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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hilfskraftlenkungssystem
oder -vorrichtung, und/oder ein Hilfskraftlenkungs-Steuer/Regelverfahren,
und insbesondere auf ein motorbetriebenes hydraulisches Hilfskraftlenkungssystem.
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Ein
Hilfskraftlenkungssystem wird angeordnet, um eine Hilfskraft (Lenkhilfskraft)
mit einem hydraulischen Kraftzylinder durch ein Drossel- bzw. Stromventil
gemäß einer
Betätigung
eines Lenkrades zu erzeugen. Eine veröffentlichte japanische Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungs-Nr. 2002-145087 stellt ein
Hilfskraftlenkungssystem mit einem öffnenden/schließenden Magnetventil
dar, das in einer Verbindungsleitung oder Umgehungs- bzw. Bypassleitung,
die die linken und rechten Kreislaufbereiche verbindet, angeordnet
ist. Dieses Magnetventil ist ein normalerweise geöffnetes
Ventil, das einen normalen Hilfskraftlenkungsbetrieb durch Schließen der
Verbindungsleitung ermöglicht,
wenn es unter Spannung gesetzt wird, und das die Verbindungsleitung öffnet, um
eine manuelle Lenkbetätigung
zu ermöglichen,
wenn das Magnetventil nicht unter Spannung gesetzt ist.
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Jedoch
erfordert das normalerweise geöffnete
Magnetventil die ständige
Stromversorgung, um die Leitung geschlossen zu halten. Dadurch neigt
das normalerweise geöffnete
Ventil dazu, den Stromverbrauch und den durch das Magnetventil erzeugten Wärmebetrag
zu erhöhen.
Außerdem
werden Einschränkungen
beim Typ und der Form der Drähte
bei der Anordnung auferlegt und dadurch die Herstellkosten erhöht.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hilfskraftlenkungssystem
und/oder ein Verfahren, das im Stromverbrauch günstig ist, zu schaffen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 11
bzw. 16.
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Gemäß eines
Aspekts der Erfindung umfasst eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung
eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung mit:
einem hydraulischen
Kraftzylinder mit ersten und zweiten Druckkammern und einem Kolben,
der die ersten und zweiten Druckkammern unterteilt, um eine Lenkkraft
auf einem mit einem Lenkrad verbundenen Lenkmechanismus aufzubringen;
einer reversiblen Pumpe mit ersten und zweiten Auslässen, um einen
Hydraulikdruck wahlweise zur ersten Druckkammer oder zur zweiten
Druckkammer zuzuführen; einer
ersten Flüssigkeitsleitung
die den ersten Auslass der reversiblen Pumpe mit der ersten Druckkammer
des Kraftzylinders verbindet; einer zweiten Flüssigkeitsleitung die den zweiten
Auslass der reversiblen Pumpe mit der zweiten Druckkammer des Kraftzylinders
verbindet; einem Motor, der angeordnet ist, um die reversible Pumpe
in eine Vorwärtsdrehrichtung
oder eine Umkehrdrehrichtung anzutreiben; einem Lenkhilfskraftsensor
der angeordnet ist, um eine Lenkhilfskraft, die auf das Lenkrad
aufzubringen ist, erfasst; einem Motorsteuer/Regelschaltkreis, der ausgelegt
ist, um ein Motorantriebssignal zum Motor zu senden, um beim Motor
das Erzeugen des hydraulischen Drucks gemäß der Lenkhilfskraft zu bewirken;
einer Verbindungsleitung, die die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen
miteinander verbindet; einem Schließ-Ventil, das in der Verbindungsleitung angeordnet
ist und das umfasst, ein Ventilelement, das angeordnet ist, um die
Verbindungsleitung zu öffnen
und zu schließen,
einen Anker, der angeordnet ist, um das Ventilelement zu bewegen,
um die Verbindungsleitung zu öffnen
und zu schließen,
eine Spule, um den Anker anzutreiben, und ein magnetisches Element
aus magnetischem Material, das angeordnet ist, um den Anker anzuziehen,
wenn die Spule unter Strom gesetzt ist; und einen Ventil-Steuer/Regelschaltkreis,
der ausgelegt ist, um einen ersten Strom der Spule zuzuführen, um
die Verbindungsleitung durch Bewegen des Ankers zu schließen, um
einen zweiten Strom, der kleiner als der erste Strom ist, der Spule
zuzuführen,
nachdem die Verbindungsleitung geschlossen ist, und die Spule abzuschalten, um
die Verbindungsleitung zu öffnen.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung:
einen
hydraulischen Kraftzylinder mit ersten und zweiten Druckkammern
und einem Kolben, der die ersten und zweiten Druckkammern unterteilt,
um eine Lenkkraft auf einem mit einem Lenkrad verbundenen Lenkmechanismus
aufzubringen; eine reversible Pumpe mit ersten und zweiten Auslässen, um einen
Hydraulikdruck wahlweise zur ersten Druckkammer oder zur zweiten
Druckkammer zuzuführen; eine
erste Flüssigkeitsleitung,
die den ersten Auslass der reversiblen Pumpe mit der ersten Druckkammer des
Kraftzylinders verbindet; eine zweite Flüssigkeitsleitung, die den zweiten
Auslass der reversiblen Pumpe mit der zweiten Druckkammer des Kraftzylinders
verbindet; einen Motor, der angeordnet ist, um die reversible Pumpe
in eine Vorwärtsdrehrichtung oder
eine Umkehrdrehrichtung anzutreiben; einen Lenkhilfskraftsensor,
der angeordnet ist, um eine Lenkhilfskraft, die auf das Lenkrad
aufzubringen ist, erfasst; einen Motorsteuer/Regelschaltkreis, der
ausgelegt ist, um ein Motorantriebssignal zum Motor zu senden, um
beim Motor das Erzeugen des hydraulischen Drucks gemäß der Lenkhilfskraft
zu bewirken; einen Vorratstank, um eine hydraulische Flüssigkeit zu
speichern; ein erstes Rückschlagventil,
das in einer Leitung angeordnet ist, die den Vorratstank mit der
ersten Flüssigkeitsleitung
verbindet, und angeordnet ist, um den Flüssigkeitsfluss nur in eine
Richtung vom Vorratstank zur ersten Flüssigkeitsleitung zuzulassen;
ein zweites Rückschlagventil,
das in einer Leitung angeordnet ist, die den Vorratstank mit der
zweiten Flüssigkeitsleitung
verbindet, und angeordnet ist, um den Flüssigkeitsfluss nur in eine
Richtung vom Vorratstank zur zweiten Flüssigkeitsleitung zuzulassen;
eine erste Verbindungsleitung die die erste Flüssigkeitsleitung mit dem Vorratstank
verbindet; eine zweite Verbindungsleitung, die die zweite Flüssigkeitsleitung
mit dem Vorratstank verbindet; ein Schließ-Ventil, dass zwischen dem
Vorratstank und den ersten und zweiten Verbindungsleitungen angeordnet
ist, und dass umfasst, ein Ventilelement, das angeordnet ist, um
sich zwischen einer geöffneten
Position, um eine Flüssigkeitsverbindung
zwischen dem Vorratstank und den ersten und zweiten Verbindungsleitungen
herzustellen, und einer geschlossenen Position bewegt, um die Flüssigkeitsverbindung
zwischen dem Vorratstank und die ersten und zweiten Verbindungsleitungen
zu unterbrechen; einen Anker, der angeordnet ist, um das Ventilelement
zwischen den geöffneten
und geschlossenen Positionen zu bewegen; eine Spule, um den Anker anzutreiben;
ein magnetisches Element aus einem magnetischen Material, das angeordnet
ist, um den Anker anzuziehen, wenn die Spule nicht unter Strom gesetzt
ist; und einen Ventil-Steuer/Regelschaltkreis, der ausgelegt ist,
einen ersten Strom der Spule zuzuführen, um das Ventilelement
zur geschlossenen Position durch Bewegen des Ankers zu bewegen,
einen zweiten Strom, der kleiner als der erste Strom ist, zur Spule
zu senden, nachdem das Ventilelement zur geschlossenen Position
bewegt wird, und um die Spule abzuschalten, um das Ventilelement
zur geöffneten Position
zu bewegen.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung:
einen
hydraulischen Kraftzylinder mit ersten und zweiten Druckkammern,
und einem Kolben, der die ersten und zweiten Druckkammern, unterteilt,
um eine Lenkkraft auf einem mit einem Lenkrad verbundenen Lenkmechanismus
aufzubringen; eine reversible Pumpe mit ersten und zweiten Auslässen; eine Einrichtung
zum Definieren einer ersten Flüssigkeitsleitung, die
den ersten Auslass der reversiblen Pumpe mit der ersten Druckkammer
des Kraftzylinders verbindet; eine Einrichtung zum Definieren einer zweiten
Flüssigkeitsleitung,
die den zweiten Auslass der reversiblen Pumpe mit der zweiten Druckkammer des
Kraftzylinders verbindet; einen Motor, der angeordnet ist, um die
reversible Pumpe in eine Vorwärtsdrehrichtung
oder eine Umkehrdrehrichtung anzutreiben; eine Lenkhilfskraft-Erfassungseinrichtung,
die angeordnet ist, um eine Lenkhilfskraft, die auf das Lenkrad
aufzubringen ist, zu erfassen; eine Motor-Steuer/Regeleinrichtung
zum Steuern/Regeln des Motors, um den hydraulischen Druck gemäß der Lenkhilfskraft
zu erzeugen; eine Einrichtung zum Definieren einer Verbindungsleitung,
die die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen,
miteinander verbindet; ein Schließ-Ventil, das in der Verbindungsleitung
angeordnet ist und das umfasst, ein Ventilelement, das angeordnet
ist, um die Verbindungsleitung zu öffnen und zu schließen, einen
Anker, der angeordnet ist, um das Ventilelement zu bewegen, um die
Verbindungsleitung zu öffnen
und zu schließen,
eine Spule, um den Anker anzutreiben, und ein magnetisches Element
aus magnetischem Material, das angeordnet ist, um den Anker anzuziehen,
wenn die Spule unter Strom gesetzt ist; und eine Ventil-Steuer/Regeleinrichtung
zum Zuführen
eines ersten Stroms zur Spule, um die Verbindungsleitung durch Bewegen des
Ankers zu schließen,
und zum Zuführen
eines zweiten Stroms, der kleiner als der erste Strom ist, zur Spule,
nachdem die Verbindungsleitung geschlossen ist, und zum Abschalten
der Spule, um die Verbindungsleitung zu öffnen.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
beigefügten
Zeichnung. Darin zeigt:
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1 eine
Ansicht, die ein Magnetventil in einem Bereich darstellt, das in
einem Hilfskraftlenkungssystem gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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2 eine
schematische Ansicht, die das Hilfskraftlenkungssystem gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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3 ein
Ablaufdiagramm, das die Abläufe des
Hilfskraftlenkungssystems der Ausführungsform darstellt.
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4 eine
graphische Ansicht, die die Steuerung/Regelung des Stroms im Hilfskraftlenkungssystem
gemäß der Ausführungsform
darstellt.
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5 eine
graphische Ansicht, die eine magnetische Anziehungskraft bezüglich des
Hubs im Magnetventil, das in 1 dargestellt
ist, darstellt.
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6 ein.
Ablaufdiagramm, das die Abläufe des
Hilfskraftlenkungssystems der Ausführungsform darstellt, wenn
eine Fehlfunktion im Magnetventil auftritt.
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2 stellt
eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Ein Lenkrad 1 ist am oberen
Ende einer Lenkwelle angeordnet und durch die Lenkwellen 2 mit
einem Lenkmechanismus verbunden. In diesem Beispiel ist der Lenkmechanismus 7 ein
Lenkgetriebemechanismus eines Zahnstangentyps mit einem Zahnrad
Pi, das am unteren Ende der Lenkwelle 2 angeordnet ist,
und einer Zahnstange 3, die sich in seitlicher Richtung
eines Fahrzeugs erstreckt und mit dem Zahnrad Pi in Eingriff ist.
Beide Enden der Zahnstange 3 sind jeweils mit den lenkbaren
Rädern
des Fahrzeugs durch Verbindungsstangen verbunden.
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Die
Zahnstange 3 ist in einem hydraulischen Kraftzylinder 4 zum
Aufbringen einer Hilfslenkkraft zum Lenkrad 1 angeordnet.
In diesem Beispiel umfasst der hydraulische Kraftzylinder 4 einen
Kolben 5, der innerhalb des Kraftzylinders 4 gleitbeweglich
angeordnet, und mit der Zahnstange 3, die durch den Kolben 5 hindurchgeht,
verbunden ist. Der Kolben 5 teilt sich in die erste und
zweite Druckkammer 6a und 6b. Eine reversible
Pumpe 8 umfasst einen ersten Auslass, der mit einer ersten
Flüssigkeitsleitung 7a mit
der ersten Druckkammer 6a des hydraulischen Kraftzylinders 6,
und einen zweiten Auslass, der durch eine zweite Flüssigkeitsleitung 7b mit
der zweiten Druckkammer 6b des hydraulischen Kraftzylinders 4 verbunden
ist. Ein Elektromotor 9 ist mit der reversiblen Pumpe 8 verbunden
und angeordnet, um die reversible Pumpe 8 in eine Vorwärtsdrehrichtung und
eine Rückwärtsdrehrichtung
anzutreiben.
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Im
Lenkgestänge
mit der Lenkwelle 2 ist ein Lenkmomentsensor 10 (der
als Lenkmoment-Erfassungseinrichtung dient) zum Erfassen eines auf
das Lenkrad 1 durch den Kraftzylinder 4 aufzubringendes Lenkmoment
angeordnet. Eine elektronische Steuer/Regeleinheit (ECU) 11 empfängt ein
Lenkmomentsignal vom Lenkmomentsensor 10, und erzeugt ein Motorantriebssignal,
das zum Motor 9 gesendet wird, um einen hydraulischen Druck
mit dem Kraftzylinder 4 gemäß des erfassten Lenkmoments
zu erzeugen. Die Steuer/Regeleinheit 11 kann als Motorsteuer/Regeleinrichtung
zum Steuern/Regeln des Motors 9 dienen. Ein Motor-Steuerungs/Regelungsbereich,
der in der Steuer/Regeleinheit 11 angeordnet ist, ist mit dem
Motor 9 verbunden.
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Eine
Verbindungsleitung 12 ist eine Flüssigkeitsleitung, um die ersten
und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b zu
verbinden, um das Hilfskraftlenkungssystem abzuschalten. Ein erstes
Rückschlagventil 13a ist
in einem ersten Bereich (oder ersten Verbindungsleitung) 12a der
Verbindungsleitung 12 neben der ersten Flüssigkeitsleitung 7a,
und ein zweites Rückschlagventil 13b ist
in einem zweiten Bereich (oder zweiten Verbindungsleitung) 12b der Verbindungsleitung 12 neben
der zweiten Flüssigkeitsleitung 7b angeordnet.
Ein Magnetventil (oder Schließ-Ventil) 18,
das als öffnendes/schließendes Ventil
dient, kann an der Mitte der Verbindungsleitung 12 vorgesehen
werden, und ist angeordnet, um die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b direkt
zu verbinden. Im in 2 dargestellten Beispiel ist
das Magnetventil 18 in einer indirekten (oder Ablauf-)
Verbindungsleitung 15 angeordnet, die eine Mitte der Verbindungsleitung 12 zwischen
dem ersten und zweiten Rückschlagventil 13a und 13b mit
einem Vorwärtstank 14 zum
Speichern einer Hydraulikflüssigkeit
verbindet. Es sind ferner erste und zweite Zuführverbindungsleitungen 16a und 16b vorgesehen,
die sich jeweils vom Vorratstank 14 zu den ersten und zweiten
Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b erstrecken.
Ein drittes Rückschlagventil 17a ist
in der ersten Zuführverbindungsleitung 16a,
und ein viertes Rückschlagventil 17b in
der zweiten Zuführverbindungsleitung 16b angeordnet.
Wenn ein anormaler Zustand im System auftritt, wird das Magnetventil 18 geöffnet, um
die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b zusammen
mit dem Vorratstank 14 unter der Steuerung/Regelung der
Steuer/Regeleinheit 11, die als Ventilsteuer/Regeleinrichtung
dient, zu verbinden. Ein Magnetventil-Steuer/Regelbereich, der in
der Steuer/Regeleinheit 11 angeordnet ist, ist mit dem
Magnetventil 18 verbunden.
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1 stellt
die Anordnung des Magnetventils 18 dar. Das Magnetventil 18 umfasst
ein Magnetgehäuse 19,
das ein magnetisches Element aus magnetischem Material ist. Das
Ventilgehäuse 19 weist ungefähr die Form
eines Hohlzylinders auf. Das Ventilgehäuse 19 ist mit einer
sich axial erstreckenden Zentrierdurchgangsbohrung bzw. -ausnehmung
ausgebildet, die aus einem Ausnehmungs- bzw. Bohrungsbereich mit
großem
Durchmesser 19a, einem Ausnehmungs- bzw. Bohrungsbereich
mit kleinem Durchmesser 19b und einem Ausnehmungs- bzw. Bohrungsbereich
mit mittlerem Durchmesser 19c gebildet wird, die kontinuierlich
verbunden sind, um eine einzelne kontinuierliche Durchgangsbohrung
bzw. -ausnehmung zu bilden. Das Ventilgehäuse 19 ist ferner
mit einer sich radial erstreckenden Verbindungsöffnung 20 ausgebildet,
die den ersten Bereich 12a der Verbindungsleitung 12 und
den zweiten Bereich 12b der Verbindungsleitung 12 verbindet.
Die Verbindungsöffnung 20 erstreckt
sich radial und kreuzt den großen
Durchmesserbohrungsbereich 19a rechteckig. Ein hohler zylindrischer
Sitz 21 ist im großen Durchmesserbohrungsbereich 19a des
Ventilgehäuses 19 eingepasst.
Der Sitz 21 ist mit einer sich axial erstreckenden Verbindungsöffnung 26 ausgebildet, dessen
unteres Ende durch die Verbindungsleitung 15 mit dem Vorratstank 14 verbunden
ist.
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Ein
als Ventilelement dienender Teller 22 ist im großen Durchmesserbohrungsbereich 19a axial gleitbeweglich.
Der Teller 22 kann sich axial zwischen einer geöffneten
Position, die die sich axial erstreckende Verbindungsöffnung 26 des
Sitzes 21 mit der sich radial erstreckenden Verbindungsöffnung 20 verbindet,
und einer geschlossenen Position bewegen, die die Verbindungsöffnung 26 des
Sitzes 21 schließt
und die Verbindung zwischen der sich radial erstreckenden Verbindungsöffnung 20 und
der sich axial erstreckenden Verbindungsöffnung 26 sperrt. Das
untere Ende des Tellers 22 ist ungefähr halbkugelförmig. In
der geschlossenen Position liegt das untere Ende des Tellers auf
dem oberen Ende des Sitzes 21 an, und verschließt die Verbindungsöffnung 26.
Eine sich axial erstreckende Stange 23 ist axial gleitbeweglich
im kleinen Durchmesserbohrungsbereich 19b und mittleren
Durchmesserbohrungsbereich 19c des Ventilgehäuses 19 angeordnet.
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Ein
Anker 24 ist angeordnet, um den Teller 22 axial
durch die Stange 23 hin und her zu bewegen. Eine Spule 25 ist
um den Anker 24 herum vorgesehen, und angeordnet, um den
Anker 24 anzutreiben. Das oben erwähnte Ventilgehäuse 19 ist
aus magnetischem Material hergestellt, wie zuvor erwähnt. Das Ventilgehäuse 19 umfasst
einen magnetisch hervorspringenden rohrförmigen Bereich 19d,
der nach oben (wie in 1 dargestellt) in Richtung des
Ankers, der oberhalb des Ventilgehäuses 19 angeordnet
ist, hervorspringt. In dem in 1 dargestellten Zustand
umgibt die Spule 25 den Anker 24 und zumindestens
den rohrförmigen
Bereich 19d des magnetischen Ventilgehäuses 19. Der rohrförmige Bereich 19d des
Ventilgehäuses 19 ist
durch die Spule 25 umgeben.
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Wenn
die Spannung an der Spule 25 angelegt wird, bewegt der
Anker 24 den Teller 22 durch die Stange 23 nach
unten und schließt
die Leitung zwischen den Verbindungsöffnungen 20 und 26.
Zwischen dem Anker 24 und dem Ventilgehäuse 19 sind zwei Federn
vorgesehen, die als Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Tellers 22 in
eine Richtung nach oben, weg vom Ventilgehäuse 19, dienen. Eine erste
Feder 27 ist zwischen dem Sitz 21 und dem Teller 22,
und eine zweite Feder 28 zwischen dem Ventilgehäuse 19 und
der Stange 23 angeordnet. Wenn an der Spule 25 kein
Strom angelegt ist, wird der Teller 24 nach oben zur geöffneten
Position durch die Federkräfte
der ersten und zweiten Feder 27 und 28 bewegt.
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Die
Steuer/Regeleinheit 11 ist ausgelegt, um einen ersten Strom
zur Spule zu senden, um die Verbindungsleitung durch Bewegen des
Ankers zu schließen,
wenn der Anker 24 an einer oberen Position P angeordnet
ist, um die Zufuhr des ersten Stroms zur Spule 25 für eine vorbestimmte
Zeitdauer fortzusetzen, und um einen zweiten Strom (der Spulenerregerstrom
von einem Niveau B, der niedriger als das Niveau A ist) zuzuführen, der
kleiner als der erste Strom ist, wenn der Anker 24 an einer
unteren Position Q, die am nächsten
zum Ventilgehäuse 19 und
am nächsten
zum oberen Ende des rohrförmigen Bereichs 19d des
Ventilgehäuses 19 ist,
angeordnet ist. Wenn sich der Anker 24 in der unteren Position
Q befindet, wird der Teller 22 nach unten gedrückt und auf
dem Sitz 21 angeordnet, um die Leitung zwischen den Verbindungsöffnungen 20 und 26 zu
schließen, wenn
der Anker 24 an der oberen Position Q angeordnet ist, die
am nächsten
zum Ventilgehäuse 19 ist, wie
in 1 dargestellt, verbleibt eine Aussparung oder
Abstand 29, so dass der Anker 24 keinen Kontakt
mit dem Ventilgehäuse 19 hat,
selbst an dieser Position, die am nächsten ist.
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In
dem in 2 dargestellten Beispiel ist die Steuer/Regeleinheit 11 mit
einem Stromsensor 56 verbunden, der als Magnetventil-Fehlfunktion-
oder Anormalität-Ermittlungseinrichtung
dienen kann, um den durch den Motor 9 während einer Lenkhilfstätigkeit
fließenden
elektrischen Strom zu überwachen. Wenn
eine Abnormalität
nach einer Umschaltung vom ersten Strom des Niveaus A zum zweiten
Strom des unteren Niveaus B auftritt, und das Magnetventil 18 außerstande
ist, die Verbindungsleitung wegen der Anormalität zu schließen, dann fließt das Hydrauliköl zwischen
den ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b,
und folglich wird der Motor 9 bei einer höheren Drehzahl
angetrieben, um den Mangel der Ölzufuhr
infolge der Leckage zwischen den ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b zu kompensieren.
Folglich wird dem Motor 9 ein größerer Strom zugeführt und
der erfasste tatsächliche Strom
wird größer als
ein Befehlsstrom. Dadurch kann der Stromsensor 56 eine
Fehlfunktion des Magnetventils 18 durch Überwachen
des durch den Motor 9 fließenden Stroms ermitteln. Wenn
eine Anormalität
oder Fehlfunktion im Ventil 18 ermittelt wird, führt die
Steuer/Regeleinheit 11 den ersten Strom des höheren Niveaus
A zu.
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Das
Hilfskraftlenkungssystem gemäß dieser Ausführungsform
wird wie folgt betrieben: Wenn ein Zündschalter auf AUS steht oder
wenn das Magnetventil 18 durch den auf EIN stehenden Zündschalter nicht
eingeschaltet ist; werden der Teller 22 und die Stange 23 nach
oben, wie in 1 dargestellt, durch die ersten
und zweiten Federn 27 und 28 gedrückt, und
die Verbindungsöffnung 20 und 26 offengehalten.
Dadurch kehrt die Hydraulikflüssigkeit
von der ersten Druckkammer 6a, wenn sie in dem Zustand ist,
in dem die Flüssigkeit
der ersten Kammer 6a zugeführt wird, durch das erste Rückschlagventil 13a, die
Verbindungsleitung 12, Verbindungsöffnungen 20 und 26 und
Verbindungsleitung 15 in den Vorratstank 14 zurück. Danach
fließt
die Hydraulikflüssigkeit
vom Vorratstank 14 durch das Rückschlagventil 17b und die
Verbindungsleitung 16b in die zweite Flüssigkeitsleitung 7b,
und kehrt von der zweiten Flüssigkeitsleitung 7b zur
reversiblen Pumpe 8 zurück. Wenn
das Magnetventil nicht eingeschaltet ist, befindet sich das Magnetventil 18 folglich
im geöffneten Zustand,
um die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b zu
verbinden und die freie Bewegung des Kolbens 5 zu ermöglichen.
Daher ermöglicht
dieses Hilfskraftlenkungssystem manuelle Lenkbetätigungen und ermöglicht dem
Fahrer, das Fahrzeug manuell zu lenken.
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3 stellt
einen Ventilsteuer/Regelablauf in einem normalen Modus dar, wenn
kein anormaler Zustand ermittelt ist. Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird,
wird ein Signal für
Zündung
eingeschaltet, wie in 4 dargestellt, als eine Unterbrechung zur
Steuer/Regeleinheit 11 beim Schritt S1 gesendet. Als Antwort
auf das Signal für
Zündung
eingeschaltet, setzt die Steuer/Regeleinheit 11 das Magnetventil 18 durch
Zuführen
eines Stroms von einem höheren Niveau
A unter Strom, wie in 4 dargestellt.
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Im
Magnetfeld 18 ist zu Beginn der Zufuhr des Stroms A eine
Schubkraft bzw. Druckkraft FA des Ankers 24 größer als
eine Gesamtfederkraft Fo der ersten und zweiten Federn 27 und 28 (Fo < FA). Wie in 5 dargestellt,
bewegt sich der Anker 24 daher von der oberen Position
P, an der der Anker 24 vom Ventilgehäuse 19 beabstandet
ist, zur unteren Position Q nahe dem Ventilgehäuse 19. Dadurch werden der
Teller 22 und die Stange 23 gegen die Federkräfte der
ersten und zweiten Federn 27 und 28 nach unten
gedrückt,
und der Teller 22 verschließt die Leitung zwischen den
Verbindungsöffnungen 20 und 26.
Somit wird das Magnetventil 18 an der unteren Position Q
geschlossen, und die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b voneinander
abgesperrt, so dass das Hilfskraftlenkungssystem richtig funktionieren
kann, um die Lenkhilfskraft zu erzeugen.
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Wenn
der Anker 24 mit dem Ventilgehäuse aus magnetischen Material
an der unteren Position Q in Kontakt kommt, dann haftet der Anker 24 am
Ventilgehäuse 19 infolge
der Remanenz, so dass der Anker außerstande ist, um problemlos
von der unteren Position Q in Richtung der oberen Position P durch die
Federkräfte
der Federn 27 und 28 zurückzukehren, wenn die Spule 25 abgeschaltet
ist. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Aussparung oder der Abstand 29 zwischen
dem oberen Ende des rohrförmigen
Bereichs 19b des Ventilgehäuses 19 und dem Anker 24 an
der unteren Position Q, die am nächsten zum
oberen Ende des rohrförmigen
Bereichs 19d ist, ausgebildet. Die Aussparung 29 verhindert
den Kontakt zwischen dem Anker 24 und dem Ventilgehäuse 19.
Dadurch kann sich der Anker 24 problemlos von der unteren
Position Q in Richtung der oberen Position P bewegen, wenn die Spule 25 ausgeschaltet
ist. Somit kann das Magnetventil 18 schnell auf einen abgeschalteten
Betrieb reagieren.
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Beim
Schritt S3 startet die ECU 11 einen internen Zeitschalter
zum Messen eines Zeitintervalls vom Start der Zufuhr des Stroms
A zum Magnetventil 18. Der interne Zeitschalter ist ein
Zeitschalter innerhalb der ECU 11. Beim nächsten Schritt
S4 vergleicht die ECU 11 die durch den Zeitschalter gemessene Zeit
mit einem vorbestimmten Zeitintervall C, das einem zum Schließen des
Magnetventils 18 erforderlichen Zeitbetrag bzw. Zeitgröße entspricht.
Beim Ablaufen des Zeitintervalls C vom Start der Zufuhr des Stroms
A, verringert die ECU 11 (der Ventilsteuer/Regelbereich
in der ECU 11) den Strom, der dem Magnetventil 18 zugeführt wird,
vom Stromniveau A zum Stromniveau B, der niedriger als das Niveau
A ist, beim Schritt S5. Das vorbestimmte Zeitintervall C kann experimentell
durch Messen des Betrags der erforderlichen Zeit bestimmt werden,
um eine Schließbetätigung des
Ventils zu beenden. Somit setzt das Hilfskraftlenkungssystem gemäß dieser Ausführungsform
die Zufuhr des Stroms A nur während
des Ventilbetriebs fort, um den Teller 22 von der geöffneten
Position zur geschlossenen Position zu bewegen, und verringert anschließend den
dem Magnetventil 18 zugeführten Strom auf das Stromniveau B,
nachdem das Magnetventil 18 in den geschlossenen Zustand überführt wurde,
wie in 4 dargestellt.
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Im
geschlossenen Zustand, in dem der Anker 24 an der untersten
Position, die am nächsten zum
rohrförmigen
Bereich 19d des Ventilgehäuses 19 aus dem magnetischen
Material angeordnet ist, und der Teller 22 die Leitung
zwischen den Verbindungsöffnungen 20 und 26 verschließt, umgibt
die das magnetische Feld erzeugende Spule 25 den Anker 24 und
den rohrförmigen
Bereich 19d des magnetischen Ventilgehäuses 19. Dadurch wird
das magnetische Feld sowohl über
den Anker 24 als auch das Ventilgehäuse 19 aus dem magnetischen
Material erzeugt, und die den Anker 24 anziehende Kraft wird
erhöht. 5 stellt
die magnetische Anziehungskraft, die den Anker 24 anzieht,
bezüglich
der Position des Ankers 24 im Fall des größeren Stroms A
und des niedrigeren Stroms B dar. Wie in 5 dargestellt,
nimmt die Anziehungskraft stark zu, da sich der Anker 24 abwärts bewegt
und sich dem Ventilgehäuse 19 nähert. Daher
kann das Magnetventil 18 eine Anziehungskraft von einem
ausreichenden Niveau mit dem niedrigeren Strom B erzeugen, und den
Anker 24 in der untersten Position Q mit dem niedrigeren
Strom B halten. Somit kann das Hilfskraftlenkungssystem das Magnetventil 18 nur
mit dem niedrigeren Strom B im geschlossenen Zustand halten, und
dadurch den Stromverbrauch reduzieren. Z.B. beträgt der Strom A 1 A und der
Strom B 0,6 A. In diesem Fall wird der Strom durch den Betrag von 0,4
A reduziert. Außerdem
ist das Ventilgehäuse 19 aus
magnetischem Material hergestellt. Dadurch erfordert das Hilfskraftlenkungssystem
gemäß dieser Ausführungsform
kein zusätzliches,
getrenntes magnetisches Element, und vereinfacht die Anordnung.
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Wenn
sich der Anker 24 vom oberen Punkt P zum unteren Punkt
Q abwärts
bewegt, werden die Stange 23 und der Teller 22 durch
den Anker 24 nach unten gedrückt. Dadurch werden die ersten
und zweiten Federn 27 und 28 zusammengedrückt, und
die Gesamtkraft der Federn 27 und 28 wird von
Fo im nichtzusammengedrückten
Zustand auf F1 im zusammengedrückten
Zustand erhöht.
Gegen diese Federkraft erzeugt die Spule 25 eine Schubkraft
FB am Punkt Q im Fall des Stroms B, die kleiner als eine Schubkraft
FA im Fall des Stroms A am Punkt R in 5 ist. Jedoch
hält das
Hilfskraftlenkungssystem dieser Ausführungsform die Schubkraft FB
größer als die
Federkraft F1 bei (F1 < FB).
Das Magnetventil 18 wird im geschlossenen Zustand solange
gehalten, bis die Schubkraft FB größer als die Federkraft F1 ist (F1 < FB). Somit kann
das Hilfskraftlenkungssystem dieser Ausführungsform den Stromverbrauch
um den Betrag verringern, der durch die Differenz zwischen dem Strom
A und dem Strom B festgelegt ist.
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Wenn
der Zündschalter
ausgeschaltet ist, wird ein Zündungs-AUS-Signal
als eine Unterbrechung der ECU 11 beim Schritt S6 eingegeben.
Nach Empfang des Zündungs-AUS-Signals,
sperrt die ECU 11 die Zufuhr des Stroms B zur Spule 25.
Dadurch bewegen sich der Teller 22 und die Stange 23 zusammen
mit dem Anker 24 durch die Federkräfte der ersten und zweiten
Federn 27 und 28 nach oben, und das Magnetventil 18 wird
in den geöffneten
Zustand gebracht, das eine manuelle Lenkbetätigung zulässt.
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Im
Fall eines anormalen Zustands wird die Spule 25 abgeschaltet,
und dadurch wird der Anker 24 in die Aufwärtsrichtung,
weg vom Ventilgehäuse 19,
durch die Federkraft der ersten und zweiten Federn 27 und 28 bewegt.
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Dadurch öffnet das
Magnetventil 18 die Verbindungsleitung und ermöglicht die
manuelle Lenkbetätigung.
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6 stellt
ein praktisches Beispiel dieser Ausführungsform dar, in dem das
Hilfskraftlenkungssystem richtig funktionieren kann, auch wenn eine Fehlfunktion
im Magnetventil 18 auftritt.
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Die
in 6 dargestellten Schritte S1 bis S5 sind im Wesentlichen
mit den Schritten S1 bis S5 von 3 identisch.
Die sich wiederholende Erläuterung für diese
Schritte wird weggelassen.
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Wenn
sich das Magnetventil 18 während der Zufuhr des Stroms
B öffnet,
kann das Magnetventil 18 außerstande sein, um zur geschlossenen
Position zurückzukehren,
weil der der Spule 25 zugeführte Strom B niedrig ist. Daher
wird das in 6 dargestellte praktische Beispiel
des Hilfskraftlenkungssystems angeordnet, um eine Ventilschließ-Fehlfunktion des
Magnetventils 18 zu ermitteln, und um wieder den größeren Strom
A der Spule 25 zuzuführen,
um das Magnetventil 18 sicher zu schließen. Wenn die Federkraft F1
größer als
die Schubkraft FB wird, nachdem die Verringerung der Stromzufuhr
auf das Niveau erfolgte, bewegt sich der Teller 22 etwas
nach oben und dadurch entweicht die Flüssigkeit durch die Verbindungsöffnungen 20 und 26 zwischen
den ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b.
Um diese Leckage zwischen den ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b auszugleichen,
wird die Drehzahl des Motors 9 und der durch den Motor 9 fließende Strom
erhöht.
Dadurch kann der oben erwähnte
Stromsensor 56 eine Fehlfunktion. im Magnetventil 18 durch Überwachen
des durch den Motor 9 fließenden Stroms ermitteln.
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Beim
Schritt S7, der auf S5 folgt, legt die ECU 11 den durch
den Stromsensor erfassten tatsächlichen
Motorstrom durch den Motor 9 fest. Danach beurteilt das Hilfskraftlenkungssystem,
dass eine Fehlfunktion oder ein anormaler Zustand im geschlossenen
Magnetventil 18 vorliegt, wenn der erfasste tatsächliche
Motorstrom größer als
ein vorbestimmter Schwellenwert D ist. Alternativ vergleicht die
ECU 11 den erfassten tatsächlichen Motorstrom mit dem
Befehlsstrom beim Schritt S7, und ermittelt die Fehlfunktion, wenn
der erfasste tatsächliche
Motorstrom größer als
der Befehlsstrom ist, durch einen Betrag, der größer als oder gleich als einem
vorbestimmten Wert ist. Wenn die Fehlfunktion ermittelt ist (die
Antwort von S8 ist JA), erhöht
das Hilfskraftlenkungssystem die Schubkraft durch Erhöhen des Stroms,
der dem Motor 9 zugeführt
wird, auf das höhere
Niveau A beim Schritt S9, um das Magnetventil 18 zu schließen. Dadurch
wird die Schubkraft auf FA, die größer als F1 ist, durch die Zufuhr
des Stroms A erhöht,
und der Teller 22 nach unten zur geschlossenen betriebssicheren
Position gedrückt.
Um in diesem Fall das Magnetventil 18 sicher in der geschlossenen
Position zu halten, setzt das Hilfskraftlenkungssystem die Zufuhr
des größeren Stroms
A fort, bis das Zündungs-AUS-Signal
beim Schritt S6, der auf S9 folgt, empfangen wird.
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Es
ist möglich,
eine Fehlfunktion des Magnetventils 18 auf verschiedene
andere Arten zu ermitteln. Z.B. ist es möglich, eine Magnetventil-Fehlfunktion
durch Überwachen
der Fortsetzung des Antriebszustands des Motors 9 und des
durch den Drehmomentsensor 10 erfassten Lenkmoments zu ermitteln.
In diesem Fall entscheidet das System, dass es eine Fehlfunktion
gibt, wenn der Antriebszustand des Motors 9 für eine Dauer
fortgesetzt wird, die länger
oder gleich einem vorbestimmten Zeitbetrag ist, und zur gleichen
Zeit das durch den Drehmomentsensor 10 erfasste Lenkmoment
größer als
oder gleich einem vorbestimmten Niveau ist. Wenn der Motor 9 für eine längere Zeit
kontinuierlich angetrieben wird, bleibt das erfasste Lenkmoment
normalerweise wegen der Erzeugung einer Lenkhilfskraft niedrig.
Wenn jedoch das Magnetventil 18 außerstande ist, die Verbindungsleitung
ausreichend zu schließen,
ist das Hilfskraftlenkungssystem nicht in der Lage, eine ausreichende
Lenkhilfskraft zu erzeugen und das erfasste Lenkmoment wird größer als oder
gleich dem vorbestimmten Niveau trotz der Fortsetzung des Motorantriebsbetriebs.
Wenn das erfasste Lenkmoment größer als
oder gleich dem vorbestimmten Niveau trotz der Fortsetzung des Motorantriebbetriebs
ist, kann dadurch das System beurteilen, dass sich das Magnetventil 18 in
einem anormalen Zustand befindet. Wenn eine Magnetventil-Schließfehlfunktion
auf diese Weise ermittelt wird, erhöht das Hilfskraftlenkungssystem
den dem Motor 9 zugeführten
Strom vom Niveau B auf das Niveau A, wie im Ablauf von S9, und dadurch
wird das System wieder in den Normalzustand eingesetzt, um zum korrekten
Erzeugen der Lenkhilfskraft fähig
zu sein.
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Im
in 1 dargestellten Beispiel ist es optional, ein
Magnetelement separat vom Ventilgehäuse 19 vorzusehen.
Außerdem
ist es optional, die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b nur
zusammen durch die Verbindungsleitung 12 zu verbinden,
anstatt den Vorratstank 14 als eine Komponente zu verwenden,
durch die die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a und 7b verbunden
sind.
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Diese
Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-301081,
eingereicht am 15.10.2004. Der gesamte Inhalt dieser japanischen
Patentanmeldung Nr. 2004-301081
wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender
Anmeldung gemacht.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung gemäß der bestimmten
Ausführungsformen
beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt. Abänderungen
und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den
Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Der Schutzumfang der
Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert.
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Zusammenfassend
kann folgendes festgehalten werden:
Eine Hilfskraftlenkungsvorrichtung
umfasst einen hydraulischen Kraftzylinder 4, eine reversible
Pumpe 8 mit einem ersten Auslass, der mit einer ersten
Druckkammer 6a des Kraftzylinders 4 durch eine
erste Flüssigkeitsleitung 7a,
und einem zweiten Auslass, der mit einer zweiten Druckkammer 6b des
Kraftzylinders 4 durch eine zweite Flüssigkeitsleitung 7b verbunden
ist, und einen Motor 9 zum Antreiben der Pumpe. Ein Steuergerät bzw. -einrichtung
steuert/regelt den Motor gemäß einer
erfassten Lenkkraft. Desweiteren ist eine Verbindungsleitung 12,
die die ersten und zweiten Flüssigkeitsleitungen 7a, 7b miteinander
verbindet, und ein Schließ-Ventil 18,
das in der Verbindungsleitung 12 angeordnet ist, vorgesehen. Die
Steuer/Regeleinrichtung 11 führt einen ersten Strom einer
Spule 25 des Schließ-Ventils 18 zu,
um die Verbindungsleitung 12 durch Bewegen eines Ankers 24 zu
schließen,
führt einen
zweiten Strom, der kleiner als der erste Strom ist, der Spule 25 zu,
nachdem die Verbindungsleitung 12 geschlossen ist, und schaltet
die Spule 25 ab, um die Verbindungsleitung 12 zu öffnen.
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- 1
- Lenkrad
- 2
- Lenkwelle
- 3
- Zahnstange
- 4,
6
- Hydraulischer
Kraftzylinder
- 5
- Kolben
- 6a
- Erste
Druckkammer
- 6b
- Zweite
Druckkammer
- 7
- Lenkmechanismus
- 7a
- Erste
Flüssigkeitsleitung
- 7b
- Zweite
Flüssigkeitsleitung
- 8
- Reversible
Pumpe
- 9
- Elektromotor
- 10
- Lenkmomentsensor
- 11
- Elektronische
Steuer/Regeleinheit (ECU)
- 12
- Verbindungsleitung
- 12a
- Erster
Bereich
- 12b
- Zweiter
Bereich
- 13a
- Erstes
Rückschlagventil
- 13b
- Zweites
Rückschlagventil
- 14
- Vorratstank
- 15
- Indirekte
(Ablauf-)Verbindungsleitung
- 16a
- Erste
Zuführverbindungsleitung
- 16b
- Zweite
Zuführverbindungsleitung
- 17a
- Drittes
Rückschlagventil
- 17b
- Viertes
Rückschlagventil
- 18
- Magnetventil/Schließventil
- 19
- Ventilgehäuse
- 19a
- Ausnehmungs-
bzw. Bohrungsbereich mit großem
-
- Durchmesser
- 19b
- Ausnehmungs-
bzw. Bohrungsbereich mit kleinem
-
- Durchmesser
- 19c
- Ausnehmungs-
bzw. Bohrungsbereich mit mittlerem
-
- Durchmesser
- 19d
- Magnetischer
vorspringender rohrförmiger Bereich
- 20
- Verbindungsöffnung
- 21
- Sitz
- 22
- Teller
- 23
- Stange
- 24
- Anker
- 25
- Spule
- 26
- Verbindungsöffnung
- 27
- Erste
Feder
- 28
- Zweite
Feder
- 29
- Aussparung
bzw. Abstand
- 56
- Stromsensor