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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Hilfskraft-Lenkungs-System für Fahrzeuge, insbesondere ein
Hilfskraft-Lenkungs-System
eines Kraftfahrzeugs, das einen Kraftstellkolben bzw. Antriebszylinder
gemäß eines
Lenkdrehmomentausganges von einem Lenkrad betreibt, um das Lenkdrehmoment
zu verstärken.
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In
den letzten Jahren sind verschiedene Hilfskraft-Lenkungs-Systeme offenbart worden. Eines
dieser Systeme wurde in der japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2002-145087, veröffentlicht
am 22.05.2002, offenbart. Das Hilfskraft-Lenkungs-System dieser Veröffentlichung
ist mit folgenden Komponenten versehen: Einer Lenkwelle, die mit
einem Lenkrad verbunden ist, einer Ausgangswelle, die mit dem unteren
Ende der Lenkwelle verbunden ist, ein Zahnrad, das am unteren Ende
der Ausgangswelle angeordnet ist, eine Zahnstange, die mit dem Zahnrad
im Eingriff steht, ein Antriebszylinder, der mit der Zahnstange
verbunden ist, eine reversible Ölpumpe zum
Auswählen
der Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zur
ersten Hydraulikkammer auf der linken Seite und zur zweiten Hydraulikkammer
auf der rechten Seite des Antriebszylinders über einen ersten und einen zweiten
Kanal, einen Umgehungskanal, der zwischen dem ersten und zweiten
Kanal angeordnet ist, und ein elektromagnetisches Ventil, das im
Umgehungskanal zum Öffnen
und Schließen
des Umgehungskanals angeordnet ist.
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Wenn
das Lenkrad beim Fahren gedreht wird, erfasst ein Ermittlungsmechanismus
ein Lenkdrehmoment. Der Ermittlungsmechanismus sendet ein Signal
zum Schließen
des elektromagnetischen Ventils über
einen Steuer- bzw. Regelschaltkreis aus, während sich die reversible Ölpumpe in
Normal- oder Um kehrrichtung bewegt. So wird die Hydraulikflüssigkeit
einer Hydraulikkammer und einem Kanal von der anderen Hydraulikkammer
und anderen Kanal auswählend
zugeführt.
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Ferner
weist das Hilfskraft-Lenkungs-System einen Ausfallüberwachungsschaltkreis
auf. Wenn ein Ausfall im Hilfskraft-Lenkungs-System durch den Ausfallüberwachungsschaltkreis
ermittelt wird, wird das elektromagnetische Ventil geöffnet, um einen
ausfallsicheren Betrieb zu schaffen.
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Im
oben erwähnten
Hilfskraft-Lenkungs-System wird der hydraulische Kreislauf, der
die Hydraulikflüssigkeit
jeder Hydraulikkammer des Antriebszylinders auswählend zu- oder abführt, als
ein geschlossener Kreislauf dargestellt. Wenn der Hydraulikkreislauf
mit Hydraulikflüssigkeit
im ersten Schritt versorgt wird, wird die Hydraulikflüssigkeit
folglich von einem Ölreservoir
in den Hydraulikkreislauf durch eine Vakuumpumpe über ein
Rückschlagventil, das
zwischen der reversiblen Ölpumpe
und dem Ölreservoir
angeordnet ist, ausgelassen. Wenn die Luft, wie z.B. Luftblasen,
im Hydraulikkreislauf eingeschlossen wird, wird das Auslassen aus
dem Ölreservoir
wiederholt, um die eingeschlossene Luft zu entfernen.
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Jedoch
wird der Hydraulikkreislauf als ein geschlossener Kreislauf entworfen.
Entsprechend wird das Auslassen nur über einen Zwischenraum der
reversiblen Pumpe betrieben, was zu einem langfristigen Versorgungsbetrieb
führt.
Zusätzlich
wird häufig
ein lückenhafter
Versorgungsbetrieb verursacht, was wiederholte Auslasstätigkeiten
erfordert. Folglich führt
die Schwierigkeit der Luftentfernung dazu, dass die Effizienz zur
Versorgung des Hydraulikkreislauf mit Hydraulikflüssigkeit
abnimmt und zu höheren
Betriebskosten führt.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hilfskraft-Lenkungs-System
mit einer ausreichenden Versorgung mit Hydraulikflüssigkeit zu
schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik beseitigen kann.
Die Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1,2,5,9,10
bzw. 13. Die Unteransprüche
haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Hilfskraft-Lenkungs-System
folgendes auf:
eine Lenkwelle, die einem Lenkmechanismus funktional
zugeordnet ist, einen Antriebszylinder mit einem Paar hydraulischer
Kammern, um ein Lenkdrehmoment des Lenkmechanismus zu verstärken, einen ersten Ölkanal,
der mit einer der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders hydraulisch
verbunden ist, einen zweiten Ölkanal,
der mit der anderen der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders
hydraulisch verbunden ist, eine reversible Pumpe mit einer Ölauslassöffnung,
die mit dem ersten Ölkanal und
eine andere Ölauslassöffnung,
die mit dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbunden ist, eine Antriebseinrichtung, die die reversible
Pumpe antreibt, eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die ein Antriebssignal an
die Antriebseinheit aussendet, das auf einem Lenkungszustand der
Lenkwelle basiert, einen Umgehungskanal, der den ersten Ölkanal mit
dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbindet, ein Schaltventil, das im Umgehungskanal angeordnet
ist, um zwischen einem geöffneten
und einem geschlossenen Zustand des Umgehungskanals zu schalten,
ein Ölreservoir, das
hydraulische Flüssigkeit
speichert und einen ersten Verbindungskanal, der den Umgehungskanal
und das Ölreservoir über das
Schaltventil miteinander verbindet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Hilfskraft-Lenkungs-System
folgendes auf:
eine Lenkwelle, die einen Lenkmechanismus funktional
zugeordnet ist, eine Antriebszylinder mit einem Paar hydraulischer
Kammern, um ein Lenkdrehmoment des Lenkmechanismus zu verstärken, einen ersten Ölkanal,
der mit einer der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders hydraulisch
verbunden ist, einen zweiten Ölkanal,
der mit der anderen der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders
hydraulisch verbunden ist, eine reversible Pumpe mit einer Ölauslassöffnung,
die mit dem ersten Ölkanal, und
eine andere Ölauslassöffnung,
die mit dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbunden ist, eine Antriebseinrichtung, die die reversible
Pumpe antreibt, eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die ein Antriebssignal an
die Antriebseinheit aussendet, das auf einem Lenkungszustand der
Lenkwelle basiert, einen Umgehungskanal, der den ersten Ölkanal mit
dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbindet, ein Schaltventil, das im Umgehungskanal angeordnet
ist, um zwischen einem geöffneten
und einem geschlossenen Zustand des Umgehungskanals zu schalten,
ein Ölreservoir, das
hydraulische Flüssigkeit
speichert, einen ersten Verbindungskanal, der den Umgehungskanal
und das Ölreservoir über das
Schaltventil miteinander verbindet und einen zweiten Verbindungskanal,
der die reversible Pumpe und das Ölreservoir miteinander verbindet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Hilfskraft-Lenkungs-System
folgendes auf:
einen Lenkmechanismus mit einem Eingangsbereich zur
Ausführung
der Lenkbetätigung,
und einem Ausgangsbereich, der mit einem Rad funktional verbunden
ist, um ein Lenkdrehmoment vom Eingangsbereich zum Ausgangsbereich
zu übertragen,
einen Antriebszylinder, der dem Lenkmechanismus funktional zugeordnet
ist und eine erste und zweite hydraulische Kammer aufweist, um das
Lenkdrehmoment gemäß einer
hydraulischen Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten hydraulischen
Kammer zu verstärken,
eine reversible Pumpeinrichtung mit einer ersten Ölauslassöffnung und
einer zweiten Ölauslassöffnung,
um unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit über entweder die erste Ölauslassöffnung oder
die zweite Ölauslassöffnung zuzuführen, einen
ersten Ölkanal
mit einem Ende, das mit der ersten hydraulischen Kammer des Antriebszylinders,
und mit einem Ende, das mit der ersten Ölauslassöffnung der reversiblen Pumpeinrichtung
hydraulisch verbunden ist, einen zweiten Ölkanal mit einem Ende, das
mit der zweiten hydraulischen Kammer des Antriebszylinders, und
mit einem Ende, das mit der zweiten Ölauslassöffnung der reversiblen Pumpeinrichtung
hydraulisch verbunden ist, einen Umgehungskanal mit einem Ende,
das mit dem ersten Ölkanal,
und mit einem Ende, das mit dem zweiten Ölkanal hydraulisch verbunden
ist, ein Schaltventil, das an einem Mittelpunkt des Umgehungskanals
angeordnet ist, um zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen
Zustand des Umgehungskanals zu schalten, ein Ölreservoir, das mit dem Umgehungskanal über das
Schaltventil hydraulisch verbunden ist und eine Regeleinrichtung,
um den Betrieb der reversiblen Pumpeinrichtung und des Schaltventils
zu steuern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Hilfskraft-Lenkungs-System
folgendes auf:
Eine Lenkeinrichtung zur Übertragung eines Lenkdrehmomentes,
einen Antriebszylinder, der dem Lenkmechanismus funktional zugeordnet
ist und eine erste und zweite hydraulische Kammer aufweist, um das
Lenkdrehmoment gemäß einer
hydraulischen Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten hydraulischen
Kammer zu verstär ken,
eine reversible Pumpeinrichtung zur Zufuhr von unter Druck gesetzter
Hydraulikflüssigkeit,
eine erste Verbindungseinrichtung, um die erste Hydraulikkammer
des Antriebszylinders mit der reversiblen Pumpeinrichtung zu verbinden,
eine zweite Verbindungseinrichtung, um die zweite Hydraulikkammer
des Antriebszylinders mit der reversiblen Pumpeinrichtung zu verbinden,
eine Umgehungseinrichtung, um den ersten Ölkanal mit dem zweiten Ölkanal hydraulisch
zu verbinden, eine Schalteinrichtung, um zwischen einem geöffneten
und einem geschlossenen Zustand der Umgehungseinrichtung zu schalten,
eine Ölspeichereinrichtung,
um Hydraulikflüssigkeit
zu speichern, eine Verbindungseinrichtung, um die Umgehungseinrichtung
mit der Ölspeichereinrichtung über die
Schalteinrichtung zu verbinden, und eine Regeleinrichtung zur Steuerung
des Betriebs der reversiblen Pumpeinrichtung und des Betriebs der
Schalteinrichtung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Verfahren zur Versorgung eines Hilfskraft-Lenkungs-Systems
mit hydraulischer Flüssigkeit
ein Hilfskraft-Lenkungs-System mit folgenden Komponenten auf:
Eine
Lenkwelle, die einem Lenkmechanismus funktional zugeordnet ist;
einen Antriebszylinder mit einem Paar hydraulischer Kammern, um
ein Lenkdrehmoment des Lenkmechanismus zu verstärken, einen ersten Ölkanal,
der mit einer der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders hydraulisch
verbunden ist, einen zweiten Ölkanal,
der mit der anderen der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders
hydraulisch verbunden ist, eine reversible Pumpe mit einer Ölauslassöffnung,
die mit dem ersten Ölkanal, und
eine andere Ölauslassöffnung,
die mit dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbunden ist, eine Antriebseinrichtung, die die reversible
Pumpe antreibt, eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die ein Antriebssignal an
die Antriebseinheit aussendet, das auf einem Lenkungszustand der
Lenkwelle basiert, einen Umgehungskanal, der den ersten Ölkanal mit
dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbindet, ein Schaltventil, dass im Umgehungskanal
angeordnet ist, um zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen
Zustand des Umgehungskanals zu schalten, ein Ölreservoir, das hydraulische
Flüssigkeit
speichert, und einen ersten Verbindungskanal, der den Umgehungskanal und
das Ölreservoir über das
Schaltventil miteinander verbindet, wobei das Verfahren folgendes
aufweist:
Eine erste Tätigkeit,
um das Schaltventil zu öffnen, eine
zweite Tätigkeit,
um Luft im Hilfskraft-Lenkungs-System über den ersten Verbindungskanal
zu evakuieren, und eine dritte Tätigkeit,
um das Hilfskraft-Lenkungs-System mit Hydraulikflüssigkeit über den
ersten Verbindungskanal zu versorgen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Verfahren zur Versorgung eines Hilfskraft-Lenkungs-Systems
mit hydraulischer Flüssigkeit
ein Hilfskraft-Lenkungs-System mit folgenden Komponenten auf:
Eine
Lenkwelle, die einem Lenkmechanismus funktional zugeordnet ist,
einen Antriebszylinder mit einem Paar hydraulischer Kammern, um
ein Lenkdrehmoment des Lenkmechanismus zu verstärken, einen ersten Ölkanal,
der mit einer der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders hydraulisch
verbunden ist, einen zweiten Ölkanal,
der mit der anderen der hydraulischen Kammern des Antriebszylinders
hydraulisch verbunden ist, eine reversible Pumpe mit einer Ölauslassöffnung,
die mit dem ersten Ölkanal, und
eine anderen Ölauslassöffnung,
die mit dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbunden ist, eine Antriebseinrichtung, die die reversible
Pumpe antreibt, eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung, die ein Antriebssig nal
an die Antriebseinheit aussendet, das auf einem Lenkungszustand
der Lenkwelle basiert, einen Umgehungskanal, der den ersten Ölkanal mit
dem zweiten Ölkanal
hydraulisch verbindet, ein Schaltventil, dass im Umgehungskanal
angeordnet ist, um zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen
Zustand des Umgehungskanals zu schalten, ein Ölreservoir, das hydraulische
Flüssigkeit
speichert, einen ersten Verbindungskanal, der den Umgehungskanal
und das Ölreservoir über das
Schaltventil miteinander verbindet und einen zweiten Verbindungskanal,
der die reversible Pumpe und das Ölreservoir miteinander verbindet,
wobei das Verfahren folgendes aufweist:
Eine erste Tätigkeit,
um das Schaltventil zu öffnen, und
eine zweite Tätigkeit,
um das Hilfskraft-Lenkungs-System mit Hydraulikflüssigkeit über den zweiten
Verbindungskanal zu versorgen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist ein Verfahren zur Regelung einer Arbeitsweise eines Hilfskraft-Lenkungs-Systems
folgende Komponenten auf:
einen Lenkmechanismus mit einem Eingangsbereich zur
Ausführung
der Lenkbetätigung,
und einem Ausgangsbereich, der mit einem Rad funktional verbunden
ist, um ein Lenkdrehmoment vom Eingangsbereich zum Ausgangsbereich
zu übertragen,
einen Antriebszylinder, der dem Lenkmechanismus funktional zugeordnet
ist und eine erste und zweite hydraulische Kammer aufweist, um das
Lenkdrehmoment gemäß einer
hydraulischen Druckdifferenz zwischen der ersten und zweiten hydraulischen
Kammer zu verstärken,
eine reversible Pumpeinrichtung mit einer ersten Ölauslassöffnung und
einer zweiten Ölauslassöffnung,
um unter Druck stehende hydraulische Flüssigkeit über entweder die erste Ölauslassöffnung oder
die zweite Auslauslassöffnung
zuzuführen,
einen ersten Ölkanal
mit einem Ende, das mit der ersten hydraulischen Kammer des Antriebszylinders,
und mit einem Ende, das mit der ersten Ölauslassöffnung der reversiblen Pumpeinrichtung
hydraulisch verbunden ist, einen zweiten Ölkanal mit einem Ende, das
mit der zweiten hydraulischen Kammer des Antriebszylinders, und
mit einem Ende, das mit der zweiten Ölauslassöffnung der reversiblen Pumpeinrichtung
hydraulisch verbunden ist, einen Umgehungskanal mit einem Ende,
das mit dem ersten Ölkanal,
und mit einem Ende, das mit dem zweiten Ölkanal hydraulisch verbunden
ist, ein Schaltventil, das an einem Mittelpunkt des Umgehungskanals
angeordnet ist, um zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen
Zustand des Umgehungskanals zu schalten, ein Ölreservoir, das mit dem Umgehungskanal über das
Schaltventil hydraulisch verbunden ist, und eine Regeleinrichtung,
um den Betrieb der reversiblen Pumpeinrichtung und des Schaltventils
zu steuern, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
Ermitteln
eines Anfangslenkdrehmomentes, Feststellen, ob das Anfangslenkdrehmoment
größer oder gleich
einem ersten vorbestimmten Wert ist, Schließen des Schaltventils und Stromversorgung
der reversiblen Pumpeinrichtung, wenn das Anfangslenkdrehmoment
größer oder
gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist, Festlegen, ob die reversible
Pumpeinrichtung in Betrieb ist oder nicht, nachdem die reversible
Pumpeinrichtung mit Strom versorgt wird, Öffnen des Schaltventils und
Abschalten der reversiblen Pumpeinrichtung, wenn die reversible
Pumpeinrichtung nicht in Betrieb ist, Ermitteln eines derzeitigen
Lenkdrehmomentes, wenn die reversible Pumpeinrichtung in Betrieb
ist, Feststellen, ob das derzeitige Lenkdrehmoment kleiner oder
gleich einem zweiten vorbestimmten Wert ist, und Öffnen des Schaltventils,
wenn das derzeitige Lenkdrehmoment kleiner oder gleich dem zweiten
vorbestimmten Wert ist.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung,
die ein Hilfskraft-Lenkungs-System
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung veranschaulicht,
dass ein elektromagnetisches Ventil geöffnet ist.
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2 eine schematische Darstellung,
die das Hilfskraft-Lenkungs-System
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung veranschaulicht,
dass das elektromagnetische Ventil geschlossen ist.
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3 ein Ablaufdiagramm, das
einen Steuerungsablauf einer Regeleinrichtung der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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4 eine schematische Darstellung,
die ein Hilfskraft-Lenkungs-System
einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter der Bedingung veranschaulicht,
dass ein elektromagnetisches Ventil geschlossen ist.
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Bezüglich der 1 und 2 wird ein KFZ-Hilfskraft-Lenkungs-System einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Hilfskraft-Lenkungs-System
wird mit breiten Umrissen wie folgt konstruiert. Ein Lenkrad SW
als Lenkeingangseinrichtung wird mit dem oberen Bereich einer Lenkwelle 1 verbunden.
Eine Zahnstange R und ein Zahnrad P als Lenkmechanismus werden an der
Ausgangswelle oder dem unteren Bereich der Lenkwelle 1 angeordnet,
um ein Lenkdrehmoment zu übertragen.
Ein Drehmomentsensor TS wird am unteren Ende der Ausgangswelle angeordnet,
um das Lenkdrehmoment, mit dem das Lenkrad SW bewegt wird, und eine
Eingangsgröße von der
Straße über die
gelenkten Vorderräder
zu ermitteln. Ein Antriebszylinder 2 wird mit der Zahnstange
R funktional verbunden, um das Lenkdrehmoment zu verstärken. Ein Hydraulikkreislauf 3 legt
Hydraulikdruck am Antriebszylinder 2 an. Ein Elektromotor
M als Antriebseinrichtung wird zum Betreiben einer Zahnradpumpe 10 als reversible
Pumpe im Hydraulkkreislauf 3 angeordnet. Eine ECU als Steuer-
bzw. Regeleinrichtung 5 wird zur Regelung eines elektromagnetischen
Ventils 4 als Schaltventil im Hydraulikkreislauf 3 angeordnet.
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Im
Detail weist die Regeleinrichtung 5 einen Drehmomentsensorsignalverarbeitenden
Schaltkreis, einen elektromotorgesteuerten Berechnungsschaltkreis,
einen elektromotorischen Antriebsschaltkreis, einen Ausfallüberwachungs-Schaltkreis
und einen Elektromagnetventil-Antriebsschaltkreis auf. Die Funktionen
dieser Schaltkreise der Regeleinrichtung 5 werden später beschrieben.
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Der
Antriebszylinder 2 weist einen Zylinderbereich, der sich
in lateraler Richtung zum Fahrzeug erstreckt, eine Kolbenstange 6,
die mit der Zahnstange R funktional verbunden und durch den Zylinderbereich
hindurch angeordnet ist, und einen Kolben 7, der an der
Kolbenstange 6 zum Gleiten im Zylinderbereich angebracht
ist, auf. Der Innenraum des Zylinderbereichs wird durch den Kolben 7 getrennt,
um eine erste Hydraulikkammer 2a und eine zweite Hydraulikkammer 2b zu
definieren.
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Der
Hydraulikkreislauf 3 besteht aus einem ersten Ölkanal 8,
der mit der hydraulischen Kammer 2b an einem Ende verbunden
ist, einem zweiten Ölkanal 9,
der mit der hydraulischen Kammer 2a an einem Ende verbunden
ist, einer Zahnradpumpe 10 als reversible Pumpe, die zur
Normal- und Umkehrbewegung geeignet ist, und mit den anderen Enden
der Ölkanäle 8 und 9 verbunden
ist, einem Umgehungskanal 11, der am Mittelpunkt des Ölkanals 8 an
einem Ende und am Mittelpunkt des Ölkanals 9 am anderen Ende
verbunden ist, und einem elektromagnetischen Ventil 4,
das am Mittelpunkt des Umgehungskanal 11 angeordnet ist.
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Der
Drehmomentsensorsignalverarbeitende Schaltkreis und der elektromotorgesteuerte
Berechnungsschaltkreis der Regeleinrichtung 5 legt den
Betrieb des regelnden Elektromotors M fest, der auf einem Signal
des Drehmomentsensors TS basiert. Der Elektromotor M wird durch
den elektromotorischen Antriebsschaltkreis der Regeleinrichtung 5 entsprechend
geregelt. Die Zahnradpumpe 7 wird durch eine Normal- oder
Umkehrbewegung des Elektromotors M angetrieben. Übrigens werden die Zahnradpumpe 10 und
der Elektromotor M einstückig
einer reversiblen Pumpeneinrichtung zugeordnet. In dieser Anordnung
wird jeder Öldruck,
der an den Hydraulikkammern 2a und 2b des Antriebszylinders 2 angelegt wird,
geregelt. Die Öldruckdifferenz
zwischen den Hydraulikkammern 2a und 2b drückt den
Kolben 7 in lateraler Richtung des Fahrzeugs. Somit wird
die Lenkunterstützungsregelung
oder die Erhöhung
des Lenkdrehmomentes ausgeführt,
die auf einem Lenkzustand wie einem Lenkdrehmoment und einer Lenkrichtung
durch Betätigen
des Lenkrades SW basiert.
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Die
Zahnradpumpe 10 weist ein Paar Ölauslassöffnungen 10a und 10b und
einen Auslaufkanal 10c auf. Das unter Druck stehende Öl, das durch
die Normalbewegung der Zahnradpumpe 10 erzeugt wird, wird über die
Auslassöffnung 10b und
das unter Druck stehende Öl,
das durch die Umkehrbewegung der Zahnradpumpe 10 erzeugt
wird, wird über
die Auslassöffnung 10a zugeführt. Die
Aus lassöffnung 10a ist
mit einem Ende des Ölkanals 9 und
die Auslassöffnung 10b mit
dem einen Ende des Ölkanals 8 hydraulisch
verbunden. Somit sind die Auslassöffnungen 10a und 10b jeweils
mit den Hydraulikkammern 2a und 2b über die Ölkanäle 9 und 8 verbunden.
Andererseits ist der Auslaufkanal 10c mit einem Ölreservoir 15 über einen
Verbindungskanal 12 verbunden. Wenn der Hydraulikdruck
in der Zahnradpumpe 10 hoch ist, läuft das Öl von der Zahnradpumpe 10 zum Ölreservoir 15 über den
Verbindungskanal 12 ab. Dieser schützt die Zahnradpumpe 10 vor
dem Ausfall.
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Die Ölkanäle 8 und 9 sind
mit dem Ölreservoir 15 über einen
Verbindungskanal 18 als einen zweiten Verbindungskanal
und den Ölzufuhrkanälen 13a und 13b entsprechend
hydraulisch verbunden. Die Rückschlagventile 14 sind
in den Mittelpunkten der Ölzufuhrkanäle 13a und 13b angeordnet,
um die Einweg-Fließrichtungen
der Hydraulikflüssigkeit
vom Ölreservoir 15 zu
den jeweiligen Ölkanälen 8 und 9 zuzulassen.
Bei einem Ölengpaß im Hydraulikkreislauf 3 wird Öl vom Ölreservoir 15 über den
Verbindungskanal 18 und die Ölzufuhrkanäle 13a und 13b zugeführt.
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Das
elektromagnetische Ventil 4 wird im Umgehungskanal 11,
der zwischen den Ölkanälen 8 und 9 angeordnet
ist, parallel mit den Kanälen,
die mit der Zahnradpumpe 10 verbunden ist, angeordnet.
Das elektromagnetische Ventil 4 ist ein normalerweise offenes
Ventil, dass durch Stromzuführung
oder Senden eines ON-Signals
oder eines Antriebssignals, das durch den Ausfall-Überwachungsschaltkreis und dem
Eelektromagnetventil-Antriebsschaltkreis
der Regeleinrichtung 5 erzeugt wird, geschlossen, wie in 2 dargestellt, oder durch
Abschalten der Stromversorgung oder Senden eines OFF-Signals geöffnet, wie
in 1 dargestellt. Zusätzlich ist
das elektromagnetische Ventil 4 mit dem Ölreservoir 15 hydraulisch
verbunden. Das Ölreservoir 15 speichert eine
Mindestmenge an Hydraulikflüssigkeit,
um die Ölkanäle einschl. Ölzufuhrkanäle 13a und 13b, Zahnradpumpe 10, Ölkanäle 8 und 9,
Umgehungskanal 11 und Hydraulikkammern 2a und 2b zu
versorgen. Die Hydraulikflüssigkeit,
die im Ölreservoir 15 gespeichert
ist, wird durch ein Druckerzeugungssystem unter Druck gesetzt und
dem Hydraulikkreislauf 3 über einen Verbindungskanal 19 als
einem ersten Verbindungskanal, der über ein Kolbenventil des elektromagnetischen
Ventils 4 geöffnet
wird, zugeführt. Übrigens
hängen
der Öffnungszustand
des Verbindungskanals 19 und des Umgehungskanals 11 miteinander
zusammen, wie in den 1 und 2 dargestellt.
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Bezüglich 3 wird ein Ablaufdiagramm des
Steuerungsablaufs der Regeleinrichtung 5 dargestellt. Im
ersten Schritt S1 wird ein Anfangslenkdrehmoment ermittelt und vom
Drehmomentsensor TS eingelesen. Danach wird im Schritt S2 festgelegt, ob
das Lenkrad SW betätigt
wird oder nicht, indem das Anfangslenkdrehmoment mit einem vorbestimmten
Schwellenwert A verglichen. Wenn das Lenkdrehmoment größer oder
gleich dem Schwellenwert A ist, wird festgelegt, dass das Lenkrad
SW betätigt wird.
Wenn "NEIN" festgelegt bzw.
wenn festgelegt wird, dass das Lenkrad nicht betätigt wird, geht der Steuerungsablauf
zum Schritt SI zurück
und der Elektromotor M bleibt ausgeschaltet. Wenn andererseits "JA" festgelegt oder
wenn festgelegt wird, dass das Lenkrad betätigt wurde, werden die Schritte
S3 bis S7 nacheinander ausgeführt.
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Im
Schritt S3 wird ein ON-Signal (Einschaltsignal) zum elektromagnetischen
Ventil 4 ausgesendet, um den Umgehungskanal 11 zu
schließen.
Im Schritt S4 wird ein elektrischer Vorgabestrom zur Rotation des
Elektromotors berechnet. Im Schritt S5 wird eine Steuerspannung
berechnet, die auf dem Vorgabestrom zur Rotation des Elektromotors
basiert. Im Schritt S6 wird der Betrag des elektrischen Stromes
und die Spannung tatsächlich
für den
Elektromotor M verwendet oder die Steuerspannung, die im Schritt
S5 berechnet wurde, wird eingelesen. Danach wird im Schritt S7 die
Drehzahl des Elektromotors M durch folgende Gleichung berechnet: N = (V-L (dI/dt) – IR) /kewobei N die Drehzahl
des Elektromotors M (rpm), V die Spannung, die für den Elektromotor M (V) verwendet
wird, L die Induktion (H), I den Betrag des elektrischen Stroms,
der den Elektromotor M (A) durchläuft, R einen Wicklungswiderstand
des Elektromotors M (Ω),
ke eine elektromotorische Antriebskonstante (V/rpm) darstellt.
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Im
nächsten
Schritt S8 wird die Drehzahl N des Elektromotors M, die im Schritt
S7 berechnet wurde, mit 0 verglichen. Wenn die Drehzahl N des Elektromotors
M gleich 0 ist, wird festgelegt, dass ein Fehler im Elektromotor
M oder der Zahnradpumpe 10 aufgetreten ist und danach der
Schritt S9 ausgeführt. Andererseits,
wenn die Drehzahl N des Elektromotors M ungleich 0 ist, wird festgelegt,
dass kein Fehler im Hilfskraft-Lenkungs-System aufgetreten ist und danach
Schritt S13 ausgeführt.
Im Schritt S9 wird festgelegt, ob die Drehzahl N des Elektromotors
M kontinuierlich 0 während
einer Zeit t beträgt,
um eine Nicht-Identifikation eines Ausfalles zu verhindern. Wenn "JA" festgelegt wird
oder die Drehzahl N des Elektromotors M kontinuierlich 0 während einer
Zeit t ist, wird der Schritt S10 ausgeführt. Andererseits, wenn "NEIN" festgelegt wird
oder die Drehzahl N des Elektromotors M nicht kontinuierlich 0 während einer Zeit
t ist, wird Schritt S13 ausgeführt.
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Im
Schritt S10 wird festgelegt, dass ein Ausfall im Hilfskraft-Lenkungs-System
aufgetreten ist, der auf der Feststellung im Schritt S9 basiert.
Als nächstes
wird im Schritt S11, wie in 1 dargestellt, das
elektromagnetische Ventil durch fehlende Stromversorgung oder Senden
eines OFF-Signals geöffnet,
sodass die Hydraulikkammern 2a und 2b des Antriebszylinders 2 miteinander
durch die Ölkanäle 8 und 9 und
durch den Umgehungskanal 11 verbunden werden. Danach wird
im Schritt S12 der Elektromotor abgeschaltet. Somit wird der Ablauf
des Steuerungsablaufes der Regeleinrichtung 5 beendet.
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Andererseits
wird im Schritt S13 ein derzeitiges Lenkdrehmoment mit einem vorbestimmten Schwellenwert
B verglichen, um festzulegen, ob das Lenkdrehmoment abgesunken ist
oder nicht. Es wird festgelegt, ob das Lenkdrehmoment kleiner oder gleich
dem Schwellenwert B ist, wenn "NEIN" festgelegt ist oder
das Lenkdrehmoment größer als
der Schwellenwert B ist, wird festgelegt, dass das Lenkdrehmoment
abgesunken ist und danach geht der Steuerungsablauf auf Schritt
S3 zurück.
Andererseits, wenn "JA" festgelegt wird
oder das Lenkmoment kleiner oder gleich dem Schwellenwert B ist, wird
festgelegt, dass das Lenkdrehmoment nicht abgesunken ist und danach
der Schritt S14 ausgeführt. Im
Schritt S14 wird das elektromagnetische Ventil 4 durch
das Abschalten oder das Aussenden eines OFF-Signals geöffnet, sodass
die Hydraulikkammer 2a und 2b des Antriebszylinders 2 miteinander über die Ölkanäle 8 und 9 und
den Umgehungskanal 11 verbunden werden. Entsprechend wir
ein bevorzugtes Lenkgefühl
erzielt.
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Übrigens
ist die Rückkopplung
der Reaktionskraft oder der Speicherkraft der gelenkten Räder zum
Lenkrad wichtig für
das wünschenswerte
Lenkgefühl.
Es ist speziell für
eine kleine Reak tionskraft wichtig. Im oben erwähnten konventionellen Hilfskraft-Lenkungs-System zirkuliert
die Hydraulikflüssigkeit,
die vom Antriebszylinder abgegeben wird, durch die Zahnradpumpe,
um den Öldruck
in jeder Hydraulikkammer zu erhöhen.
Folglich wird die Reaktionskraft der gelenkten Räder nicht richtig zum Lenkrad
zurückgeführt, was
zu einem unnatürlichen Lenkgefühl führt. Wenn
jedoch gemäß der ersten Ausführungsform,
wie oben beschrieben, das Lenkdrehmoment nahe der Totzone oder der
neutralen Position liegt, wird das elektromagnetische Ventil 4 geöffnet, sodass
die Hydraulikflüssigkeit
in den Hydraulikkammern 2a und 2b des Antriebszylinders 2 zum Ölreservoir 15 über die Ölkanäle 8 und 9 und den
Umgehungskanal 11 ausgelassen wird. Folglich wird die Reaktionskraft
der gelenkten Räder
nicht richtig zum Lenkrad zurückgeführt, um
ein wünschenswertes
Lenkgefühl
zu schaffen.
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Das
Folgende sind aktuelle Steuerbefehle für alle Fälle, mit Ausnahme des oben
beschriebenen Falles, bei dem das Lenkrad unter Normalbedingungen
des Hilfskraft-Lenkungs-Systems betätigt wird. Wenn das Lenkrad
nicht betätigt
wird oder das Kraftfahrzeug geradeaus fährt, werden Schritt S3 und
die folgenden Schritte nicht ausgeführt. Folglich wird der Elektromotor
M nicht eingeschaltet. Das elektromagnetische Ventil 4 bleibt
offen, um den Umgehungskanal 11 zu öffnen. Wenn das Lenkrad betätigt wird
und ein Ausfall im Hilfskraft-Lenkungs-System ermittelt wird, werden
die Schritte S10 bis S12 ausgeführt.
Mit anderen Worten, das elektromagnetische Ventil 4 wird
nicht mit Strom versorgt, damit es geöffnet werden kann, und der
Elektromotor M wird ebenfalls ausgeschaltet. Somit werden die Hydraulikkammern 2a und 2b des
Antriebszylinders 2 miteinander verbunden. Folglich wird,
wenn ein Ausfall im Hilfskraft-Lenkungs-System auftritt, die Abnahme
des Lenkgefühls verhindert,
um zumindest die Funktion und das Lenkgefühl der manuellen Lenkbetätigung sicherzustellen.
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Zusätzlich wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Verbesserung der Arbeitsweise bei der Versorgung
des Hilfskraft-Lenkungs-Systems
mit Hydraulikflüssigkeit
erreicht. Wenn das Hilfskraft-Lenkungs-System zusammengesetzt wird,
wird der Hydraulikkreislauf 3 mit Hydraulikflüssigkeit
versorgt. Während
der Zündschalter
in der OFF-Position ist, wird die Hydraulikflüssigkeit, die im Ölreservoir 15 gespeichert
ist, das mit dem elektromagnetischen Ventil 4 verbunden
ist, dem Umgehungskanal 11 über den Verbindungskanal 19 durch
das Druckerzeugungssystem zugeführt.
Somit wird die Hydraulikflüssigkeit
im Umgehungskanal 11 umgeleitet und den Hydraulikkammern 2a und 2b des
Antriebszylinders 2 über
die Ölkanäle 8 und 9 zugeführt, während die Hydraulikflüssigkeit
zur Zahnradpumpe 10 über
die Ölkanäle 8 und 9 zugeführt wird.
Schließlich
zirkuliert die Hydraulikflüssigkeit
und kehrt zum elektromagnetischen Ventil 4 und teilweise
zum Ölreservoir 15 zurück. Somit
wird der Hydraulikkreislauf 3 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit
versorgt. Zu dieser Zeit wird die Luft, die im Hydraulikkreislauf 3 zurückgeblieben ist,
zum elektromagnetischen Ventil 4 durch die Hydraulikflüssigkeit
gedrückt
und nach außen
(zum Ölreservoir 15) über das
geöffnete
elektromagnetische Ventil 4 abgegeben. Die Luftabgabe über das
elektromagnetische Ventil 4 dient zur Beseitigung der Luft. In
dieser Anordnung sind wiederholte Ausführungen der Luftbeseitigung
nicht notwendig. Folglich ist die Ausführung zur Versorgung des Hydraulikkreislaufes mit
Hydraulikflüssigkeit
einfach und effizient und die Kosten des Systems werden verringert.
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Bezüglich 4 wird eine zweite Ausführungsform
dargestellt. Die Basisanordnung der zweiten Ausführungsform ist die gleiche
wie die der ersten Ausführungsform.
Das Hilfskraft-Lenkungs-System weist
zusätzlich
Rückschlagventile 16 und 17 auf, die an
beiden Seiten des elektromagnetischen Ventils 4 im Umgehungskanal 11 angeordnet
sind, um die Einweg-Fließrichtungen
der Hydraulikflüssigkeit
von den Ölkanälen 8 und 9 zum
elektromagnetischen Ventil 4 über den Umgehungskanal 11 zuzulassen.
Wenn das Hilfskraft-Lenkungs-System zusammengesetzt wird, wird der
Hydraulikkreislauf 3 mit Hydraulikflüssigkeit nicht über das
elektromagnetische Ventil 4 versorgt, sondern durch ein
Druckerzeugungssystem über
den Verbindungskanal 18 und den Ölzufuhrkanälen 13a und 13b,
die mit der Zahnradpumpe 10 hydraulisch verbunden sind.
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Wenn
das Hilfskraft-Lenkungs-System zusammengesetzt wird, wird der Hydraulikkreislauf 3 mit
Hydraulikflüssigkeit
durch das Druckerzeugungssystem über
die Rückschlagventile 14 und
die Ölzuführkanäle 13a, 13b,
die mit der Zahnradpumpe 10 hydraulisch verbunden sind,
versorgt. Die Hydraulikflüssigkeit,
die in die Zahnradpumpe 10 eingelassen wird, wird den Hydraulikkammern 2a, 2b des
Antriebszylinders 2 über
die Ölkanäle 9 und 8 zugeführt. Zu
dieser Zeit fließt
Hydraulikflüssigkeit
in den Umgehungskanal 11, drückt die Rückschlagventile 16 und 17 zusammen,
damit sie öffnen,
fließt
in das elektromagnetische Ventil 4 bei geöffnetem
Zustand und kehrt teilweise ins Ölreservoir 15 zurück. Auf
diese Weise wird der Hydraulikkreislauf 3 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit
versorgt. Während
die Hydraulikflüssigkeit
zugeführt
wird, wird die Luft im Hydraulikkreislauf 3 durch den Umgehungskanal 11 über die Rückschlagventile 16 und 17 herausgedrückt, und öffnet normalerweise
das elektromagnetische Ventil 4. Folglich wird, wie im
Fall der ersten Ausführungsform,
der Betrieb zur Versorgung des Hydraulikkreislaufes mit Hydraulikflüssigkeit
einfach und effizient und die Systemkosten werden verringert. Zusätzlich verhindern
die Rückschlagventile 16 und 17,
dass die Hydraulikflüssigkeit
und die Luft, die in den Umgehungskanal 11 fließen, zurückfließen. Wenn
kein Zurückfließen erfolgt,
wer den die Hydraulikflüssigkeit und
die Luft über
das elektromagnetische Ventil 4 abgegeben, um die Effizienz
der Abgabe zu verbessern.
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Wenn
die Richtung der Drehbewegung der Zahnradpumpe 10 von der
Normal- zur Umkehrbewegung wechselt, wird der Druck unter den Betriebsbedingungen
des Hilfskraft-Lenkungs-Systems in der Hydraulikkammer 2a und
des Ölkanals 9 erhöht, und andererseits
wird der Druck in der Hydraulikkammer 2b über den Ölkanal 8 durch
das Ansaugen der Zahnradpumpe 10 vermindert. Zu dieser
Zeit drückt die
Hydraulikflüssigkeit
im Ölkanal 8 auf
das Rückschlagventil 16,
damit es öffnet
und kehrt zum Ölreservoir 15 über das
elektromagnetische Ventil 4, das zeitweise geöffnet ist,
zurück.
Auf diese Weise wird die Erzeugung von Restdruck in der Hydraulikkammer 2b und
des Ölkanals 8 verhindert.
Folglich wird die Eigenschaft des Ansteigens der Hydraulikdruckdifferenz
zwischen den Hydraulikkammern 2a und 2b verbessert,
um die Verantwortlichkeit des Lenkhilfsdrehmomentes zu verbessern.
Wenn andererseits die Drehrichtung der Zahnradpumpe 10 von
der Umkehr- zur Normalbewegung wechselt, wird die Erzeugung von
Restdruck in der Hydraulikkammer 2a und des Ölkanals 9 verhindert,
um die gleichen Effekte zu erzielen.
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Wie
oben beschrieben, wird, wenn das Lenkdrehmoment größer als
der vorbestimmte Wert wird, um die Zahnradpumpe 10 zu betreiben,
das elektromagnetische Ventil mit Strom versorgt oder es erhält das ON-Signal,
um die Verbindung mit dem Umgehungskanal 11 zu trennen.
Folglich werden die Ölkanäle 8 und 9,
und auch die Hydraulikkammern 2a und 2b hydraulisch
abgetrennt. Daher wird der Hydraulikdruck in günstigem Falle selektiv an den
Hydraulikkammern 2a und 2b angelegt.
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Übrigens
kann die Zahnradpumpe durch andere reversible Pumpen ersetzt werden.
Das Schaltventil ist nicht auf das elektromagnetische Ventil begrenzt
und kann durch andere Ventile ersetzt werden. Die Anordnung des
Hydraulikkreislaufes 3 kann gemäß den Fahrzeugausführungen
richtig variiert werden.
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Diese
Ausführung
basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-101045 (eingereicht
am 04.04.2003), dessen Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme
zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht wird.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung gemäß den bevorzugten
Ausführungsformen
beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese besonderen Ausführungsformen
begrenzt. Abänderungen
und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den
Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden
durch die folgenden Ansprüche
definiert.
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Zusammenfassend
kann Folgendes festgehalten werden:
Ein Hilfskraft-Lenkungs-System
und ein Verfahren zur Versorgung des Hilfskraft-Lenkungs-Systems
mit Hydraulikflüssigkeit
wird geschaffen. Die Hydraulikflüssigkeit
wird den hydraulischen Kammern 2a, 2b eines Antriebszylinders 2 über Ölkanäle 8, 9 von
einer reversiblen Pumpe 10 gemäß eines Lenkdrehmomentes, auswählend zugeführt. Zusätzlich wird ein
Umgehungskanal 11 zwischen den Ölkanälen 8, 9 geschaffen.
Ein normalerweise offenes Schaltventil 4 wird im Umgehungskanal 11 angeordnet.
Wenn das System zusammengesetzt wird, wird die Hydraulikflüssigkeit
von einem Ölreservoir 15 über das Schaltventil 4 oder
die reversible Pumpe 10 zugeführt und zirkuliert im Hydraulikkreislauf.
Die Luft im Hydraulikkreislauf wird über das Schaltventil 4 abgeführt.