DE102004027301B4

DE102004027301B4 - Integrierte Servolenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102004027301B4
Application number: DE102004027301A
Authority: DE
Inventors: Shogo Atsugi Ishikawa; Hideki Atsugi Takahashi
Original assignee: Unisia JKC Steering Systems Co Ltd
Current assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Jp
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2024-06-05
Also published as: US20040251075A1; CN100360363C; JP2005022636A; CN1572624A; DE102004027301A1; US6896093B2; JP3922265B2

Abstract

Integrierte Servolenkvorrichtung mit:
einem Gehäuse (1);
einer Antriebswelle (26) zur Verbindung mit einem Lenkrad zur Drehung mit diesem;
einem Kolben (6), der im Gehäuse (1) für eine Längsbewegung montiert ist und ein Paar von Hydraulikkammern (8, 10), einschließlich einer ersten Hydraulikkammer (8) und einer zweiten Hydraulikkammer (10), in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse (1) festlegt;
einem ersten Bewegungsübertragungsmechanismus (18, 20, 22), der die Antriebswelle (26) und den Kolben (6) koppelt, zur Übertragung zwischen einer Drehbewegung der Antriebswelle (26) und einer Längsbewegung des Kolbens (6);
einem Regelventil (34), das zwischen einer Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Hydraulikkammern (8, 10) angeordnet ist, zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jeder der ersten Hydraulikkammer (8) und der zweiten Hydraulikkammer (10);
einem zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus (12, 14), der den Kolben (6) und ein lenkbares Rad koppelt, zur Übertragung zwischen einer Längsbewegung des Kolbens (6) und einer Schwenkbewegung des lenkbaren Rades; einem...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen integrierte Servolenkvorrichtungen und insbesondere eine integrierte Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer zum Begrenzen des Hubs eines Kolbens derselben.
Im Allgemeinen umfasst eine integrierte Servolenkvorrichtung einen Hydraulikzylinder und einen Kolben, der verschiebbar in den Hydraulikzylinder eingesetzt ist. Der Kolben und eine Kolbendichtung, die an der äußeren Umfangswand des Kolbens angebracht ist, unterteilen den Innenraum des Hydraulikzylinders, um zwei Hydraulikkammern festzulegen. Ein Regelventil leitet und liefert Hydraulikfluid zu jeder der zwei Hydraulikkammern. Die Differenz zwischen den Drücken in den Hydraulikkammern bringt eine Kraft auf den Kolben zur Bewegung auf und erzeugt dadurch ein Unterstützungsdrehmoment in einer Lenkrichtung. Einige integrierte Servolenkvorrichtungen umfassen einen Hubbegrenzer, der das Lenkunterstützungsdrehmoment entlastet, während der Lenkwinkel außerhalb eines gewünschten Lenkwinkelbereichs liegt, um zu verhindern, dass auf eine Lenkgestängeanordnung eine große Last aufgebracht wird. Einige Hubbegrenzer lassen Druckhydraulikfluid von einer der Hydraulikkammern in die andere Hydraulikkammer über ein Rückschlagventil aus, das innerhalb des Kolbens vorgesehen ist. Kolben für Servolenksysteme werden jedoch im Allgemeinen einsatzgehärtet. Das Vorsehen eines Rückschlagventils innerhalb eines Kolbens erfordert daher nach der Einsatzhärtung eine maschinelle Bearbeitung. Außerdem steht das Anordnen eines Rückschlagventils innerhalb eines Kolbens unter beträchtlichen Einschränkungen, insbesondere unter der Einschränkung der Winkelposition in der äußeren Umfangswand des Kolbens. Ferner umfassen eine Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer und eine Servolenkvorrichtung ohne Hubbegrenzer verschiedene Elemente, was zur Kostensteigerung bei der Handhabung von Teilen führt. Eine integrierte Servolenkvorrichtung, in der interne Teile, wie z. B. ein Kolben, ohne Änderung gegenüber jenen einer integrierten Lenkvorrichtung ohne Hubbegrenzer verwendet werden, ist in JP 2-518888 Y2 , insbesondere auf den Seiten 2 bis 3 und 1, offenbart. Die in JP 2-518888 Y2 offenbarte integrierte Servolenkvorrichtung umfasst einen Hydraulikzylinder, einen Kolben, der verschiebbar in den Zylinder eingesetzt ist, eine in der Seitenwand des Kolbens festgelegte Zahnstange, ein mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Sektorzahnrad, eine am Kolben angebrachte Kolbendichtung, wobei der Kolben und die Kolbendichtung zwei Hydraulikkammern festlegen, ein Regelventil, eine Zahnradkammer, die mit einer der Hydraulikkammern in Fluidverbindung steht und das Sektorzahnrad aufnimmt, und zwei Ventile, die in der Wand der Zahnradkammer auf beiden Seiten des Sektorzahnrades vorgesehen sind. In dieser Struktur wird der Zustand des Regelventils gemäß Betätigungen des Lenkrades verändert, um einen von einer Ölpumpe erzeugten Hydraulikdruck zu einer der Hydraulikkammern zu liefern und gleichzeitig die andere Hydraulikkammer und einen Ölbehälter in Verbindung zu bringen, so dass die Differenz zwischen den Drücken in den Hydraulikkammern eine Kraft auf den Kolben zur Bewegung aufbringt und dadurch ein Unterstützungsdrehmoment in einer gelenkten Richtung erzeugt. Eines der Ventile ist zwischen der Zahnradkammer und der Hydraulikkammer in Fluidverbindung mit der Zahnradkammer angeordnet und das andere Ventil ist zwischen der Zahnradkammer und der Ölpumpe angeordnet. Eines der Ventile wird geöffnet, während die Winkelverschiebung des Sektorzahnrades größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwinkel in jeder Richtung.
Bei der in JP 2-518888 Y2 offenbarten integrierten Servolenkvorrichtung befinden sich die zwei Ventile, die als Hubbegrenzer dienen, beide in der Wand des Lenkkörpers. Es besteht kein Bedarf für eine zusätzliche maschinelle Bearbeitung des Kolbens. Daher ist eine solche integrierte Servolenkvorrichtung hinsichtlich der gemeinsamen Nutzung von Komponenten mit einer integrierten Servolenkvorrichtung ohne Hubbegrenzer relativ zu einer integrierten Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer innerhalb eines Kolbens bevorzugt. Ein kompliziertes Spulenventil ist jedoch zum Verbinden der zwei Hydraulikkammern erforderlich, da das System eine Struktur aufweist, bei der sich die Ventile beide in der Zahnradkammer befinden.
Die DE 195 06 995 A1 beschreibt eine integrierte Servolenkvorrichtung mit einem Gehäuse, einer Antriebswelle zur Verbindung mit einem Lenkrad zur Drehung mit diesem, einem Kolben, der im Gehäuse für eine Längsbewegung montiert ist und ein Paar von Hydraulikkammern, einschließlich einer ersten Hydraulikkammer und einer zweiten Hydraulikkammer, in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse festlegt, einem ersten Bewegungsübertragungsmechanismus, der die Antriebswelle und den Kolben koppelt, zur Übertragung zwischen einer Drehbewegung der Antriebswelle und einer Längsbewegung des Kolbens, einem Regelventil, das zwischen einer Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Hydraulikkammern angeordnet ist, zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jeder der ersten Hydraulikkammer und der zweiten Hydraulikkammer, einem zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus, der den Kolben und ein lenkbares Rad koppelt, zur Übertragung zwischen einer Längsbewegung des Kolbens und einer Schwenkbewegung des lenkbaren Rades, einem Verbindungsdurchgang, einem ersten Ventil, das zwischen der ersten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vor bestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der ersten Hydraulikkammer ist, angeordnet ist, und einem zweiten Ventil, das zwischen der zweiten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der zweiten Hydraulikkammer ist, angeordnet ist.
Aus der DE 32 28 058 A1 ist eine Hubbegrenzungseinrichtung für hydraulische Servolenkungen mit zwei Ventilorganen bekannt, die in Druckmittelauslasskanälen eingesetzt sind, welche in der Wand des Zylinders der Servolenkung unterhalb des Zahnsegments vorgesehen sind, welches die Lenksäule betätigt, welche Ventilorgane durch Stellstangen betätigt werden können, die mit ihrem freien Ende in den Zylinderkörper in einer solchen Stellung hineinragen, dass sie wechselweise mit der einen oder anderen der Flanken des Segments in den Hubendstellungen für die maximal zulässige Lenkung in Eingriff kommen.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer mit einer einfachen und anpassbaren Struktur bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Um die vorstehend erwähnten und weiteren Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, umfasst eine integrierte Servolenkvorrichtung ein Gehäuse, eine Antriebswelle zur Verbindung mit einem Lenkrad zur Drehung mit diesem, einen Kolben, der im Gehäuse für eine Längsbewegung montiert ist und ein Paar von Hydraulikkammern, einschließlich einer ersten Hydraulikkammer und einer zweiten Hydraulikkammer, in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse festlegt, einen ersten Bewegungsübertragungsmechanismus, der die Antriebswelle und den Kolben koppelt, zur Übertragung zwischen einer Drehbewegung der Antriebswelle und einer Längsbewegung des Kolbens, ein Regelventil, das zwischen einer Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Hydraulikkammern angeordnet ist, zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jeder der ersten Hydraulikkammer und der zweiten Hydraulikkammer, einen zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus, der den Kolben und ein lenkbares Rad koppelt, zur Übertragung zwischen einer Längsbewegung des Kolbens und einer Schwenkbewegung des lenkbaren Rades, einen Verbindungsdurchgang, ein erstes Ventil, das zwischen der ersten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der ersten Hydraulikkammer ist, angeordnet ist, und ein zweites Ventil, das zwischen der zweiten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der zweiten Hydraulikkammer ist, angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine integrierte Servolenkvorrichtung ein Gehäuse, eine Antriebswelle zur Verbindung mit einem Lenkrad zur Drehung mit diesem, eine Schneckenwelle, einen Torsionsstab, der die Antriebswelle und die Schneckenwelle koppelt, einen Kolben, der für eine Längsbewegung zwischen der Schneckenwelle und einer Wand des Gehäuses angeordnet ist und ein Paar von Hydraulikkammern, einschließlich einer ersten Hydraulikkammer und einer zweiten Hydraulikkammer, in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse festlegt, wobei sich die zweite Hydraulikkammer auf einer Seite des Kolbens und näher an der Antriebswelle befindet und sich die erste Hydraulikkammer auf der anderen Seite des Kolbens befindet, einen Kugelumlaufmechanismus, der die Schneckenwelle und den Kolben koppelt, zur Umwandlung zwischen einer Drehbewegung der Schneckenwelle und einer Längsbewegung des Kolbens, ein Paar von Fluiddurchgängen, einschließlich eines ersten Fluiddurchgangs in Fluidverbindung mit der ersten Hydraulikkammer und eines zweiten Fluiddurchgangs in Fluidverbindung mit der zweiten Hydraulikkammer, ein Regelventil, das zwischen einer Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Fluiddurchgängen angeordnet ist, zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jedem des ersten Fluiddurchgangs und des zweiten Fluiddurchgangs gemäß der Torsion des Torsionsstabs, die durch eine relative Winkelverschiebung zwischen der Antriebswelle und der Schneckenwelle festgelegt ist, einen zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus, der den Kolben und ein lenkbares Rad koppelt, zur Übertragung zwischen der Längsbewegung des Kolbens und der Schwenkbewegung des lenkbaren Rades, einen Verbindungsdurchgang, ein erstes Ventil, das zwischen der ersten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der ersten Hydraulikkammer ist, angeordnet ist, und ein zweites Ventil, das zwischen der zweiten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der zweiten Hydraulikkammer ist, angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine integrierte Servolenkvorrichtung ein Gehäuse, ein Antriebsmittel zum Drehen mit einem Lenkrad, ein Unterteilungsmittel zur Längsbewegung in dem Gehäuse, welches ein Paar von Hydraulikkammern, einschließlich einer ersten Hydraulikkammer und einer zweiten Hydraulikkammer, in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse festlegt, ein erstes Bewegungsübertragungsmittel zum Übertragen zwischen einer Drehbewegung des Antriebsmittels und einer Längsbewegung des Unterteilungsmittels, ein Druckregelmittel zum variablen Regeln des Hydraulikdrucks in jeder der ersten Hydraulikkammer und der zweiten Hydraulikkammer, ein zweites Bewegungsübertragungsmittel zum Übertragen zwischen einer Längsbewegung des Unterteilungsmittels und einer Schwenkbewegung eines lenkbaren Rades, ein Verbindungsmittel zum Vorsehen einer Fluidverbindung, ein erstes Ventilmittel zum Vorsehen einer Fluidverbindung zwischen der ersten Hydraulikkammer und dem Verbindungsmittel, während der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der ersten Hydraulikkammer ist, und ein zweites Ventilmittel zur Fluidverbindung zwischen der zweiten Hydraulikkammer und dem Verbindungsmittel, während der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der zweiten Hydraulikkammer ist.
Diese obigen Aufgaben und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen leicht ersichtlich.
1 ist eine Seitenschnittansicht einer integrierten Servolenkvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine vergrößerte Seitenschnittansicht eines ersten Ventils in einem offenen Zustand zum Dienen als Hubbegrenzer der integrierten Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2B ist eine vergrößerte Seitenschnittansicht eines zweiten Ventils in einem geschlossenen Zustand zum Dienen als Hubbegrenzer der integrierten Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Seitenschnittansicht einer integrierten Servolenkvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug nun auf 1 ist eine integrierte Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die integrierte Servolenkvorrichtung umfasst ein Gehäuse wie z. B. eine Gehäuseanordnung 1. Die Gehäuseanordnung 1 besteht aus einem Lenkgehäuse 2 und einem Ventilgehäuse 24. Das Lenkgehäuse 2 umfasst einen Zylinderabschnitt 4 mit einer röhrenförmigen, zylindrischen Form, dessen eines Längsende mit dem Ventilgehäuse 24 verbunden ist oder mit diesem versperrt ist, und dessen anderes Längsende mit einem unteren Abschnitt 4a versperrt ist, und eine Zahnradkammer 15, die in der Umfangswand des Zylinderabschnitts 4 ausgebildet ist. Ein Kolben wie z. B. ein Arbeitskolben 6 ist in der Gehäuseanordnung 1 für eine Längsbewegung montiert. Das heißt, der Arbeitskolben 6 ist verschiebbar in den Zylinderabschnitt 4 des Lenkgehäuses 2 für eine geradlinige oder Hin- und Herbewegung in der Gehäuseanordnung 1 eingesetzt. Eine Kolbendichtung 6a ist in eine Nut eingesetzt, die in einem Flansch des Arbeitskolbens 6 oder in einem Endteil der äußeren Umfangswand des Arbeitskolbens 6 nahe dem unteren Abschnitt 4a ausgebildet ist. Der Arbeitskolben 6 und die Kolbendichtung 6a unterteilen den Innenraum des Zylinderabschnitts 4 in zwei Teile, das heißt legen ein Paar von Hydraulikkammern, einschließlich einer ersten Hydraulikkammer 8 auf der dem unteren Abschnitt 4a zugewandten linken Seite und einer zweiten Hydraulikkammer 10 auf der dem Ventilgehäuse 24 zugewandten rechten Seite in 1, fest. Eine Kolbenzahnstange 12 ist mit einem Längsmittelteil der Seitenwand des Arbeitskolbens 6 (der unteren Seite des Arbeitskolbens 6 in 1) für eine Bewegung mit diesem gekoppelt oder in diesem ausgebildet und erstreckt sich entlang der Längsachse des Arbeitskolbens 6 und ist der Zahnradkammer 15 zugewandt. Andererseits ist ein Sektorzahnrad 14, das mit lenkbaren Rädern (nicht dargestellt) verbunden ist oder in Eingriff steht, in der Zahnradkammer 15 untergebracht. Das Sektorzahnrad 14 mit einer zur Längsachse des Arbeitskolbens 6 senkrechten Drehachse steht mit der Kolbenzahnstange 12 in Eingriff, so dass das Sektorzahnrad 14 gemäß der geradlinigen oder Längsbewegung des Arbeitskolbens 6 eine Dreh- oder Schwenkbewegung annimmt. Das heißt, die Kolbenzahnstange 12 und das Sektorzahnrad 14 dienen als zweiter Bewegungsübertragungsmechanismus, der den Arbeitskolben 6 und die lenkbaren Räder zur Umwandlung und Übertragung zwischen der geradlinigen Bewegung in der Längsrichtung des Arbeitskolbens 6 und den lenkbaren Rädern koppelt. Die zweite Hydraulikkammer 10 des Lenkgehäuses 2 umfasst eine teilweise Hydraulikkammer 11 auf der Kolbenseite, die durch den Arbeitskolben 6, die Seitenwand des Zylinderabschnitts 4 und das Ventilgehäuse 24 festgelegt ist, und eine Zahnradkammer 15, die das Sektorzahnrad 14 aufnimmt und mit der teilweisen Hydraulikkammer 11 auf der Kolbenseite über einen Fluiddurchgang 2a hydraulisch verbunden ist.
Der Arbeitskolben 6 umfasst einen Teil, der eine Bohrung 16 festlegt, die sich in dessen Längsrichtung erstreckt und an einem Ende zur ersten Hydraulikkammer 8 durch eine Kappe 80 verschlossen ist. Eine Kugelführungs-Gewindenut 18 ist in der Seitenwand der Bohrung 16 ausgebildet. Ebenso umfasst eine Schneckenwelle 22 einen Teil, der eine Kugelführungs-Gewindenut festlegt, in deren äußerer Umfangwand. Die Schneckenwelle 22 ist in die Bohrung 16 des Arbeitskolbens 6 über eine Vielzahl von Umlaufkugeln 20 in der Kugelführungs-Gewindenut 18 geschraubt. Eine Antriebswelle wie z. B. eine Flanschwelle 26, die mit einem Lenkrad (nicht dargestellt) zur Drehung mit diesem verbunden oder diesem zugeordnet ist und dieselbe Achse wie die Schneckenwelle 22 aufweist, ist in ein Durchgangsloch des Ventilgehäuses 24 eingesetzt. Die Schneckenwelle 22 umfasst eine röhrenförmige Form mit größerem Durchmesser am Endteil nahe der Flanschwelle 26. Die Flanschwelle 26 ist in die Bohrung der Schneckenwelle 22 eingesetzt. Die Flanschwelle 26 umfasst einen Teil, der eine Bohrung festlegt, die sich in deren Längsrichtung erstreckt und an einem Ende nahe der Schneckenwelle 22 offen ist. Die Schneckenwelle 22 und die Flanschwelle 26 sind mit einem Torsionsstab 28 gekoppelt, der in beide Bohrungen der Schneckenwelle 22 und der Flanschwelle 26 eingefügt und eingesetzt ist. Somit dient ein Kugelumlaufmechanismus mit der Schneckenwelle 22, den Umlaufkugeln 20 und der Kugelführungs-Gewindenut 18 als erster Bewegungsübertragungsmechanismus, der die Flanschwelle 26 und den Arbeitskolben 6 zum Umwandeln und Übertragen zwischen der Drehbewegung der Flanschwelle 26 und der Längsbewegung des Arbeitskolbens 6 koppelt.
Das Ventilgehäuse 24 nimmt ein Regelventil 34 vom Drehtyp auf. Das Regelventil 34 ist zwischen einer Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Hydraulikkammern 8, 10 zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jeder der ersten Hydraulikkammer 8 und der zweiten Hydraulikkammer 10 angeordnet. Tatsächlich umfasst das Regelventil 34 einen Ventilrotor 30, der sich fest mit der Flanschwelle 26 dreht, und eine Ventilhülse 32, die im Endteil der Schneckenwelle 22 ausgebildet ist. Der Zustand des Regelventils 34 wird gemäß der Torsion des Torsionsstabs 28 festgelegt, die durch eine relative Winkelverschiebung zwischen der Flanschwelle 26 und der Schneckenwelle 22 festgelegt ist. Das Regelventil 34 ist hydraulisch mit einer Hydraulikdruckquelle wie z. B. einer Ölpumpe (nicht dargestellt) über einen Versorgungsdurchgang 24a und einen Einlasskanal 24b und mit einem Ölbehälter (nicht dargestellt) über einen Ablassdurchgang und einen Auslasskanal (nicht dargestellt) verbunden. Außerdem ist das Regelventil 34 hydraulisch mit der ersten Hydraulikkammer 8 über einen ersten Fluiddurchgang, einschließlich Fluiddurchgängen 32a, 24c und 2b, und mit der zweiten Hydraulikkammer 10 über einen zweiten Fluiddurchgang, einschließlich eines Fluiddurchgangs 32b, verbunden. Somit sieht das Regelventil 34 selektiv eine Fluidverbindung zwischen der Ölpumpe und den zwei Hydraulikkammern und zwischen dem Ölbehälter und den zwei Hydraulikkammern vor oder sperrt diese, so dass das Regelventil 34 selektiv Druckhydraulikfluid, das durch die Ölpumpe zur ersten Hydraulikkammer 8 oder zur zweiten Hydraulikkammer 10 geliefert wird, leitet. Wenn der Zustand des Regelventils 34 durch Betätigungen des Lenkrades verändert oder ausgewählt wird, wird Druckfluid, das von der Ölpumpe ausgelassen wird, zu einer der Hydraulikkammern 8, 10 geliefert. Gleichzeitig wird die andere Hydraulikkammer mit dem Fluidbehälter in Fluidverbindung gebracht. Auf diese Weise wird die Differenz zwischen den Hydraulikdrücken in den Hydraulikkammern 8, 10 erzeugt, um eine Kraft auf den Arbeitskolben 6 in der Längsrichtung aufzubringen und dadurch ein Unterstützungsdrehmoment für den Lenkvorgang vorzusehen.
Die integrierte Servolenkvorrichtung umfasst ein Paar von Ventilen, die als Hubbegrenzer dienen. Ein erstes Ventil 36 befindet sich im unteren Abschnitt 4a des Zylinderabschnitts 4 in einem Weg der geradlinigen Bewegung des Arbeitskolbens 6. Ein zweites Ventil 38 befindet sich in einem Teil der Seitenwand der Zahnradkammer 15 in einem Weg der Schwenkbewegung des Sektorzahnrades 14. Das heißt, die Ventile 36, 38 sind in den zwei Hydraulikkammern 8, 10 vorgesehen, die durch den Arbeitskolben 6 und die Kolbendichtung 6a festgelegt sind. Das Lenkgehäuse 2 umfasst Teile, die Durchgangslöcher 2c, 2d festlegen. Das Durchgangsloch 2c ist in einem Teil des unteren Abschnitts 4a nahe der Zahnradkammer 15 ausgebildet und erstreckt sich entlang einer zur Längsachse des Arbeitskolbens 6 parallelen Richtung. Das Durchgangsloch 2d ist in der Umfangswand der Zahnradkammer 15 ausgebildet und erstreckt sich in Richtung des Weges der Schwenkbewegung des Sektorzahnrades 14. Mit Bezug nun auf 2A und 2B sind vergrößerte Seitenschnittansichten der Ventile 36, 38 gezeigt. Die Ventile 36, 38 weisen die gleiche Struktur auf. Ventilkörper 40, 42 sind an der Wand des Lenkgehäuses 2 angebracht, das heißt in die Durchgangslöcher 2c, 2d von außerhalb des Lenkgehäuses 2 geschraubt. Die Ventilkörper 40, 42 umfassen Teile, die Bohrungen festlegen, die den Hydraulikkammern 8, 10 zugewandt sind. Mit anderen Worten, die eingesetzten Teile der Ventilkörper 40, 42, das heißt die Zylinderabschnitte 40a, 42a der Ventilkörper 40, 42, sind zu röhrenförmigen Formen ausgebildet, die zur ersten Hydraulikkammer 8 und zur Zahnradkammer 15 als Teil der zweiten Hydraulikkammer 10 offen sind. O-Ringe 44, 46 sind in Nuten, die in der äußeren Umfangswand der Ventilkörper 40, 42 ausgebildet sind, befestigt und eingesetzt, um eine Fluidabdichtung sicherzustellen. Tauchkolben-Hauptkörper wie z. B. Tauchkolben 48, 50, die zu im Wesentlichen zylindrischen Formen mit drei Stufen ausgebildet sind, sind in die Zylinderabschnitte 40a, 42a der Ventilkörper 40, 42 eingefügt und verschiebbar eingesetzt. Federn 52, 54 sind an den unteren Teilen (links in 2A und 2B) der Zylinderabschnitte 40a, 42a der Ventilkörper 40, 42 vorgesehen, um die Tauchkolben 48, 50 in Richtung der Öffnungen der Ventilkörper 40, 42, das heißt in Richtung der ersten Hydraulikkammer 8 und der Zahnradkammer 15, vorzuspannen. Führungselemente 56, 58 sind an die Innenfläche der offenen Endteile der Ventilkörper 40, 42 angefügt, um die geradlinige oder Hin- und Herbewegung der Tauchkolben 48, 50 zu führen. Die Öffnungskanten 40b, 42b der Ventilkörper 40, 42 sind verjüngt, um die Führungselemente 56, 58 an den Ventilkörpern 40, 42 zu befestigen. Teile 48a, 50a mit kleinerem Durchmesser in den Endteilen der Tauchkolben 48, 50 stehen mit den Führungselementen 56, 58 in Gleitkontakt. Die Tauchkolben 48, 50 und die Führungselemente 56, 58 dienen zur Ventilfunktion. Abgestufte Teile 48c, 50c zwischen den Teilen 48a, 50a mit kleinerem Durchmesser und Teilen 48b, 50b mit mittlerem Durchmesser in den Längsmittelteilen der Tauchkolben 48, 50 dienen als Ventilelemente. Die Stirnflächen 56a, 58a der Führungselemente 56, 58, die den Unterseiten der Zylinderabschnitte 40a, 42a zugewandt sind, dienen als Ventilsitze. Somit weisen die Ventilteile 48c, 50c der Tauchkolben 48, 50 und die Ventilsitze 56a, 58a der Ventilkörper 40, 42 einen Zustand, in dem sie zur Fluidverbindung miteinander in Kontakt stehen, und einen Zustand, in dem sie zur Fluidtrennung zwischen dem Verbindungsdurchgang 74 und den zugehörigen Hydraulikkammern außer Kontakt miteinander stehen, auf. 2A zeigt das erste Ventil 36 in einem offenen Zustand. 2B zeigt das zweite Ventil 38 in einem geschlossenen Zustand. Wenn die Tauchkolben 48, 50 durch die Federn 52, 54 gedrückt werden, werden die Ventilteile 48c, 50c dazu gebracht, sich so zu bewegen, dass sie mit den Ventilsitzen 56a, 58a in Kontakt stehen, was zum Schließen der Ventile 36, 38 führt.
Die Teile 48a, 50a mit kleinerem Durchmesser der Tauchkolben 48, 50 sind zu röhrenförmigen zylindrischen Formen ausgebildet, das heißt umfassen Teile, die Bohrungen 48d, 50d festlegen. Federstifte 62, 64, die Kontaktteile aufweisen, die dazu ausgelegt sind, mit dem Arbeitskolben 6 und dem Sektorzahnrad 14 in Kontakt zu stehen, sind in die Bohrungen 48d, 50d der Tauchkolben 48, 50 eingepresst und verschiebbar und mit Reibung eingesetzt. Die Federstifte 62, 64 umfassen äußere Endteile 62a, 64a, die sich von den Bohrungen 48d, 50d der Tauchkolben 48, 50 in Richtung der ersten Hydraulikkammer 8 und der Zahnradkammer 15 nach außen erstrecken, und innere Endteile 62b, 64b, die in die Bohrungen 48d, 50d der Tauchkolben 48, 50 eingepresst werden. Die inneren Endteile 62b, 64b der Federstifte 62, 64 sind so angeordnet, dass im unteren Teil der Bohrungen 48d, 50d Platz belassen ist, so dass die Federstifte 62, 64 in der Lage sind, dazu gebracht zu werden, sich nach innen zu bewegen. Gewindeteile 40c, 42c, die in den äußeren Umfangswänden der Ventilkörper 40, 42 ausgebildet sind, die in die Durchgangslöcher 2c, 2d des Lenkgehäuses 2 eingeschraubt sind, und O-Ringe 44, 46 legen ringförmige Räume 66, 68 dazwischen fest. Die inneren Umfangswände der Zylinderabschnitte 40a, 42a der Ventilkörper 40, 42 und die äußeren Umfangswände der Teile 48b, 50b der Tauchkolben 48, 50 mit mittlerem Durchmesser legen ringförmige Räume 70, 72 dazwischen fest. Die Ventilkörper 40, 42 umfassen Teile, die Durchgangslöcher 40d, 42d festlegen, die sich in der radialen Richtung innerhalb deren Zylinderabschnitten 40a, 42a erstrecken. Die Durchgangslöcher 40d, 42d ermöglichen eine Fluidverbindung zwischen den ringförmigen Räumen 70, 72 innerhalb und den ringförmigen Räumen 66, 68 außerhalb der Ventilkörper 40, 42. Die Tauchkolben 48, 50 umfassen Teile, die radiale Durchgangslöcher 48e, 50e festlegen, die sich in der radialen Richtung innerhalb der Teile 48b, 50b mit mittlerem Durchmesser erstrecken, und axiale Löcher 48f, 50f, die sich in der Längsrichtung vom unteren Ende zu den radialen Durchgangslöchern 48e, 50e erstrecken. Die Federn 52, 54 zum Vorspannen der Tauchkolben 48, 50 nach außen sind in den axialen Löchern 48f, 50f untergebracht, wobei deren eine Enden am unteren Teil der Ventilkörper 40, 42 angebracht sind und die anderen Enden am Ende der axialen Löcher 48f, 50f angebracht sind. Das Lenkgehäuse 2 umfasst Teile, die einen Verbindungsdurchgang 74 festlegen, der zur Fluidverbindung zwischen dem ersten Ventil 36 und dem zweiten Ventil 38 angeordnet und hydraulisch verbunden ist. Der Verbindungsdurchgang 74 weist Öffnungen in den Seitenwänden der Durchgangslöcher 2c, 2d auf, die den ringförmigen Räumen 66, 68 zugewandt sind.
Auf diese Weise ist das erste Ventil 36 zwischen der ersten Hydraulikkammer 8 und dem Verbindungsdurchgang 74 zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer 8 größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Arbeitskolbens 6 größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der ersten Hydraulikkammer 8 ist, angeordnet. Das zweite Ventil 38 ist zwischen der zweiten Hydraulikkammer 10 und dem Verbindungsdurchgang 74 zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer 10 größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Arbeitskolbens 6 größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der zweiten Hydraulikkammer 10 ist, angeordnet.
Das folgende beschreibt Betätigungen der vorher erörterten integrierten Servolenkvorrichtung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden in den Ventilen 36, 38, die als Hubbegrenzer dienen, die Positionen der Federstifte 62, 64 mit Bezug auf die Tauchkolben 48, 50 folgendermaßen automatisch eingestellt. Zuerst werden die Federstifte 62, 64 in die Tauchkolben 48, 50 gepresst, so dass sie sich in einem Zustand befinden, in dem Teile der Federstifte 62, 64, die sich aus den Öffnungen der Bohrungen 48d, 50d der Tauchkolben 48, 50 erstrecken, länger sind als unter normalen Betriebsbedingungen. Wenn sich die Federstifte 62, 64 in diesem Zustand befinden, werden die Ventilkörper 40, 42 in die Durchgangslöcher 2c, 2d des Lenkgehäuses 2 geschraubt. Wenn die integrierte Servolenkvorrichtung an einem Kraftfahrzeug montiert ist und das Hydrauliksystem oder der Motor ausgeschaltet ist, wird als nächstes das Lenkrad auf einen maximalen Winkel in jeder Richtung, der durch einen Lenkanschlag festgelegt ist, gedreht. Zu diesem Zeitpunkt werden der Arbeitskolben 6 und das Sektorzahnrad 14 dazu gebracht, sich so zu bewegen oder zu drehen, dass sie mit den Federstiften 62, 64 in Kontakt stehen, so dass die Tauchkolben 48, 50 der Ventile 36, 38 dazu gebracht werden, sich in Richtung der unteren Teile der Ventilkörper 40, 42 zu bewegen. Nachdem die Tauchkolben 48, 50 mit den unteren Teilen der Ventilkörper 40, 42 in Kontakt gebracht sind, werden die Federstifte 62, 64 weiter in die Bohrungen 48d, 50d der Tauchkolben 48, 50 gepresst, bis die Vorrichtung in den durch den Lenkanschlag festgelegten Zustand gebracht ist. Das Festlegen der Positionen der Federstifte 62, 64 mit Bezug auf die Tauchkolben 48, 50 auf diese Weise führt zur Einstellung des Schwellenwinkels zur Freigabe des Hubbegrenzers auf einen Winkel entsprechend einem Zustand, in dem der Arbeitskolben 6 oder das Sektorzahnrad 14 im Begriff ist, eine durch einen Lenkanschlag festgelegte Position zu erreichen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird Hydraulikfluid durch die Ölpumpe ausgelassen und zu einer der Hydraulikkammern 8, 10 gemäß dem Zustand des Regelventils 34, der durch Betätigungen des Lenkrades verändert wird, geleitet. Gleichzeitig wird die andere Hydraulikkammer mit dem Fluidbehälter in Fluidverbindung gebracht, um Hydraulikfluid in diesen abzulassen. Auf diese Weise wird die Differenz zwischen den Hydraulikdrücken in den Hydraulikkammern 8, 10 erzeugt, um eine Kraft auf den Arbeitskolben 6 in der Längsrichtung aufzubringen und dadurch ein Unterstützungsdrehmoment für den Lenkvorgang bereitzustellen.
Während die integrierte Servolenkvorrichtung, bei der der Schwellenwinkel zum Freigeben des Hubbegrenzers eingestellt wird, wie vorstehend erörtert, unter normalen Bedingungen arbeitet, sind der Arbeitskolben 6 und das Sektorzahnrad 14 außer Kontakt mit den Federstiften 62, 64 der Ventile 36, 38. In einem zugehörigen der Ventile 36, 38, das der Hydraulikkammer mit einem höheren Hydraulikdruck zugewandt ist, beispielsweise das erste Ventil 36, das der ersten Hydraulikkammer 8 zugewandt ist, wird im Fall einer Rechtsdrehung der Tauchkolben 48 durch den höheren Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer 8 gegen die Feder 52 in den Ventilkörper 40 gepresst, wie in 2A gezeigt. Der Ventilteil 48c des Tauchkolbens 48 wird dazu gebracht, sich außer Kontakt mit dem Ventilsitz 56a des Führungselements 56 zu bewegen, um das erste Ventil 36 zu öffnen. Im zweiten Ventil 38, das der Zahnradkammer 15 als Teil der zweiten Hydraulikkammer 10 mit einem niedrigeren Hydraulikdruck zugewandt ist, wird andererseits der Ventilteil 50c des Tauchkolbens 50 mit dem Ventilsitz 58a des Führungselements 58 durch die Feder 54 in Kontakt gehalten. Gleichzeitig wird der höhere Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer 8 über das erste Ventil 36 und den Verbindungsdurchgang 74 zum ringförmigen Raum 68 des zweiten Ventils 38 geliefert. Der gelieferte Hydraulikdruck presst den Ventilteil 50c des Tauchkolbens 50 auf den Ventilsitz 58a des Führungselements 58, was zu einer zuverlässigeren Fluidabdichtung führt, wie in 2B gezeigt.
Wenn andererseits auf das Lenkrad ein großer Lenkantrieb aufgebracht wird, nachdem die Lenkwinkel äußerste Enden erreichen, beispielsweise im Fall einer Rechtsdrehung, steigt der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer 8 an, so dass der Arbeitskolben 6 dazu gebracht wird, sich nach rechts zu bewegen, und das Sektorzahnrad 14 dazu gebracht wird, sich im Uhrzeigersinn in die durch imaginäre Linien in 1 angegebene Position zu drehen. Dann presst das Sektorzahnrad 14 den Federstift 64 des zweiten Ventils 38, das der Zahnradkammer 15 zugewandt ist, um den Tauchkolben 50 so zu pressen, dass er sich zum unteren Teil des Ventilkörpers 42 in der zur Vorspannung der Federn 52, 54 entgegengesetzten Richtung bewegt. Der Ventilteil 50c des Tauchkolbens 50 wird mit dem Ventilsitz 58a des Führungselements 58 außer Kontakt gebracht, um das zweite Ventil 38 zu öffnen. In diesem Zustand wird der höhere Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer 8 über das erste Ventil 36, den Verbindungsdurchgang 74 und das zweite Ventil 38 zur zweiten Hydraulikkammer 10 oder Zahnradkammer 15 geliefert. Somit wird der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer 8 gesenkt, um das Unterstützungsdrehmoment zu verringern. Dies verhindert die Beschädigung des Verbindungsmechanismus des Lenksystems.
Im Fall einer Linksdrehung steigt der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer 10 an, so dass der Arbeitskolben 6 dazu gebracht wird, sich nach links zu bewegen, und das Sektorzahnrad 14 dazu gebracht wird, sich gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Unter normalen Lenkbedingungen wird das zweite Ventil 38, das der Zahnradkammer 15 zugewandt ist, geöffnet und das erste Ventil 36, das der ersten Hydraulikkammer 8 zugewandt ist, wird geschlossen, in einem Zustand, der zu dem in 2A und 2B gezeigten Zustand umgekehrt ist. Wenn auf das Lenkrad ein großer Lenkantrieb aufgebracht wird, presst der Arbeitskolben 6 den Federstift 62 des ersten Ventils 36 in der ersten Hydraulikkammer 8, um den Tauchkolben 48 so zu pressen, dass er sich zum unteren Teil des Ventilkörpers 40 bewegt. Der Ventilteil 48c des Tauchkolbens 48 wird mit dem Ventilsitz 56a des Führungselements 56 außer Kontakt gebracht, um das erste Ventil 36 zu öffnen. In diesem Zustand wird der höhere Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer 10 über das zweite Ventil 38, den Verbindungsdurchgang 74 und das erste Ventil 36 zur ersten Hydraulikkammer 8 geliefert. Somit wird der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer 10 gesenkt, um das Unterstützungsdrehmoment zu verringern. Dies verhindert die Beschädigung des Verbindungsmechanismus des Lenksystems und die Erzeugung eines Drehmoments an der Achse der Sektorwelle.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Ventile 36, 38 eine einfache Struktur auf, die eine Verkleinerung der Ventile 36, 38 ermöglicht. Das Verändern des Lenkgehäuses 2 und das gemeinsame Nutzen der anderen Elemente genügt, um sowohl eine integrierte Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer als auch eine integrierte Servolenkvorrichtung ohne Hubbegrenzer bereitzustellen. Dies verringert eine Kostensteigerung von einer integrierten Servolenkvorrichtung ohne Hubbegrenzer zu einer integrierten Servolenkvorrichtung mit Hubbegrenzer. In den Ventilen 36, 38 werden die Ventilteile 48c, 50c der Tauchkolben 48, 50 durch Federn 52, 54 auf die Ventilsitze 56a, 58a der Führungselemente 56, 58 gepresst, was den Austritt von Hydraulikfluid verhindert. Außerdem wird in einem Ventil, das einer der Hydraulikkammern mit einem niedrigeren Hydraulikdruck zugewandt ist, ein höherer Hydraulikdruck auf die Unterseite des zugehörigen Tauchkolbens des Ventils aufgebracht, was eine zuverlässige Fluidabdichtung sicherstellt. Wenn das System in einem Kraftfahrzeug montiert ist, kann die Betätigung des Hubbegrenzers so eingestellt werden, dass der Hubbegrenzer in einem Zustand wirksam ist, in dem ein Lenkradwinkel die durch den Lenkanschlag festgelegte Position erreicht oder im Begriff ist, diese zu erreichen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ventilteile 48c, 50c der Tauchkolben 48, 50, die so gedrückt werden, dass sie mit den Ventilsitzen 56a, 58a der Führungselemente 56, 58 in Kontakt stehen, flach ausgebildet. Diese Struktur ist bei der Fluidabdichtung bevorzugt. Alternativ können die Ventilteile 48c, 50c zu einer Kugelform ausgebildet werden. Diese Struktur stellt eine Fluidabdichtung sicher, selbst wenn die Tauchkolben 48, 50 schräggestellt sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Federstifte 62, 64 vorgesehen, damit sie mit dem Arbeitskolben 6 und dem Sektorzahnrad 14 in Kontakt stehen. Wenn kein Bedarf zum Einstellen der relativen Abstände zwischen den Tauchkolben 48, 50 und dem Arbeitskolben 6 oder dem Sektorzahnrad 14 besteht, können die Tauchkolben 48, 50 und Federstifte 62, 64 einstückig ausgebildet werden.
Mit Bezug nun auf 3 ist eine integrierte Servolenkvorrichtung mit einem Hubbegrenzer gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die integrierte Servolenkvorrichtung weist dieselbe Grundstruktur wie im ersten Ausführungsbeispiel auf. Es bestehen Unterschiede in der Anordnung eines Paars von Ventilen, einschließlich eines ersten Ventils 36 und eines zweiten Ventils 38, die als Hubbegrenzer dienen, und in Zubehöränderungen wie z. B. der Anordnung des Verbindungsdurchgangs 74. Dieselben Elemente wie im ersten Ausführungsbeispiel sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Im zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich das erste Ventil 36 im unteren Abschnitt 4a des Lenkgehäuses 2 wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels. Das erste Ventil 36 befindet sich tatsächlich in einem Teil des unteren Abschnitts 4a, der von der Zahnradkammer 15 weit entfernt ist. Das zweite Ventil 38 befindet sich im Ventilgehäuse 24 und eine Längsachse ist bezüglich einer Achse O1 der Flanschwelle 26 und Schneckenwelle 22 geneigt, wie in 3 gezeigt. Der Verbindungsdurchgang 74, der das erste Ventil 36 und das zweite Ventil 38 in Verbindung bringt, ist im Lenkgehäuse 2 und Ventilgehäuse 24 ausgebildet. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist dieselbe wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zweite Ventil 38, das sich im Ventilgehäuse 24 befindet, schräggestellt. Dies ermöglicht die Verkleinerung des Ventilgehäuses 24 oder der ganzen Vorrichtung. Alternativ kann das zweite Ventil 38 wie im Fall des ersten Ventils 36 ohne Schrägstellung parallel zur Achse O1 angeordnet werden.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Arbeitskolben 6 dazu ausgelegt, sich entlang eines geraden Weges innerhalb des Lenkgehäuses 2 zu bewegen. Alternativ kann der Weg des Arbeitskolbens 6, das heißt die Form des Zylinderabschnitts 4 des Lenkgehäuses 2, zu einer anderen Form ausgebildet werden, wie z. B. ein Teil einer Ringform, nämlich eine gekrümmte zylindrische Form, wobei die Längsbewegung des Arbeitskolbens 6 eine Drehbewegung anzeigt. Außerdem kann die Drehbewegung des Arbeitskolbens 6 dieselbe Achse aufweisen wie die Antriebswelle. In dieser Struktur sind der erste und der zweite Bewegungsübertragungsmechanismus dazu ausgelegt, zur Übertragung einer Dreh- in eine Drehbewegung zu dienen.
Zusammenfassend umfasst eine integrierte Servolenkvorrichtung einen Hubbegrenzer. Ein Kolben legt zwei Hydraulikkammern in einem Gehäuse fest. Ein Verbindungsdurchgang, ein erstes Ventil, das zwischen der ersten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang angeordnet ist, und ein zweites Ventil, das zwischen der zweiten Hydraulikkammer und dem Verbindungsdurchgang angeordnet ist, sind zusätzlich zu einem Hydraulikkreis zum Liefern von Hydraulikfluid zu den zwei Hydraulikkammern vorgesehen, um als Hubbegrenzer zu dienen. Die zwei Ventile umfassen jeweils einen Ventilkörper mit einer Bohrung, der als Ventilsitz dient, einen Tauchkolben, der verschiebbar in die Bohrung des Ventilkörpers eingesetzt ist und als Ventilelement dient, und eine Feder, die an der Unterseite der Bohrung des Ventilkörpers angeordnet ist und den Tauchkolben so vorspannt, dass er mit dem Ventilkörper in Kontakt steht.
Obwohl das vorangehende eine Beschreibung der von der Erfindung ausgeführten bevorzugten Ausführungsbeispiele ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die hierin gezeigten und beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele begrenzt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich oder Gedanken dieser Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Integrierte Servolenkvorrichtung mit: einem Gehäuse (1); einer Antriebswelle (26) zur Verbindung mit einem Lenkrad zur Drehung mit diesem; einem Kolben (6), der im Gehäuse (1) für eine Längsbewegung montiert ist und ein Paar von Hydraulikkammern (8, 10), einschließlich einer ersten Hydraulikkammer (8) und einer zweiten Hydraulikkammer (10), in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse (1) festlegt; einem ersten Bewegungsübertragungsmechanismus (18, 20, 22), der die Antriebswelle (26) und den Kolben (6) koppelt, zur Übertragung zwischen einer Drehbewegung der Antriebswelle (26) und einer Längsbewegung des Kolbens (6); einem Regelventil (34), das zwischen einer Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Hydraulikkammern (8, 10) angeordnet ist, zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jeder der ersten Hydraulikkammer (8) und der zweiten Hydraulikkammer (10); einem zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus (12, 14), der den Kolben (6) und ein lenkbares Rad koppelt, zur Übertragung zwischen einer Längsbewegung des Kolbens (6) und einer Schwenkbewegung des lenkbaren Rades; einem Verbindungsdurchgang (74); einem ersten Ventil (36), das zwischen der ersten Hydraulikkammer (8) und dem Verbindungsdurchgang (74) zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der ersten Hydraulikkammer (8) größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens (6) größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der ersten Hydraulikkammer (8) ist, angeordnet ist; und einem zweiten Ventil (38), das zwischen der zweiten Hydraulikkammer (10) und dem Verbindungsdurchgang (74) zur Fluidverbindung zwischen diesen, während der Hydraulikdruck in der zweiten Hydraulikkammer (10) größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellendruck ist und während die Verschiebung des Kolbens (6) größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenabstand in einer Richtung zum Verringern der Volumenkapazität der zweiten Hydraulikkammer (10) ist, angeordnet ist, wobei das Gehäuse (1) umfasst: ein Ventilgehäuse (24), das das Regelventil (34) aufnimmt; und ein Lenkgehäuse (2) mit: einem unteren Abschnitt (4a); und einem Zylinderabschnitt (4), dessen eines Längsende mit dem Ventilgehäuse (24) versperrt ist und dessen anderes Längsende mit dem unteren Abschnitt (4a) versperrt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Ventil (26) im unteren Abschnitt (4a) des Lenkgehäuses (2) befindet.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das zweite Ventil (38) im Ventilgehäuse (24) befindet.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das zweite Ventil (38) eine Längsachse umfasst, die bezüglich einer Längsachse der Antriebswelle (26) geneigt ist.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei der zweite Bewegungsübertragungsmechanismus (12, 14) umfasst: eine Zahnstange (12), die mit dem Kolben (6) zur Bewegung mit diesem gekoppelt ist; und ein Sektorzahnrad (14), das mit der Zahnstange (12) in Eingriff steht und mit dem lenkbaren Rad verbunden ist, zur Übertragung zwischen der Bewegung der Zahnstange (12) und der Schwenkbewegung des lenkbaren Rades.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Hydraulikkammer (10) eine teilweise Hydraulikkammer (11) auf der Kolbenseite, die dem Kolben (6) zugewandt ist, und eine Zahnradkammer (15), die das Sektorzahnrad (14) aufnimmt, umfasst.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das zweite Ventil (38) der Zahnradkammer (15) zugewandt ist.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Ventil (36) und das zweite Ventil (38) jeweils umfassen: einen Ventilkörper (40; 42), der an einer Wand des Gehäuses (1) angebracht ist und einen Teil, der eine Bohrung festlegt, die einer zugehörigen der zwei Hydraulikkammern (8; 10) zugewandt ist, und einen Teil, der einen Ventilsitz (56a, 58a) festlegt, aufweist; einen Tauchkolben (48; 50), der verschiebbar in die Bohrung des Ventilkörpers (40; 42) eingesetzt ist und einen Teil aufweist, der einen Ventilteil (48c; 50c) festlegt; eine Feder (52; 54), die in der Bohrung des Ventilkörpers (40; 42) angeordnet ist und den Tauchkolben (48; 50) in Richtung des Ventilsitzes (56a; 58a) vorspannt; und wobei der Ventilteil (48c; 50c) des Tauchkolbens (48; 50) und der Ventilsitz (56a, 58a) des Ventilkörpers (40; 42) einen Zustand, in dem sie zur Fluidtrennung miteinander in Kontakt stehen, und einen Zustand, in dem sie zur Fluidverbindung zwischen dem Verbindungsdurchgang (74) und der zugehörigen Hydraulikkammer (8; 10) miteinander außer Kontakt stehen, aufweisen.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Tauchkolben (48) des ersten Ventils (36) einen Kontaktteil aufweist, um mit dem Kolben (6) in Kontakt zu stehen, so dass er dazu gebracht wird, sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Vorspannung der Feder (52) zu bewegen und das erste Ventil (36) zu öffnen.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Tauchkolben (48) des ersten Ventils (36) umfasst: einen Tauchkolben-Hauptkörper (48); und einen Federstift (62), der verschiebbar in den Tauchkolben-Hauptkörper (48) eingesetzt ist und den Kontaktteil aufweist, um einen relativen Abstand zwischen dem Kolben (6) und dem Kontaktteil einzustellen.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Tauchkolben (50) des zweiten Ventils (38) einen Kontaktteil aufweist, um mit dem Kolben (6) in Kontakt zu stehen, so dass er dazu gebracht wird, sich in einer Richtung entgegengesetzt zur Vorspannung der Feder (54) zu bewegen und das zweite Ventil (38) zu öffnen.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Tauchkolben (50) des zweiten Ventils (38) umfasst: einen Tauchkolben-Hauptkörper (50); und einen Federstift (64), der verschiebbar in den Tauchkolben-Hauptkörper (50) eingesetzt ist und den Kontaktteil aufweist, um einen relativen Abstand zwischen dem Kolben (6) und dem Kontaktteil einzustellen.
Integrierte Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 mit: einer Schneckenwelle (22); und einem Torsionsstab (28), der die Antriebswelle (26) und die Schneckenwelle (22) koppelt, wobei der Kolben (6) für eine Längsbewegung zwischen der Schneckenwelle (22) und einer Wand des Gehäuses (1) angeordnet ist und das Paar von Hydraulikkammern (8, 10), einschließlich der ersten Hydraulikkammer (8) und der zweiten Hydraulikkammer (10), in Zusammenwirkung mit dem Gehäuse (1) festlegt, wobei sich die zweite Hydraulikkammer (10) auf einer Seite des Kolbens (6) und näher an der Antriebswelle (26) befindet und sich die erste Hydraulikkammer (8) auf der anderen Seite des Kolbens (6) befindet; wobei der erste Bewegungsübertragungsmechanismus ein Kugelumlaufmechanismus (18, 20, 22) ist, der die Schneckenwelle (22) und den Kolben (6) koppelt, zur Umwandlung zwischen einer Drehbewegung der Schneckenwelle (22) und einer Längsbewegung des Kolbens (6); wobei die integrierte Servolenkvorrichtung ein Paar von Fluiddurchgängen umfasst, einschließlich eines ersten Fluiddurchgangs (2b, 24c, 32a) in Fluidverbin dung mit der ersten Hydraulikkammer (8) und eines zweiten Fluiddurchgangs (32b) in Fluidverbindung mit der zweiten Hydraulikkammer (10); und wobei das Regelventil (34) zwischen der Hydraulikdruckquelle und dem Paar von Fluiddurchgängen (2b, 24c, 32a, 32b) angeordnet ist zum variablen Regeln der Fluidströmung zu jedem des ersten Fluiddurchgangs (2b, 24c, 32a) und des zweiten Fluiddurchgangs (32b) gemäß der Torsion des Torsionsstabs (28), die durch eine relative Winkelverschiebung zwischen der Antriebswelle (26) und der Schneckenwelle (22) festgelegt ist.