund des von der Ölpumpe 37 erzeugten Öldruckes bewirkt. Dadurch wird Arbeitsöl in die zweite Kammer 33 geleitet und eine Unterstützungskraft zur Unterstützung einer Lenkbemühung beim Drehen des Lenkrades nach links erzeugt.
Wenn des Weiteren die Ölpumpe 37 ausgefallen ist, wird kein Öldruck an die Druckbetätigungskammern 80c und 81c geleitet. Somit werden die Ventilkörper 80a und 81a in ihren Neutralstellungen unter der Vorspannung der Federn 86a, 86b, 87a und 87b über die Druckelemente 80b und 81b gehalten. Auf diese Weise werden die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b geöffnet und die Umgehungsleitung 40 in einen offenen Zustand überführt, in dem die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 geöffnet ist.
Bis auf diese Ausnahmen ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und erzielt im Wesentlichen die gleiche Wirkung.
10 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Hydraulikschaltkreis 728 einen abgeänderten Freigabemechanismus 738 auf. Die Ventilkörper 41a und 42a der Differenzdruckventile 41 und 42 sind nämlich kugelförmig ausgebildet. Des Weiteren sind zwischen den äußeren Umfangsflächen der Ventilkörper 41a und 42a und den inneren Umfangsflächen der Ventilkörper 41b und 42b vorbestimmte Lücken oder Spalten 90 und 91 ausgebildet, die als Leitungen dienen. Weiter sind in den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 Einwegventile 92 und 93 angeordnet, die eine Strömung des Arbeitsöls nur in eine Richtung erlauben, d. h. in Richtung von den ersten und zweiten Kammern 32 und 33 des Hydraulikzylinders 27 zur Ölpumpe 37.
Wenn folglich das Lenkrad 21 gedreht wird, beispielsweise nach links, wird das von der Ölpumpe 37, die in Richtung nach vorne betrieben wird, geförderte Öl zum Strömen durch die Einleitungsleitung 53 in die Druckbetätigungskammer 41c gebracht, um den Ventilkörper 41a in Richtung nach rechts in der 10 zu drücken und dadurch die Umgehungsleitungsöffnung 40a zu schließen, während es gleichzeitig dazu gebracht wird, durch den Spalt 90 in die erste Kammer 32 des Hydraulikzylinders 27 zu strömen. Gleichzeitig wird das Arbeitsöl in der zweiten Kammer 33 des Hydraulikzylinders 27 durch die zweite Verbindungsleitung 35 und das Einwegventil 93 in die Ölpumpe 37 gesaugt.
Beim Steuern nach rechts sind die oben beschriebenen Funktionen umgekehrt und es wird eine umgekehrte Strömungsrichtung des Arbeitsöls erhalten.
Wenn des Weiteren die Ölpumpe 37 ausgefallen ist, werden die Ventilkörper 41a und 42a in ihren Neutralstellungen durch Federn 50 und 51 in den Druckbetätigungskammern 41c und 42c gehalten. Dadurch werden die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b geöffnet und somit die Umgehungsleitung 40 in einen geöffneten Zustand überführt, in dem die ersten und zweiten Verbindungsleitungen 34 und 35 miteinander verbunden sind. Folglich kann eine Strömung des Arbeitsöls zu und aus den ersten und zweiten Kammern 32 und 33 ohne Erzeugung großer Strömungswiderstände erreicht werden.
Im Ergebnis kann ein starker Anstieg der benötigten Lenkkraft zum Drehen des Lenkrades 21 und eine Verschlechterung des Lenkverhaltens vermieden werden.
Bis auf diese Ausnahmen ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und kann im Wesentlichen die gleichen Wirkung erzielen.
11 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Hydraulikschaltkreis 828 einen abgeänderten Freigabemechanismus 838 auf. Es ist nämlich ein Paar von Differenzdruckventilen 841 und 842 vorgesehen, die Spannfedern 850 und 851 aufweisen, welche wiederum so ausgebildet sind, dass sie die Ventilkörper 841a und 842a in Richtungen drücken, in denen die Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b geöffnet werden, d. h. in Richtung jeweils der neutralen Gleichgewichtspositionen. Die Ventilkörper 841a und 842a weisen Stopper 852a und 852b in Form eines Stößels oder eines zylindrischen Stabes auf, welche von den halbkugelförmigen Ventilkörperabschnitten hervorragen. Die Stopper 852a und 852b sind so angeordnet, dass ihre freien Enden voneinander beabstandet sind und sich gegenüberliegen, wenn sich die Ventilkörper 841a und 842a in den neutralen Stellungen befinden, die in 11 gezeigt sind.
Die Stopper 852a und 852b sind so ausgestaltet, dass ihre freien Enden aneinander stoßen, wenn einer der Ventilkörper 841a und 842a in Kontakt mit einer der Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b gebracht wird, um die Umgehungsleitung 40 zu schließen. Die Stopper 852a und 852b sind ausgebildet, eine derartige Steuerung zu ermöglichen, dass, wenn eine der Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b sich im geschlossen Zustand befindet, die andere Umgehungsleitungsöffnung nicht in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Die Stopper 852a und 852b sind nämlich so ausgestaltet, dass sie mit ihren freien Enden aneinander stoßen und dadurch ein gleichzeitiges Schließen der beiden Umgehungsleitungsöffnungen 40a und 40b verhindern. Die Ventilkörper 841a und 842a mit den Stoppern 852a und 852b weisen die gleiche Form auf.
Des Weiteren ist eine elektronische Steuereinheit ECU mit einem Unregelmäßigkeitsbeurteilungsabschnitt 56a vorgesehen, durch den festgestellt wird, ob oder dass eine Unregelmäßigkeit im Servolenksystem auftritt, wenn eine auf die Lenksäule 22 wirkende Lenkkraft, die durch die Erfassungsvorrichtung 26 erfasst wird, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist der Unregelmäßigkeitsbeurteilungsabschnitt 56a mit einer Warnlampe oder mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Warntones verbunden, die den Fahrer von einer Unregelmäßigkeit in Kenntnis setzt. Dadurch kann eine Unregelmäßigkeit im Servolenksystem durch den Fahrer sicherer als durch eine Veränderung im Lenkverhalten festgestellt werden.
Wenn im Betrieb das Lenkrad, wie in 12 gezeigt, nach links gedreht wird, schließt der Ventilkörper 841a die Umgehungsleitungsöffnung 40a und bringt den Stopper 852a in Kontakt mit dem Stopper 852b des Ventilkörpers 842a. Wenn das Lenkrad 21 nach rechts gedreht wird, wie in 13 dargestellt ist, schließt der Ventilkörper 842a die Umgehungsleitungsöffnung 40b und bringt den Stopper 852b in Kontakt mit dem Stopper 852a. Wenn eines der Differenzdruckventile 841 und 842 blockiert, also beispielsweise der Ventilkörper 841a in einem Zustand blockiert, in dem Umgehungsleitungsöffnung 40a verschlossen ist, wie in 14 gezeigt ist, wird die Umgehungsleitungsöffnung 40b offen gehalten, da die Stopper 852a und 852b an ihren freien Enden miteinander in Kontakt gebracht worden sind.
Bei diesem Beispiel haben die Ventilkörper 841a und 842a mit den Stoppern 852a und 852b die gleiche Form und können daher aus den gleichen Einzelteilen hergestellt werden, was eine Verringerung der Kosten ermöglicht.
Des Weiteren sind die Ventilkörper 841a und 842a nicht ständig miteinander über die Stopper 852a und 852b verbunden, sondern die Differenzdruckventile 841 und 842 werden unabhängig voneinander betätigt, wenn sich das Servolenksystem in einem normalen Betriebszustand befindet. Daher wirken die Reibung und die Vorspannung der Ventilfedern 850 und 851 unabhängig voneinander auf die Ventilkörper 841a und 842a. Die Ventilkörper 841a und 842a können daher gleichmäßig betätigt werden, was es ermöglicht, das Antwortverhalten der Differenzdruckventile 841 und 842 zu verbessern.
Bis auf diese Ausnahmen ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem ersten Ausführungsbeispiel und kann im Wesentlichen die gleiche Wirkung erzeugen.
15 zeigt ein zehntes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 941a des Differenzdruckventils 941 des Freigabemechanismus 938 nicht mit einem Stopper versehen, sondern der Ventilkörper 942a des Differenzdruckventils 942 ist mit einem Stopper 952 versehen. Wenn das Differenzdruckventil 941 oder 942 die Umgehungsleitungsöffnung 40a oder 40b verschließt, wird der Stopper 952 dazu gebracht, mit seinem Ende an den halbkugelförmigen Ventilkörperabschnitt des Differenzdruckventils 942 oder 941 zu stoßen.
Bis auf diese Ausnahme ist dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich dem neunten Ausführungsbeispiel und erzeugt im Wesentlichen die gleichen Wirkungen.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Änderungen und Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele sind einem Fachmann im Lichte der obigen Lehre sofort klar. Beispielsweise können die Spannfedern 850 und 851 (vgl. 11) auch als Druckfedern ausgestaltet sein. Des Weiteren kann, wie in 16 gezeigt ist, ein veränderter Freigabemechanismus 1038 verwendet werden. Bei dem veränderten Freigabemechanismus 1038 kann das Paar von Spannfedern 850 und 851 (vgl. 11) durch eine einzige Druckfeder 1057 ersetzt werden, die zwischen die Ventilkörper 841a und 842a gesetzt ist. Bei diesem Beispiel sind die Ventilbohrungen 1041d und 1042d abgestuft, so dass sie Schultern ausbilden, mit denen die Ventilkörper 841a und 842a unter Vorspannung der Feder 1057 in Kontakt gebracht werden.
Der Schutzbereich der Erfindung ist mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims

Servolenksystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine hydraulische Druckquelle; einen Hydraulikzylinder mit ersten und zweiten Kammern, der in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem in die erste Kammer geleiteten Druckfluid und einem in die zweite Kammer geleiteten Druckfluid angetrieben wird; erste und zweite Verbindungsleitungen, welche die ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders jeweils mit der hydraulischen Druckquelle verbinden; eine Steuereinrichtung zum selektiven Umschalten einer Zuleitungsrichtung des Druckfluids von der hydraulischen Druckquelle zu den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders als Antwort auf eine Lenkbetätigung eines Lenkrades; eine Umgehungsleitung, die die ersten und zweiten Verbindungsleitungen verbindet und erste und zweite Umgehungsleitungsöffnungen aufweist; und erste und zweite Ventile, die in der Umgehungsleitung angeordnet sind um selektiven Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen als Antwort auf das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle derart, dass das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle in die erste Kammer des Hydraulikzylinders geleitet wird, während das Druckfluid in der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders aus dieser geleitet wird, wenn sich das erste Ventil in einer Position befindet, in der die erste Umgehungsleitungsöffnung geschlossen ist, und sich das zweite Ventil in einer Position befindet, in der die zweite Umgehungsieitungsöffnung geöffnet ist, und das Druckfluid von der hydraulischen Druckquelle in die zweite Kammer des Hydraulikzylinders geleitet wird, während das Druckfluid in der ersten Kammer des Hydraulikzylinders aus dieser geleitet wird, wenn sich das erste Ventil in einer Position befindet, in der die erste Umgehungsleitungsöffnung geöffnet ist, und sich das zweite Ventil in einer Position befindet, in der die zweite Umgehungsleitungsöffnung geschlossen ist; wobei die ersten und zweiten Ventile in die Stellungen überführt werden, in denen die ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen geöffnet sind und dadurch eine Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen stattfindet, wenn die hydraulische Druckquelle ausgefallen ist.
Servolenksystem nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Haltevorrichtung zum Halten der ersten und zweiten Ventile in Stellungen, in denen die ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen geöffnet sind, wenn die hydraulische Druckquelle ausgefallen ist.
Servolenksystem nach Anspruch 2, wobei die Haltevorrichtung Federn aufweist, durch die die Ventile in Richtungen gedrückt sind, in denen jeweils die Umgehungsleitungsöffnungen geöffnet sind.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren umfassend ein Reservoir, das stromauf der hydraulischen Druckquelle zum Sammeln von Systemfluid angeordnet ist.
Servolenksystem nach Anspruch 4, wobei das Reservoir Systemfluid sammelt, das aus der hydraulischen Druckquelle leckt.
Servolenksystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei die ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders mit dem Reservoir über die ersten und zweiten Ventile, die in Stellungen gehalten sind, in denen die ersten und zweiten Umgehungsleitungsöffnungen geöffnet sind, verbunden sind, wenn die hydraulische Druckquelle ausgefallen ist.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die hydraulische Druckquelle eine Fluidpumpe umfasst, die so angetrieben ist, dass sie sich in Vorwärtsrichtung dreht, um Druckfluid in die erste Verbindungsleitung zu fördern, und in eine um gekehrte Richtung dreht, um das Druckfluid in die zweite Verbindungsleitung zu fördern.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, des Weiteren umfassend Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckunterschieden, die in jeweiligen ersten und zweiten Verbindungsleitungen angeordnet sind, um Druckunterschiede zu erzeugen, durch die die ersten und zweiten Ventile geöffnet und geschlossen werden.
Servolenksystem nach Anspruch 8, wobei jede der Vorrichtungen zur Erzeugung von Druckunterschieden ein Druckregelventil umfasst.
Servolenksystem nach Anspruch 8, wobei jede der Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckunterschieds eine Blende umfasst.
Servolenksystem nach Anspruch 8, des Weiteren umfassend dritte und vierte Verbindungsleitungen, die so an den ersten und zweiten Verbindungsleitungen angeordnet sind, dass sie die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Druckunterschiedes jeweils umgehen, und Einwegventile, die in den dritten und vierten Verbindungsleitungen angeordnet sind, um eine Strömung des Druckfluids nur in eine Richtung von den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders jeweils zur hydraulischen Druckquelle zu erlauben.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die ersten und zweiten Ventile in der Form von Differenzdruckventilen ausgestaltet sind, die Ventilkörper und eine Verbindungsstange umfassen, wobei die Ventilkörper durch die Verbindungsstange derart verbunden sind, dass sie eine einstückige Einheit bilden.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die ersten und zweiten Ventile als Differenzdruckventile ausgestaltet sind und Ventilkörper umfassen, die in axialer Richtung fluchten und in axialer Richtung in Richtung aufeinander zu oder voneinander weg beweglich sind, und wobei die Ventilkörper Stößelabschnitte aufweisen, die miteinander in Kontakt gebracht werden, wenn sich das erste oder zweite Ventil in der Stellung befindet, in der jeweils die erste oder zweite Umgehungsleitungsöffnung geschlossen ist.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die ersten und zweiten Ventile in der Form von Differenzdruckventilen ausgestaltet sind und Ventilkörper aufweisen, die in axialer Richtung miteinander fluchten und unabhängig voneinander beweglich sind, und wobei einer der Ventilkörper einen Anschlag aufweist, der anstoßend mit dem jeweils anderen Ventilkörper in Eingriff bringbar ist, um dadurch einen Abstand zwischen den Hauptkörperabschnitten der Ventilkörper so zu steuern, dass die ersten und zweiten Ventile die Umgehungsleitungsöffnungen nicht gleichzeitig schließen.
Servolenksystem nach Anspruch 14, wobei der andere der Ventilkörper einen Anschlag aufweist, der anstoßend mit einem der Ventilkörper in Eingriff bringbar ist, wobei die ersten und zweiten Ventile die gleiche Form aufweisen.
Servolenksystem nach Anspruch 14, des Weiteren umfassend Vorrichtungen zur Erzeugung eines Differenzdrucks, die jeweils in den ersten und zweiten Verbindungsleitungen angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Ventile das Öffnen und Schließen der Umgehungsleitung als Antwort auf den Fluiddruck in Leitungsabschnitten der ersten und zweiten Verbindungsleitungen stromauf der Vorrichtungen zum Erzeugen eines Differenzdruckes steuern.
Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, des Weiteren umfassend eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer auf das Lenkrad wirkenden Lenkkraft, und einer Unregelmäßigkeitsbeurteilungsvorrichtung zum Feststellen des Auftretens einer Unregelmäßigkeit im Servolenksystem, wenn eine Lenkkraft durch die Erfassungsvorrichtung erfasst wird, die gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Servolenksystem für ein Fahrzeug, umfassend: einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder zur Steuerung der Richtung eines Radpaares eines Fahrzeuges, wobei der Hydraulikzylinder erste und zweite Kammern aufweist und in Abhängigkeit von einem Druckunterschied zwischen einem der ersten Kammer zugeleiteten Druckfluid und einem der zweiten Kammer zugeleiteten Druckfluid angetrieben wird; und einen Hydraulikschaltkreis zur Steuerung der Zuleitung und des Ableitens von Druckfluid in die und aus den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders, wobei der Hydraulikschaltkreis aufweist: eine hydraulische Druckquelle; ein Reservoir; und ein Paar von ersten und zweiten Ventilen, wobei das erste Ventil zwischen der ersten Kammer des Hydraulikzylinders und dem Reservoir angeordnet ist, um eine Verbindung zwischen diesen herzustellen, wenn es geöffnet ist, und dadurch ein Ableiten des Druckfluids aus der ersten Kammer des Hydraulikzylinders zu ermöglichen, und die Verbindung zwischen diesen zu sperren, wenn es geschlossen ist, und dadurch ein Zuleiten des Druckfluids von der hydraulischen Druckquelle in die erste Kammer zu ermöglichen, wobei das zweite Ventil zwischen der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders und dem Reservoir angeordnet ist, um die Verbindung zwischen diesen herzustellen, wenn es geöffnet ist, und dadurch das Ableiten des Druckfluids aus der zweiten Kammer des Hydraulikzylinders zu ermöglichen und die Verbindung zwischen diesen zu sperren, wenn es geschlossen ist, und dadurch das Zuleiten des Druckfluids aus der hydraulischen Druckquelle in die zweite Kammer des Hydraulikzylinders zu ermöglichen; wobei die ersten und zweiten Ventile geöffnet sind, um die ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders mit dem Reservoir zu verbinden, wenn die hydraulische Druckquelle ausgefallen ist.
Servolenksystem nach Anspruch 18, wobei die hydraulische Druckquelle eine umkehrbare Pumpe umfasst, der Hydraulikschaltkreis erste und zweite Verbindungsleitungen aufweist, welche die umkehrbare Pumpe mit den ersten und zweiten Kammern des Hydraulikzylinders jeweils verbinden, und eine Umgehungsleitung, welche die ersten und zweiten Verbindungsleitungen verbindet, wobei die ersten und zweiten Ventile in der Umgehungsleitung angeordnet sind.
Servolenksystem nach Anspruch 19, des Weiteren umfassend eine Steuereinrichtung zum selektiven Umschalten einer Antriebsrichtung der umkehrbaren Pumpe, um dadurch selektiv das Druckfluid von der umkehrbaren Pumpe zu der ersten oder zweiten Verbindungsleitung zu leiten.
Servolenksystem nach Anspruch 20, wobei der Hydraulikschaltkreis Druckreduzierventile umfasst, die in den ersten und zweiten Verbindungsleitungen jeweils angeordnet sind, um eine Druckdifferenz über die Druckreduzierventile zu erzeugen, wobei die ersten und zweiten Ventile geöffnet und geschlossen werden, um dadurch die Umgehungsleitungen als Antwort auf die durch die Druckreduzierventile erzeugten Druckunterschiede zu öffnen und zu schließen.
Servolenksystem nach Anspruch 21, wobei die Umgehungsleitung erste und zweite Umgehungsleitungsöffnungen aufweist, die jeweils durch die ersten und zweiten Ventile geöffnet und geschlossen werden.
Servolenksystem nach Anspruch 22, wobei die ersten und zweiten Ventile als Druckdifferenzventile ausgestaltet sind und in axialer Richtung miteinander fluchten, wobei die ersten und zweiten Ventile Ventilkörper und eine Verbindungsstange aufweisen und die Ventilkörper durch die Verbindungsstange so miteinander verbunden sind, dass sie eine einstückige Einheit bilden.
Servolenksystem nach Anspruch 22, wobei die ersten und zweiten Ventile in der Form von Differenzdruckventilen ausgestaltet sind und Ventilkörper aufweisen, die in axialer Richtung miteinander fluchten und unabhängig voneinander beweglich sind, und die Ventilkörper Stößelabschnitte aufweisen, die in Kontakt miteinander gebracht werden, wenn sich das erste oder zweite Ventil in einer Position befindet, in der die entsprechende erste oder zweite Umgehungsleitungsöffnung geschlossen ist.