DE112016005332T5

DE112016005332T5 - Hydraulisch unterstütztes lenksystem

Info

Publication number: DE112016005332T5
Application number: DE112016005332.0T
Authority: DE
Inventors: Amine Nhila
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2003-01-02
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-08-02
Also published as: US20160086276A1; AU2003300123A8; AU2003300123A1; WO2004061618A3; EP1581851A2; WO2004061618A2; WO2017087756A1; US8548892B2; GB2414835A; US20090171829A1; GB0513557D0; US20050171895A1

Abstract

Ein hydraulisch unterstütztes Lenksystem umfasst ein Lenkgetriebe, das mit einem Lenkrad und mit einem Satz lenkbarer Räder wirkungsmäßig verbunden ist, um als Reaktion auf eine Drehung des Lenkrads ein Drehen der lenkbaren Räder zu bewirken. Ein Hydraulikmotor ist mit dem Satz lenkbarer Räder wirkungsmäßig verbunden, um das Drehen der lenkbaren Räder zu unterstützen. Eine Pumpe ist mit dem Hydraulikmotor strömungsmäßig verbunden, um über einen Strömungsweg von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor dem Hydraulikmotor einen Fluidstrom zuzuführen. Der Strömungsweg von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor ist frei von einem Lenksteuerungsdrehventil. Eine Drucksteuerungsvorrichtung überwacht einen Hydraulikfluiddruck im Hydraulikmotor und stellt ihn ein. Die Drucksteuerungsvorrichtung stellt den Hydraulikfluiddruck im Hydraulikmotor durch Steuerung der Pumpendrehzahl oder der Pumpenverdrängung ein. Eine Richtungssteuerungsvorrichtung steuert die Richtung des Hydraulikfluidstroms zum Hydraulikmotor.

Description

Verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der US-Patentanmeldung mit der Anmelde-Nr. 14/946,849, die am 20. November 2015 eingereicht wurde und hiermit in ihrer Gesamtheit zu allen Zwecken durch Verweis aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch unterstütztes Lenksystem.
Hintergrund der Erfindung
Bei einer bekannten Servolenkung ist ein Lenkrad mechanisch mit einem Lenkgetriebe verbunden. Das Lenkgetriebe weist ein Lenksteuerungsdrehventil auf, in dem ein Ventileinsatz und eine koaxiale Ventilhülse relativ zueinander drehbar sind. Eine Drehbewegung des Lenkrads wird über ein mechanisches Gestänge auf das Lenksteuerungsdrehventil des Lenkgetriebes übertragen. Als Reaktion darauf drehen sich der Ventileinsatz und die Ventilhülse relativ zueinander, um von einer Pumpe bereitgestelltes Hydraulikfluid zu Kammern in einem Hydraulikmotor hin und von diesen weg zu leiten.
Eine Relativbewegung des Ventileinsatzes und der Ventilhülse in einer Drehrichtung leitet Hochdruckfluid von der Pumpe durch das Lenkungssteuerventil in eine erste Kammer des Hydraulikmotors und leitet Fluid von einer zweiten Kammer des Hydraulikmotors durch das Lenkungssteuerventil weg zu einem Behälter. Als Reaktion auf die Fluidströme bewegt sich ein zwischen den Kammern im Hydraulikmotor angeordneter Kolben in einer ersten axialen Richtung, um das Drehen bzw. Einschlagen lenkbarer Fahrzeugräder in eine Richtung zu unterstützen. Eine Relativbewegung des Ventileinsatzes und der Ventilhülse in entgegengesetzter Drehrichtung leitet Hochdruckfluid von der Pumpe durch das Lenkungssteuerventil in die zweite Kammer des Hydraulikmotors und leitet Fluid von der ersten Kammer des Hydraulikmotors durch das Lenkungssteuerventil weg zum Behälter. Als Reaktion auf die Fluidströme bewegt sich der Kolben im Hydraulikmotor in einer zweiten, entgegengesetzten axialen Richtung, um das Drehen bzw. Einschlagen der lenkbaren Fahrzeugräder in eine entgegengesetzte Richtung zu unterstützen.
Wenn sich der Ventileinsatz und die Ventilhülse des Lenksteuerdrehventils relativ zueinander drehen, werden Fluidströmungsdurchgänge zwischen im Ventileinsatz und in der Ventilhülse gebildeten Stegen geöffnet und geschlossen. Da das Lenksteuerungsdrehventil mechanisch mit dem Lenkrad gekoppelt ist, werden durch verhältnismäßig kleine und/oder langsame Drehbewegungen des Lenkrads unterschiedliche Fluidströmungsdurchgänge teilweise geöffnet bzw. teilweise geschlossen, jedoch nicht vollständig geöffnet bzw. vollständig geschlossen. Eine Fluidströmung durch das Ventil wird somit durch die teilweise offenen bzw. teilweise geschlossenen Fluidströmungsdurchgänge eingeschränkt oder gedrosselt. Folglich steuert das Lenksteuerdrehventil im Lenkgetriebe Änderungen der axialen Richtung, in der sich der Kolben des Hydraulikmotors bewegt, sowie Änderungen des Drucks in den entgegengesetzten Kammern des Hydraulikmotors, jedoch auf Kosten von Energieverlusten der Servolenkung aufgrund der Drosselung der Fluidströme.
Kurzfassung der Erfindung
Bei einer repräsentativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein hydraulisch unterstütztes Lenksystem zum Drehen lenkbarer Räder eines Fahrzeugs ein Lenkgetriebe, das mit einem Lenkrad und mit einem Satz lenkbarer Räder wirkungsmäßig verbunden ist, um als Reaktion auf eine Drehung des Lenkrads ein Drehen der lenkbaren Räder zu bewirken. Ein Hydraulikmotor ist mit dem Satz lenkbarer Räder wirkungsmäßig verbunden, um das Drehen der lenkbaren Räder zu unterstützen. Eine Hydraulikpumpe ist mit dem Hydraulikmotor strömungsmäßig verbunden, um über einen Strömungsweg von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor dem Hydraulikmotor einen Strom eines unter Druck stehenden Fluids zuzuführen. Der Strömungsweg von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor ist frei von einem Lenksteuerungsdrehventil. Eine Drucksteuerungsvorrichtung überwacht einen Hydraulikfluiddruck im Hydraulikmotor und stellt ihn ein. Die Drucksteuerungsvorrichtung stellt den Hydraulikfluiddruck im Hydraulikmotor durch Steuerung der Pumpendrehzahl oder der Pumpenverdrängung ein. Eine Richtungssteuerungsvorrichtung steuert die Richtung des Hydraulikfluidstroms zum Hydraulikmotor.
Figurenliste
Die vorstehenden und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich; darin zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Lenksystems, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebaut ist; und
2 eine schematische Ansicht eines Lenksystems, das gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gebaut ist.

Ausführliche Beschreibung von Ausführungsformen
In 1 ist ein hydraulisch unterstütztes Lenksystem 10 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung für ein nicht gezeigtes Fahrzeug dargestellt. Das hydraulisch unterstützte Lenksystem 10 umfasst ein hydraulisches Servolenkgetriebe 12, das mit einem von Hand drehbaren Fahrzeuglenkrad 14 wirkungsmäßig verbunden ist. Das Lenkgetriebe 12 ist ferner mit einem Satz 16 lenkbarer Fahrzeugräder 18 und 20 wirkungsmäßig verbunden. Das Lenkgetriebe 12 weist einen hydraulischen Stellantrieb bzw. Hydraulikmotor 24 auf. Das Fahrzeuglenkrad 14 ist über eine drehbare Lenksäulenbaugruppe 26 mit dem Lenkgetriebe 12 verbunden.
Eine Pumpe 28 führt dem Lenkgetriebe 12 über ein Wegeventil 22 unter Druck stehendes Hydraulikfluid aus einem Fluidbehälter 30 zu. Die Pumpe 28 kann eine Pumpe mit variabler Drehzahl und/oder eine Verstellpumpe sein, wie etwa eine Kolbenpumpe mit Taumelscheibe. Ein Fluidauslass 32 der Pumpe 28 ist über eine Fluidzuleitung 36 strömungsmäßig mit einem Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Die Pumpe 28 wird kontinuierlich betrieben, zumindest während des Betriebs des nicht gezeigten Fahrzeugmotors.
Deshalb führt die Pumpe 28 während des Betriebs des nicht gezeigten Fahrzeugmotors kontinuierlich dem Wegeventil 22 unter Druck stehendes Fluid zu. Ein Fluidauslass 38 des Wegeventils 22 ist über eine Fluidrücklaufleitung 39 mit dem Behälter 30 strömungsmäßig verbunden bzw. steht damit in Strömungsverbindung.
Das Wegeventil 22 ist ein Dreistellungsventil. Eine der drei Stellungen ist eine „neutrale“ Stellung, die in 1 dargestellt ist. In der Neutralstellung des Wegeventils 22 wird Fluid aus der Pumpe 28 dem Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 zugeführt bzw. an diesem aufgenommen und am Fluidauslass 38 des Wegeventils zur Rückleitung bzw. Rückführung zum Behälter 30 abgeführt. In den beiden anderen Stellungen des Wegeventils 22 wird Fluid aus der Pumpe 28 durch das Wegeventil zum Lenkgetriebe 12 geleitet und Fluid aus dem Lenkgetriebe durch das Wegeventil zum Behälter 30 zurückgeführt. Das Wegeventil 22 ist ein Bauteil einer Richtungssteuervorrichtung 40, die in einer Weise arbeitet, die nachstehend näher beschrieben wird.
Das Lenkgetriebe 12 ist ein integriertes Hydraulikservolenkgetriebe, in dem der Hydraulikmotor 24 aufgenommen ist. Im Lenkgetriebe 12 können einige oder alle der mechanischen oder Strukturbauteile eines Lenksteuerungsdrehventils 42 aufgenommen sein oder nicht. Gleichgültig, ob das Lenkgetriebe 12 sämtliche, einige oder keine der mechanischen Bauteile eines Lenksteuerungsdrehventils 42 aufweist, strömt jedoch kein Fluid über oder durch das Lenksteuerungsdrehventil von der Pumpe 28 zum Hydraulikmotor 24 oder vom Hydraulikmotor zur Pumpe. Der Fluidstrom zum und vom Hydraulikmotor 24 erfolgt zur Gänze durch das Wegeventil 22, und jedweder Fluidstrom, der ansonsten zwischen dem Hydraulikmotor und dem Lenksteuerventil auftreten könnte, ist gesperrt. Wie in 1 dargestellt, sind im Lenkgetriebe 12 sämtliche Bauteile eines Lenksteuerungsdrehventils 42 aufgenommen. Das Lenksteuerungsdrehventil 42 ist als Ventil mit offener Mitte bzw. Durchflussventil gebaut.
Das Lenkgetriebe 12 weist ein Gehäuse 44 auf, das einen Hydraulikzylinder 46 bildet. Der Hydraulikzylinder 46 bildet eine innere Kammer 48, in der ein Kolben 50 aufgenommen ist. Der Kolben 50 teilt die Kammer 48 in einen ersten Kammerabschnitt 52 und einen zweiten Kammerabschnitt 54. Zusammen umfassen der Hydraulikzylinder 46 und der Kolben 50 den Hydraulikmotor 24.
Der Kolben 50 weist eine Innenfläche 56 auf, die eine Bohrung begrenzt, die sich von einem Ende axial in den Kolben erstreckt. Die Innenfläche 56 weist eine Spiralnut 58 auf. Der Kolben 50 hat ferner eine Außenfläche 60, die einen Satz Außenzähne 62 aufweist. Die Zähne 62 kämmen mit Zähnen 64 an einem Zahnbogen 66. Der Zahnbogen 66 ist an einer Abtriebswelle 68 befestigt, die sich vom Gehäuse 44 nach außen erstreckt. Die Abtriebswelle 68 ist mit einem nicht gezeigten Lenkstockhebel verbunden, der seinerseits zum Lenken des nicht gezeigten Fahrzeugs über ein Gestänge 70 mit dem Satz 16 lenkbarer Fahrzeugräder 18 und 20 verbunden ist. In dem Maße, wie sich der Kolben 50 in der Kammer 48 verschiebt, wird die Abtriebswelle 68 verdreht, um das Gestänge 70 zu betätigen, das die lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 dreht.
Das Lenksteuerungsdrehventil 42 umfasst ein erstes und ein zweites Ventilelement. Das erste Ventilelement umfasst einen drehbaren Ventileinsatz 72. Das zweite Ventilelement umfasst eine drehbare Ventilhülse 74. Der Ventileinsatz 72 befindet sich koaxial im Inneren der Ventilhülse 74 und ist relativ zur Ventilhülse begrenzt drehbar von dieser gelagert. Der Ventileinsatz ist einstückig mit einer drehbaren Eingangswelle 76 des Lenkgetriebes 12 ausgebildet.
Wie auf dem Fachgebiet ebenfalls bekannt ist, ist die Ventilhülse 74 teilweise innerhalb der Bohrung des Kolbens 50 aufgenommen. Eine Außenfläche 78 der Ventilhülse 74 weist eine Spiralnut 80 auf. In der Spiralnut 80 der Ventilhülse 74 und der Spiralnut 58 des Kolbens 50 sind Kugeln 82 aufgenommen, die sowohl die Ventilhülse und den Kolben mechanisch miteinander verbinden als auch der Ventilhülse ermöglichen, sich relativ zum Kolben zu drehen. Als Folge entsteht durch eine Drehbewegung der Ventilhülse 74 relativ zum Kolben 50 eine Axialbewegung des Kolbens im Zylinder 46. Umgekehrt bewirkt eine Axialbewegung des Kolbens 50 im Zylinder 46 eine Drehbewegung der Ventilhülse 74 relativ zum Kolben.
Das Lenksteuerungsdrehventil 42 wird von der drehbaren Lenksäulenbaugruppe 26 betätigt, die mit der Eingangswelle 76 des Lenkgetriebes 12 verbunden ist. Die drehbare Lenksäulenbaugruppe 26 wird vom Fahrzeuglenkrad 14 verdreht. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, wird eine Drehung des Fahrzeuglenkrads 14 über die Lenksäulenbaugruppe 26 auf das Lenksteuerungsdrehventil 42 übertragen, um eine Relativdrehung des Ventileinsatzes 72 und der Ventilhülse 74 zu bewirken. Bei einer Drehung des Ventileinsatzes 72 relativ zur Ventilhülse 74 wird jedoch kein Hydraulikfluid durch Nuten (nicht gezeigt) und zugehörige Durchlässe (nicht gezeigt) im Ventileinsatz bzw. in der Ventilhülse zum oder vom ersten bzw. zweiten Kammerabschnitt 52 bzw. 54 geführt. Anders ausgedrückt ist das Lenksteuerungsdrehventil 42 nicht mit dem Hydraulikmotor 24 fluidisch verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Deshalb enthält, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, der Strömungsweg von der Hydraulikpumpe 28 zum Hydraulikmotor 24 das Lenksteuerungsdrehventil 42 nicht bzw. ist von diesem frei.
Ein Endabschnitt (in 1 betrachtet links) der Ventilhülse 74 weist einen ersten und einen zweiten nicht gezeigten Ansatz auf, die in diametral entgegengesetzten, nicht gezeigten Aussparungen im Ventileinsatz 72 angeordnet sind. Nach einer Drehung des Ventileinsatzes 72 um einen Winkel zwischen 2° und 8° relativ zur Ventilhülse 74 greifen die Ansätze der Ventilhülse 74 als Reaktion auf eine Drehung des Fahrzeuglenkrads 14 in die Aussparungen im Ventileinsatz ein, um zu bewirken, dass die Ventilhülse zusammen mit dem Ventileinsatz gedreht wird. Eine solche Drehung der Ventilhülse 74 zusammen mit dem Ventileinsatz 72 bewirkt, dass sich der Kolben 50 axial in der Kammer 48 verschiebt, und ermöglicht daher ein manuelles Lenken des Fahrzeugs auch dann, wenn ein Druckverlust des Hydraulikfluids aufgetreten ist.
Wie zuvor erwähnt, leitet das Wegeventil 22 Fluid von der Pumpe 28 zum Lenkgetriebe 12 und Fluid vom Lenkgetriebe zum Behälter 30. Insbesondere weist das Wegeventil 22 eine erste Öffnung 84 und eine zweite Öffnung 86 auf, die von der ersten Öffnung beabstandet und getrennt ist. Eine erste Hydraulikmotorleitung 88 verläuft vom ersten Kammerabschnitt 52 des Hydraulikmotors 24 zur ersten Öffnung 84 des Wegeventils 22. Eine zweite Hydraulikmotorleitung 90 verläuft vom zweiten Kammerabschnitt 54 des Hydraulikmotors 24 zur zweiten Öffnung 86 des Wegeventils 22.
Wenn sich das Wegeventil 22 in seiner Neutralstellung befindet, wie in 1 gezeigt, dann ist die erste Öffnung 84 des Wegeventils mit der ersten Hydraulikmotorleitung 88 strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Gleichzeitig ist die zweite Öffnung 86 des Wegeventils mit der zweiten Hydraulikmotorleitung 90 strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Die erste und die zweite Öffnung 84 bzw. 86 des Wegeventils 22 sind über einen Durchlass 92 im Wegeventil strömungsmäßig miteinander verbunden bzw. stehen miteinander in Strömungsverbindung. Fluid im ersten bzw. zweiten Kammerabschnitt 52 bzw. 54 des Hydraulikmotors 24 kann jeweils durch den Durchlass 92 im Wegeventil 22 frei zwischen dem ersten und dem zweiten Kammerabschnitt strömen. In der Neutralstellung des Wegeventils 22 ist ferner der Fluideinlass 34 des Wegeventils über einen Durchlass 94 im Wegeventil strömungsmäßig mit dem Fluidauslass 38 des Wegeventils verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Dem Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 von der Pumpe 28 zugeführtes Fluid wird durch den Durchlass 94 zum Fluidauslass 38 des Wegeventils geleitet, von wo das Fluid über die Fluidrücklaufleitung 39 zum Behälter 30 zurückgeführt wird.
Wenn sich das Wegeventil 22 in einer nicht gezeigten ersten Betätigungsstellung befindet, dann ist die erste Öffnung 84 des Wegeventils mit der ersten Hydraulikmotorleitung 88 strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Gleichzeitig ist die zweite Öffnung 86 des Wegeventils mit der zweiten Hydraulikmotorleitung 90 strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Die erste und die zweite Öffnung 84 bzw. 86 des Wegeventils 22 sind jedoch nicht strömungsmäßig miteinander verbunden bzw. miteinander in Strömungsverbindung. Stattdessen ist die erste Öffnung 84 über einen Durchlass 96 im Wegeventil mit dem Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 strömungsmäßig verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Die zweite Öffnung 86 ist über einen Durchlass 98 im Wegeventil mit dem Fluidauslass 38 des Wegeventils 22 strömungsmäßig verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung.
In der ersten Betätigungsstellung des Wegeventils 22 wird Fluid aus der Pumpe 28 am Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 aufgenommen, durch den Durchlass 96 im Wegeventil 22 geleitet, durch die erste Öffnung 84 in die erste Hydraulikmotorleitung 88 abgeführt und dem ersten Kammerabschnitt 52 des Hydraulikmotors 24 zugeführt. In gleicher Weise wird in der ersten Betätigungsstellung des Wegeventils 22 Fluid aus dem zweiten Kammerabschnitt 54 des Hydraulikmotors 24 in die zweite Hydraulikmotorleitung 90 abgeführt, an der zweiten Öffnung 86 des Wegeventils 22 aufgenommen, durch den Durchlass 98 im Wegeventil 22 geleitet und aus dem Fluidauslass 38 des Wegeventils in die Fluidrücklaufleitung 39 zur Rückführung zum Behälter 30 abgeführt. Der Druck des dem ersten Kammerabschnitt 52 des Hydraulikmotors 24 zugeführten Fluids hilft dem bzw. unterstützt den Kolben bei der Bewegung nach rechts, wie in 1 zu sehen, wodurch ein Fahrer des nicht gezeigten Fahrzeugs dabei unterstützt wird, als Reaktion auf die Drehung des Fahrzeuglenkrads 14 durch den Fahrer eine Drehung der lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 in eine Drehrichtung hervorzurufen.
Wenn sich das Wegeventil 22 in einer nicht gezeigten zweiten Betätigungsstellung befindet, dann ist die erste Öffnung 84 des Wegeventils mit der zweiten Hydraulikmotorleitung 90 strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Gleichzeitig ist die zweite Öffnung 86 des Wegeventils mit der ersten Hydraulikmotorleitung 88 strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Die erste und die zweite Öffnung 84 bzw. 86 des Wegeventils 22 sind jedoch nicht miteinander strömungsmäßig verbunden bzw. in Strömungsverbindung. Stattdessen ist die erste Öffnung 84 über einen Durchlass 102 im Wegeventil mit dem Fluidauslass 38 des Wegeventils 22 strömungsmäßig verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Die zweite Öffnung 86 ist über einen Durchlass 100 im Wegeventil mit dem Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 strömungsmäßig verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung.
In der zweiten Betätigungsstellung des Wegeventils 22 wird Fluid aus der Pumpe 28 am Fluideinlass 34 des Wegeventils 22 aufgenommen, durch den Durchlass 100 im Wegeventil 22 geleitet, durch die zweite Öffnung 86 in die zweite Hydraulikmotorleitung 90 abgeführt und dem zweiten Kammerabschnitt 54 des Hydraulikmotors 24 zugeführt. In gleicher Weise wird in der zweiten Betätigungsstellung des Wegeventils 22 Fluid aus dem ersten Kammerabschnitt 52 des Hydraulikmotors 24 in die erste Hydraulikmotorleitung 88 abgeführt, an der ersten Öffnung 84 des Wegeventils 22 aufgenommen, durch den Durchlass 102 im Wegeventil 22 geleitet und aus dem Fluidauslass 38 des Wegeventils in die Fluidrücklaufleitung 39 zur Rückführung zum Behälter 30 abgeführt. Der Druck des dem zweiten Kammerabschnitt 54 des Hydraulikmotors 24 zugeführten Fluids hilft dem bzw. unterstützt den Kolben bei der Bewegung nach links, wie in 1 zu sehen, wodurch ein Fahrer des nicht gezeigten Fahrzeugs dabei unterstützt wird, eine Drehung der lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 in eine Drehrichtung hervorzurufen, die entgegengesetzt zur Drehrichtung ist, in die sich die lenkbaren Räder drehen, wenn sich das Wegeventil in seiner ersten Betätigungsstellung befindet.
Wie schematisch in 1 gezeigt, weist das Wegeventil 22 ein Ventilgehäuse 104 und einen Schieber 106 auf, der längs im Gehäuse beweglich ist. Eine erste Schraubenfeder 107, die an einem linken bzw. ersten Ende des Schiebers 106 angeordnet ist, spannt den Schieber im Ventilgehäuse 104 federnd in einer Längsrichtung vor (in 1 nach rechts). Eine zweite Schraubenfeder 109, die am entgegengesetzten, rechten bzw. zweiten Ende des Schiebers 106 angeordnet ist, spannt den Schieber im Ventilgehäuse 104 federnd in einer entgegengesetzten Längsrichtung vor (in 1 nach links). Der Schieber 106 ist somit von der ersten und der zweiten Schraubenfeder 107 bzw. 109 federnd in seine Neutralstellung beaufschlagt, in der der Schieber Fluid von der Pumpe 28 zum Behälter 30 zurückleitet.
Ebenfalls angrenzend an das erste Ende des Schiebers 106 arbeitet ein erster elektrisch betätigbarer Ventilstellantrieb 108, wie etwa ein Solenoid, derart, dass der Schieber entgegen der Vorspannung der linken bzw. ersten Schraubenfeder 107 im Ventilgehäuse 104 in eine von zwei entgegengesetzten Längsrichtungen (zum Beispiel in 1 nach links) bewegt wird. Angrenzend an das zweite Ende des Schiebers 106 arbeitet ein zweiter elektrisch betätigbarer Ventilstellantrieb 110, wie etwa ein Solenoid, derart, dass der Schieber entgegen der Vorspannung der rechten bzw. zweiten Schraubenfeder 109 im Ventilgehäuse 104 in die andere der beiden entgegengesetzten Längsrichtungen (zum Beispiel in 1 nach rechts) bewegt wird. Der Schieber 106 kann somit von den Ventilstellantrieben 108 bzw. 110 in die eine bzw. die andere, also in die erste bzw. die zweite Betätigungsstellung gebracht werden. Der Schieber 106 wird so betätigt, dass er sich entweder vollständig in die erste Betätigungsstellung oder vollständig in die zweite Betätigungsstellung bewegt. Wenn keiner der beiden Ventilstellantriebe 108 und 110 betätigt oder betrieben wird, bewirken die erste und die zweite Schraubenfeder 107 und 109, dass der Schieber 106 seine Neutralstellung einnimmt.
Der erste und der zweite Ventilstellantrieb 108 bzw. 110 und die erste und die zweite Schraubenfeder 107 und 109 umfassen vier Bauteile der Richtungssteuerungsvorrichtung 40, die das Wegeventil 22 aufweist. Die Richtungssteuerungsvorrichtung 40 umfasst auch einen Drehmomentsensor 112 und einen Drehpositionssensor 114, die an der Lenksäulenbaugruppe 26 und somit am Fahrzeuglenkrad 14 befestigt oder anderweitig damit wirkungsmäßig verbunden sind.
Der Drehmomentsensor 112 und der Drehpositionssensor 114 umfassen auch zwei Bauteile einer Drucksteuerungsvorrichtung 41. Die Drucksteuerungsvorrichtung 41 weist ferner einen ersten Drucksensor 116 auf, der in dem ersten Kammerabschnitt 52 des Hydraulikmotors 24 befestigt oder anderweitig damit wirkungsmäßig verbunden ist, und einen zweiten Drucksensor 118 auf, der in dem zweiten Kammerabschnitt 54 des Hydraulikmotors 24 befestigt oder anderweitig damit wirkungsmäßig verbunden ist.
Der Drehmomentsensor 112 ist über eine Stromleitung 120 elektrisch an einen Prozessor bzw. ein Steuergerät 130 angeschlossen, der bzw. das ein Bauteil sowohl der Richtungssteuerungsvorrichtung 40 als auch der Drucksteuerungsvorrichtung 41 ist. Der Drehpositionssensor 114 ist über eine Stromleitung 122 elektrisch an das Steuergerät 130 angeschlossen. Der erste Drucksensor 116 ist über eine Stromleitung 124 elektrisch an das Steuergerät 130 angeschlossen. Der zweite Drucksensor 118 ist über eine Stromleitung 126 elektrisch an das Steuergerät 130 angeschlossen. Der erste Ventilstellantrieb 108 ist über eine Stromleitung 128 elektrisch an das Steuergerät 130 angeschlossen. Der zweite Ventilstellantrieb 110 ist über eine Stromleitung 132 elektrisch an das Steuergerät 130 angeschlossen.
Das Steuergerät 130 ist über eine Stromleitung 134 auch an eine Drehzahl- und/oder Verdrängungs- bzw. Wegsteuervorrichtung 136 elektrisch angeschlossen, die die Drehzahl und/oder die Verdrängung der Pumpe 28 steuert und ein Bauteil der Drucksteuerungsvorrichtung 41 ist. Die Pumpe 28 kann beispielsweise eine von einem Elektromotor angetriebene Elektropumpe sein. Die Drehzahl des Elektromotors und somit die Drehzahl der Pumpe 28 können somit von der Steuervorrichtung 136 gesteuert werden.
Im Betrieb des hydraulisch unterstützten Lenksystems 10 liefern der Drehpositionssensor 114 und der Drehmomentsensor 112 dann, wenn a) das Fahrzeuglenkrad 14 so positioniert ist, dass sich die lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 in einem Geradeausfahrtzustand befinden und b) der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeuglenkrad nicht dreht und deshalb kein Drehmoment auf das Lenkrad aufbringt, dem Steuergerät 130 entsprechende elektrische Signale über die Stromleitungen 122 bzw. 120. Als Reaktion auf die Signale von dem Drehpositionssensor 114 und dem Drehmomentsensor 112 betätigt das Steuergerät 130 weder den ersten noch den zweiten Ventilstellantrieb 108, 110. Die erste und die zweite Schraubenfeder 107 und 109 halten das Wegeventil 22 somit in seiner Neutralstellung. Folglich strömt Hydraulikfluid, das dem Wegeventil 22 von der Pumpe 28 zugeführt wird, durch den Durchlass 94 im Wegeventil zur Fluidrücklaufleitung 39 und somit zum Behälter 30. Da dem Hydraulikmotor 24 kein Hydraulikfluid zugeführt wird, bewegt sich der Kolben 50 des Hydraulikmotors nicht im bzw. relativ zum Zylinder 46 als Reaktion auf einen Fluiddruck.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeuglenkrad 14 aus der Stellung, in der sich die lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 in einem Geradeausfahrtzustand befinden, nach links oder nach rechts verdreht, dann liefern der Drehpositionssensor 114 und der Drehmomentsensor 112 dem Steuergerät 130 entsprechende elektrische Signale über die Stromleitungen 122 bzw. 120. Als Reaktion auf die Signale vom Drehpositionssensor 114 und vom Drehmomentsensor 112 betätigt das Steuergerät 130 je nach der Richtung, in der das Fahrzeuglenkrad 14 gedreht wird, entweder den ersten elektrisch betätigbaren Ventilstellantrieb 108 oder den zweiten elektrisch betätigbaren Ventilstellantrieb 110. Der Schieber 106 des Wegeventils 22 reagiert auf die Betätigung entweder des ersten elektrisch betätigbaren Ventilstellantriebs 108 oder des zweiten elektrisch betätigbaren Ventilstellantriebs 110 und bewegt sich entweder in die erste oder in die zweite Betätigungsstellung. Dem Wegeventil 22 zugeführtes Fluid wird dann vom Wegeventil 22 entsprechend der Betätigungsstellung des Wegeventils entweder zum ersten oder zum zweiten Kammerabschnitt 52 bzw. 54 des Hydraulikmotors 24 geleitet. Als Reaktion auf die Drehung des Fahrzeuglenkrads 14 bewegt sich der Kolben 50 mit Unterstützung durch den Druck des Fluids, das in den ersten oder den zweiten Kammerabschnitt 52 bzw. 54 des Hydraulikmotors 24 strömt, entweder nach rechts oder nach links, wie in 1 zu sehen, während das Fluid in dem jeweils anderen der beiden Kammerabschnitte durch das Wegeventil 22 zum Behälter 30 zurückströmen kann. Eine Axialbewegung des Kolbens 50 im Zylinder 46 bewirkt eine Bewegung des Zahnbogens 66 und der Abtriebswelle 68 sowie, über das Gestänge 70, der lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20.
Die Stellung des Wegeventils 22 bestimmt zwar die Richtung, in die das unter Druck stehende Hydraulikfluid zum Hydraulikmotor 24 strömt, damit der Kolben 50 bei der Bewegung im oder relativ zum Zylinder 46 unterstützt wird und somit die lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 bei der Drehung unterstützt werden, jedoch wird der Betrag des auf den Kolben aufgebrachten Drucks und somit der Betrag der dem Fahrer des Fahrzeugs zum Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder gelieferten Hydraulikkraftunterstützung von der Pumpe 28 bestimmt. Mit anderen Worten, da das Wegeventil 22 nur drei Stellungen hat, wird entweder die linke Seite oder die rechte Seite des Kolbens 50 mit einem Hydraulikfluiddruck mit einem Pegel oder Betrag beaufschlagt, der von der Drehzahl und/oder Verdrängung der Pumpe 28 bestimmt wird, oder der Kolben wird gar nicht beaufschlagt.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs einen höheren (oder niedrigeren) Pegel bzw. Betrag an auf den Kolben 50 des Hydraulikmotors 24 aufgebrachtem Fluiddruck wünscht, zum Beispiel um die lenkbaren Fahrzeugräder 18 und 20 bei einer schnelleren Drehung oder schärferen Kurve zu unterstützen, wird der zusätzliche Druck geliefert, indem die Drehzahl, bei der die Pumpe 28 arbeitet, und/oder die Verdrängung der Pumpe verstellt wird bzw. werden. Wenn also das Steuergerät 130 über Nachschlagetabellen oder Berechnung feststellt, dass Signale vom Drehmomentsensor 112 und/oder vom Drehpositionssensor 114 anzeigen, dass ein erhöhter Hydraulikdruck erforderlich ist, sendet das Steuergerät ein elektrisches Signal über die Stromleitung 134 an die Drehzahl- und/oder Verdrängungs- bzw. Wegsteuervorrichtung 136, um eine Erhöhung der Betriebsdrehzahl und/oder der Verdrängung der Pumpe 28 und somit des Hydraulikdrucks herbeizuführen. Das Steuergerät 130 kann über den ersten bzw. den zweiten Drucksensor 116 bzw. 118 den Druck im ersten und im zweiten Kammerabschnitt 52 bzw. 54 überwachen. Das Steuergerät 130 kann somit das an die Drehzahl- und/oder Wegsteuervorrichtung 136 gesendete Signal anhand der Signale vom ersten und vom zweiten Drucksensor 116 bzw. 118 nach Bedarf anpassen. Mit anderen Worten, das Steuergerät 130 kann somit die Pumpendrehzahl und/oder die Pumpenverdrängung steuern und einstellen bzw. ändern.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt das hydraulisch unterstützte Lenksystem 10 eine getrennte Steuerung der Richtung eines Hydraulikfluidstroms und des Drucks des Hydraulikfluids im Lenksystem bereit. Dadurch, dass es aufgrund des hydraulisch unterstützten Lenksystems 10 nicht länger erforderlich ist, den Fluidstrom durch ein übliches Lenkgetriebe „mit offener Mitte“ zu drosseln, um sowohl die Richtung des Hydraulikfluidstroms und den Betrag des Hydraulikfluiddrucks zu steuern, indem ein einziges Drehsteuerventil in einem Lenkgetriebe verwendet wird, beseitigt das hydraulisch unterstützte Lenksystem 10 die mit einer solchen Drosselung einhergehenden Energieverluste.
In 2 ist ein hydraulisch unterstütztes Lenksystem 200 gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung für ein nicht gezeigtes Fahrzeug dargestellt. Das hydraulisch unterstützte Lenksystem 200 umfasst ein hydraulisches Servolenkgetriebe 212, das mit einem von Hand drehbaren Fahrzeuglenkrad 214 wirkungsmäßig verbunden ist. Das Lenkgetriebe 212 ist ferner mit einem Satz 216 lenkbarer Fahrzeugräder 218 und 220 wirkungsmäßig verbunden. Das Lenkgetriebe 212 weist einen hydraulischen Stellantrieb bzw. Hydraulikmotor 224 auf. Das Fahrzeuglenkrad 214 ist über eine drehbare Lenksäulenbaugruppe 226 mit dem Lenkgetriebe 212 verbunden.
Eine Pumpe 228 führt dem Lenkgetriebe 212 unter Druck stehendes Hydraulikfluid zu. Die Pumpe 228 kann eine Pumpe mit variabler Drehzahl und/oder eine Verstellpumpe sein, wie etwa eine Kolbenpumpe mit Taumelscheibe, und ist auch umkehrbar. Ein erster Fluidauslass 232 der Pumpe 228 ist über eine erste Hydraulikfluidleitung 288 strömungsmäßig mit dem Lenkgetriebe 212 verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Ein zweiter Fluidauslass 234 der Pumpe 228 ist über eine zweite Hydraulikfluidleitung 290 strömungsmäßig mit dem Lenkgetriebe 212 verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung. Da die Pumpe 228 umkehrbar ist, kann die Fördermenge der Pumpe entweder zum ersten Fluidauslass 232 oder zum zweiten Fluidauslass 234 geleitet werden. Wenn die Fördermenge der Pumpe 228 zum ersten Fluidauslass 232 geleitet wird, kann der zweite Fluidauslass 234 als Fluideinlass zur Pumpe dienen. In gleicher Weise kann, wenn die Fördermenge der Pumpe 228 zum zweiten Fluidauslass 234 geleitet wird, der erste Fluidauslass 232 als Fluideinlass zur Pumpe dienen.
Das Lenkgetriebe 212 ist ein integriertes Hydraulikservolenkgetriebe, in dem der Hydraulikmotor 224 aufgenommen ist. Im Lenkgetriebe 212 können einige oder alle der mechanischen oder Strukturbauteile eines Lenksteuerungsdrehventils 242 aufgenommen sein oder nicht. Gleichgültig, ob das Lenkgetriebe 212 sämtliche, einige oder keine der mechanischen oder Strukturbauteile eines Lenksteuerungsdrehventils 242 aufweist, strömt jedoch kein Fluid über oder durch das Lenksteuerungsdrehventil von der Pumpe 228 zum Hydraulikmotor 224 oder vom Hydraulikmotor zur Pumpe. Der Fluidstrom zum und vom Hydraulikmotor 224 erfolgt zur Gänze durch die erste und die zweite Hydraulikfluidleitung 288 bzw. 290, und jeglicher Fluidstrom, der ansonsten zwischen dem Hydraulikmotor und dem Lenksteuerungsdrehventil 242 auftreten könnte, ist gesperrt. Deshalb weist, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, der Strömungsweg von der Hydraulikpumpe 228 zum Hydraulikmotor 224 das Lenksteuerungsdrehventil 242 nicht auf bzw. ist von diesem frei. Wie in 2 dargestellt, sind im Lenkgetriebe 212 sämtliche Bauteile eines Lenksteuerungsdrehventils 242 aufgenommen. Das Lenksteuerungsdrehventil 242 ist als Ventil mit offener Mitte bzw. Durchflussventil gebaut.
Das Lenkgetriebe 212 weist ein Gehäuse 244 auf, das einen Hydraulikzylinder 246 bildet. Der Zylinder 246 bildet eine innere Kammer 248, in der ein Kolben 250 aufgenommen ist. Der Kolben 250 teilt die Kammer 248 in einen ersten Kammerabschnitt 252 und einen zweiten Kammerabschnitt 254. Zusammen umfassen der Zylinder 246 und der Kolben 250 den Hydraulikmotor 224.
Der Kolben 250 weist eine Innenfläche 256 auf, die eine Bohrung begrenzt, die sich von einem Ende axial in den Kolben erstreckt. Die Innenfläche 256 weist eine Spiralnut 258 auf. Der Kolben 250 hat ferner eine Außenfläche 260, die einen Satz Außenzähne 262 aufweist. Die Zähne 262 kämmen mit Zähnen 264 an einem Zahnbogen 266. Der Zahnbogen 266 ist an einer Abtriebswelle 268 befestigt, die sich vom Gehäuse 244 nach außen erstreckt. Die Abtriebswelle 268 ist mit einem nicht gezeigten Lenkstockhebel verbunden, der seinerseits zum Lenken des nicht gezeigten Fahrzeugs über ein Gestänge 270 mit dem Satz 216 lenkbarer Fahrzeugräder 218 und 220 verbunden ist. In dem Maße, wie sich der Kolben 250 in der Kammer 248 verschiebt, wird die Abtriebswelle 268 verdreht, um das Gestänge 270 zu betätigen, das die lenkbaren Fahrzeugräder 218 und 220 dreht.
Das Lenksteuerungsdrehventil 242 umfasst ein erstes und ein zweites Ventilelement. Das erste Ventilelement umfasst einen drehbaren Ventileinsatz 272. Das zweite Ventilelement umfasst eine drehbare Ventilhülse 274. Der Ventileinsatz 272 befindet sich koaxial im Inneren der Ventilhülse 274 und ist relativ zur Ventilhülse begrenzt drehbar von dieser gelagert. Der Ventileinsatz ist einstückig mit einer drehbaren Eingangswelle 276 des Lenkgetriebes 212 ausgebildet.
Wie auf dem Fachgebiet ebenfalls bekannt ist, ist die Ventilhülse 274 teilweise innerhalb der Bohrung des Kolbens 250 aufgenommen. Eine Außenfläche 278 der Ventilhülse 274 weist eine Spiralnut 280 auf. In der Spiralnut 280 der Ventilhülse 274 und der Spiralnut 258 des Kolbens 250 sind Kugeln 282 aufgenommen, die sowohl die Ventilhülse und den Kolben mechanisch miteinander verbinden als auch der Ventilhülse ermöglichen, sich relativ zum Kolben zu drehen. Als Folge entsteht durch eine Drehbewegung der Ventilhülse 274 relativ zum Kolben 250 eine Axialbewegung des Kolbens im Zylinder 246. Umgekehrt bewirkt eine Axialbewegung des Kolbens 250 im Zylinder 246 eine Drehbewegung der Ventilhülse 274 relativ zum Kolben.
Das Lenksteuerungsdrehventil 242 wird von der drehbaren Lenksäulenbaugruppe 226 betätigt, die mit der Eingangswelle 276 des Lenkgetriebes 212 verbunden ist. Die drehbare Lenksäulenbaugruppe 226 wird vom Fahrzeuglenkrad 214 verdreht. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, wird eine Drehung des Fahrzeuglenkrads 214 über die Lenksäulenbaugruppe 226 auf das Lenksteuerungsdrehventil 242 übertragen, um eine Relativdrehung des Ventileinsatzes 272 und der Ventilhülse 274 zu bewirken. Bei einer Drehung des Ventileinsatzes 272 relativ zur Ventilhülse 274 wird jedoch kein Hydraulikfluid durch Nuten (nicht gezeigt) und zugehörige Durchlässe (nicht gezeigt) im Ventileinsatz bzw. in der Ventilhülse zum oder vom ersten bzw. zweiten Kammerabschnitt 252 bzw. 254 geführt. Anders ausgedrückt ist das Lenksteuerungsdrehventil 242 somit nicht mit dem Hydraulikmotor 224 fluidisch verbunden bzw. damit in Strömungsverbindung.
Ein Endabschnitt (in 2 betrachtet links) der Ventilhülse 274 weist einen ersten und einen zweiten nicht gezeigten Ansatz auf, die in diametral entgegengesetzten, nicht gezeigten Aussparungen im Ventileinsatz 272 angeordnet sind. Nach einer Drehung des Ventileinsatzes 272 um einen Winkel zwischen 2° und 8° relativ zur Ventilhülse 274 greifen die Ansätze der Ventilhülse 274 als Reaktion auf eine Drehung des Fahrzeuglenkrads 214 in die Aussparungen im Ventileinsatz ein, um zu bewirken, dass die Ventilhülse zusammen mit dem Ventileinsatz gedreht wird. Eine solche Drehung der Ventilhülse 274 zusammen mit dem Ventileinsatz 272 bewirkt, dass sich der Kolben 250 axial in der Kammer 248 verschiebt, und ermöglicht daher ein manuelles Lenken des Fahrzeugs auch dann, wenn ein Druckverlust des Hydraulikfluids aufgetreten ist.
Die erste Hydraulikfluidleitung 288 verläuft vom ersten Kammerabschnitt 252 des Hydraulikmotors 224 zum ersten Fluidauslass 232 der Pumpe 228. Die zweite Hydraulikfluidleitung 290 verläuft vom zweiten Kammerabschnitt 254 des Hydraulikmotors 224 zum zweiten Fluidauslass 234 der Pumpe 228.
Eine Pumpensteuervorrichtung 240 steuert den Betrieb der Pumpe 228 in einer Weise, die im Folgenden näher beschrieben wird. Die Pumpensteuervorrichtung 240 enthält sowohl eine Drucksteuerungsvorrichtung als auch eine Richtungssteuerungsvorrichtung oder dient sowohl als Drucksteuerungsvorrichtung als auch als Richtungssteuerungsvorrichtung. Die Pumpensteuervorrichtung 240 umfasst einen Drehmomentsensor 312 und einen Drehpositionssensor 314, die an der Lenksäulenbaugruppe 226 und somit am Fahrzeuglenkrad 214 befestigt oder anderweitig damit wirkungsmäßig verbunden sind. Die Pumpensteuervorrichtung 240 umfasst auch einen ersten Drucksensor 316, der in dem ersten Kammerabschnitt 252 des Hydraulikmotors 224 befestigt oder anderweitig damit wirkungsmäßig verbunden ist, und einen zweiten Drucksensor 318, der in dem zweiten Kammerabschnitt 254 des Hydraulikmotors 224 befestigt oder anderweitig damit wirkungsmäßig verbunden ist.
Der Drehmomentsensor 312 ist über eine Stromleitung 320 elektrisch an einen Prozessor bzw. ein Steuergerät 330 angeschlossen. Der Drehpositionssensor 314 ist über eine Stromleitung 322 elektrisch an das Steuergerät 330 angeschlossen. Der erste Drucksensor 316 ist über eine Stromleitung 324 elektrisch an das Steuergerät 330 angeschlossen. Der zweite Drucksensor 318 ist über eine Stromleitung 326 elektrisch an das Steuergerät 330 angeschlossen. Das Steuergerät 330 ist ebenfalls über eine Stromleitung 334 elektrisch an die Pumpe 228 angeschlossen.
Im Betrieb des hydraulisch unterstützten Lenksystems 200 liefern der Drehpositionssensor 314 und der Drehmomentsensor 312 dann, wenn a) das Fahrzeuglenkrad 214 so positioniert ist, dass sich die lenkbaren Fahrzeugräder 218 und 220 in einem Geradeausfahrtzustand befinden und b) der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeuglenkrad nicht dreht und deshalb kein Drehmoment auf das Lenkrad aufbringt, dem Steuergerät 330 entsprechende elektrische Signale über die Stromleitungen 322 bzw. 320. Als Reaktion auf die Signale von dem Drehpositionssensor 314 und dem Drehmomentsensor 312 betätigt das Steuergerät 330 die Pumpe 228 nicht. Folglich wird dem Hydraulikmotor 224 kein Hydraulikfluid zugeführt und bewegt sich der Kolben 250 des Hydraulikmotors nicht im bzw. relativ zum Zylinder 246 als Reaktion auf einen Fluiddruck.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeuglenkrad 214 aus der Stellung, in der sich die lenkbaren Fahrzeugräder 218 und 220 in einem Geradeausfahrtzustand befinden, nach links oder nach rechts verdreht, dann liefern der Drehpositionssensor 314 und der Drehmomentsensor 312 dem Steuergerät 330 über die Stromleitungen 322 bzw. 320 entsprechende elektrische Signale. Als Reaktion auf die Signale vom Drehpositionssensor 314 und vom Drehmomentsensor 312 wirkt das Steuergerät 330 als Bauteil einer Richtungssteuerungsvorrichtung und betätigt die Pumpe 228 so, dass sie je nach der Richtung, in der das Lenkrad 214 gedreht wird, Hydraulikfluid entweder zum ersten Fluidauslass 232 oder zum zweiten Fluidauslass 234 pumpt. Fluid wird somit entweder der ersten Hydraulikmotorleitung 288 oder der zweiten Hydraulikmotorleitung 290 und dann entsprechend der Drehrichtung des Fahrzeuglenkrads 214 und der Drehrichtung der Pumpe 228 entweder dem ersten Kammerabschnitt 252 oder dem zweiten Kammerabschnitt 254 des Hydraulikmotors 224 zugeführt. Als Reaktion auf die Drehung des Fahrzeuglenkrads 214 bewegt sich der Kolben 250 mit Unterstützung durch den Druck des Fluids, das in den ersten oder den zweiten Kammerabschnitt 252 bzw. 254 des Hydraulikmotors 224 strömt, entweder nach rechts oder nach links, wie in 2 zu sehen, während das Fluid in dem jeweils anderen der beiden Kammerabschnitte zur Pumpe 228 zurückströmen kann. Eine Axialbewegung des Kolbens 250 im Zylinder 246 bewirkt eine Bewegung des Zahnbogens 266 und der Abtriebswelle 268 sowie, über das Gestänge 270, der lenkbaren Fahrzeugräder 218 und 220.
Die Drehrichtung der Pumpe 228 bestimmt zwar die Richtung, in der das unter Druck stehende Hydraulikfluid den Kolben 250 zu einer Bewegung im oder relativ zum Zylinder 246 veranlasst und somit die Richtung, in der die lenkbaren Fahrzeugräder 218 und 220 gedreht werden, jedoch wird der Betrag des auf den Kolben aufgebrachten Drucks und somit der Betrag der dem Fahrer des Fahrzeugs zum Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder gelieferten Hydraulikkraftunterstützung von der Verdrängung und/oder der Drehzahl der Pumpe 228 bestimmt. Mit anderen Worten, wenn der Fahrer des Fahrzeugs einen höheren (oder niedrigeren) Pegel bzw. Betrag an auf den Kolben 250 des Hydraulikmotors 224 aufzubringendem Fluiddruck wünscht, zum Beispiel um zu bewirken, dass die lenkbaren Fahrzeugräder 218 und 220 schneller oder schärfer eingeschlagen werden, wird der zusätzliche Druck geliefert, indem die Verdrängung und/oder die Drehzahl der Pumpe 228 verstellt wird bzw. werden. Wenn also das Steuergerät 330 über Nachschlagetabellen oder Berechnung feststellt, dass Signale von dem Drehmomentsensor 312 und/oder dem Drehpositionssensor 314 anzeigen, dass ein erhöhter Hydraulikdruck erforderlich ist, sendet das Steuergerät ein elektrisches Signal über die Stromleitung 334 an die Pumpe 228, um eine Erhöhung der Drehzahl und/oder der Verdrängung der Pumpe 228 herbeizuführen, zum Beispiel indem bewirkt wird, dass sich die Stellung der nicht gezeigten Taumelscheibe so ändert, dass sich die Verdrängung der Pumpe 228 erhöht. Als Reaktion auf die Signale vom Drehpositionssensor 314 und vom Drehmomentsensor 312 wirkt das Steuergerät 330 gewissermaßen als Bauteil einer Drucksteuerungsvorrichtung, die auch jeden anderen Mechanismus enthält, der bei der Änderung der Drehzahl oder der wirksamen Verdrängung der Pumpe 228 behilflich ist, wie etwa die nicht gezeigte Taumelscheibe der Pumpe. Die Drucksteuerungsvorrichtung betätigt die Pumpe 228 so, dass sie je nach der Geschwindigkeit, mit der der Fahrer des Fahrzeugs das Fahrzeuglenkrad 214 dreht, ein größeres oder geringeres Volumen an Hydraulikfluid pumpt und somit einen größeren oder geringeren Betrag an Fluiddruck auf den Kolben 250 aufbringt. Das Steuergerät 330 kann über den ersten bzw. den zweiten Drucksensor 316 bzw. 318 den Druck im ersten und im zweiten Kammerabschnitt 252 bzw. 254 überwachen. Das Steuergerät 330 kann somit das anhand der Signale vom ersten und vom zweiten Drucksensor 316 bzw. 318 an die Pumpe 228 gesendete Signal nach Bedarf anpassen, um die Drehzahl und/oder die Verdrängung der Pumpe 228 zu ändern, zum Beispiel indem eine Änderung der Stellung der nicht gezeigten Taumelscheibe bewirkt wird. Mit anderen Worten, das Steuergerät 330 kann somit die Pumpendrehzahl und/oder die Pumpenverdrängung steuern und einstellen bzw. ändern.
Es ist zwar gezeigt, dass bei den hydraulisch unterstützten Lenksystemen 10 bzw. 200 integrierte Hydraulikservolenkgetriebe 12 bzw. 212 verwendet werden, in denen Lenksteuerungsdrehventile 42 bzw. 242 aufgenommen sind, die nicht strömungsmäßig mit den Hydraulikmotoren 24 bzw. 224 verbunden sind bzw. damit in Strömungsverbindung stehen, bei den Lenksystemen 10 bzw. 200 können jedoch unterschiedliche Lenkgetriebe aufgenommen sein, die eine mechanische Verbindung zwischen dem jeweiligen Fahrzeuglenkrad 14 bzw. 214 und den zugehörigen lenkbaren Fahrzeugrädern 16, 20 bzw. 216, 220 zur Verfügung stellen. Bei solchen alternativen Lenkgetrieben können Hydraulikmotoren wie die Hydraulikmotoren 24 bzw. 224 aufgenommen sein. Wenn bei solchen alternativen Lenkgetrieben keine Hydraulikmotoren aufgenommen sind, sind die Hydraulikmotoren normalerweise als getrennte Einheiten in den Lenksystemen 10 bzw. 200 vorgesehen. Ferner ist zwar gezeigt, dass bei den hydraulisch unterstützten Lenksystemen 10 bzw. 200 sowohl ein Drehpositionssensor 114, 314 als auch ein Drehmomentsensor 112, 312 verwendet wird, es kann jedoch möglich sein, nur einen Drehpositionssensor oder einen Drehmomentsensor zu verwenden.
Dem Fachmann sind Verbesserungen, Änderungen und Abänderungen aus der obigen Beschreibung der Erfindung ersichtlich. Solche fachmännischen Verbesserungen, Änderungen und Abänderungen sollen von den beigefügten Patentansprüchen abgedeckt sein.

Claims

Hydraulisch unterstütztes Lenksystem zum Drehen lenkbarer Fahrzeugräder, mit: einem Lenkgetriebe, das sowohl mit einem Lenkrad als auch mit einem Satz lenkbarer Fahrzeugräder wirkungsmäßig und mechanisch verbunden ist, um als Reaktion auf eine Drehung des Lenkrads ein Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder zu bewirken, einem Hydraulikmotor, der wirkungsmäßig mit dem Satz lenkbarer Fahrzeugräder verbunden ist, um das Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder zu unterstützen, einer Hydraulikpumpe, die mit dem Hydraulikmotor strömungsmäßig verbunden ist, um über einen Strömungsweg von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor dem Hydraulikmotor einen Fluidstrom zuzuführen, wobei der Strömungsweg von der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor frei von einem Lenksteuerungsdrehventil ist, einer Drucksteuerungsvorrichtung zur Überwachung und Einstellung eines Hydraulikfluiddrucks im Hydraulikmotor, wobei die Drucksteuerungsvorrichtung den Hydraulikfluiddruck im Hydraulikmotor durch Steuerung der Pumpendrehzahl und/oder der Pumpenverdrängung einstellt, und einer Richtungssteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Richtung des Hydraulikfluidstroms zum Hydraulikmotor.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 1, bei dem die Richtungssteuerungsvorrichtung ein Wegeventil mit einer ersten Betätigungsstellung und einer zweiten Betätigungsstellung aufweist.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 2, bei dem der Hydraulikmotor einen in einem Zylinder aufgenommenen Kolben aufweist, der eine Kammer im Inneren des Zylinders in einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt teilt, wobei das Wegeventil Hydraulikfluid zu dem ersten Kammerabschnitt leitet, wenn sich das Wegeventil in seiner ersten Betätigungsstellung befindet, und das Wegeventil Hydraulikfluid zu dem zweiten Kammerabschnitt leitet, wenn sich das Wegeventil in seiner zweiten Betätigungsstellung befindet.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 3, bei dem die Richtungssteuerungsvorrichtung einen Drehpositionssensor und/oder einen Drehmomentsensor aufweist, der bzw. die mit dem Lenkrad in Wirkverbindung steht bzw. stehen.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 1, bei dem die Richtungssteuerungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Ändern einer Richtung aufweist, in der die Pumpe arbeitet, um Hydraulikfluid zu pumpen.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 5, bei dem die Vorrichtung zum Ändern der Richtung, in der die Pumpe arbeitet, ein Steuergerät ist.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 6, bei dem die Richtungssteuerungsvorrichtung einen Drehpositionssensor und/oder einen Drehmomentsensor aufweist, der bzw. die mit dem Lenkrad in Wirkverbindung steht bzw. stehen.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 1, bei dem die Drucksteuerungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Ändern der Verdrängung der Pumpe aufweist.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 8, bei dem die Vorrichtung zum Ändern der Verdrängung der Pumpe ein Steuergerät ist.
Hydraulisch unterstütztes Lenksystem nach Anspruch 1, bei dem der Hydraulikmotor einen in einem Zylinder aufgenommenen Kolben aufweist, der eine Kammer im Inneren des Zylinders in einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt teilt, wobei die Richtungssteuervorrichtung Hydraulikfluid zu dem ersten Kammerabschnitt und/oder dem zweiten Kammerabschnitt leitet, wobei die Drucksteuerungsvorrichtung einen ersten Drucksensor, der mit dem ersten Kammerabschnitt in Wirkverbindung steht, und einen zweiten Drucksensor aufweist, der mit dem zweiten Kammerabschnitt in Wirkverbindung steht.