DE2948228A1

DE2948228A1 - Flussteuersystem zur verwendung in einer servolenkung

Info

Publication number: DE2948228A1
Application number: DE19792948228
Authority: DE
Inventors: Shoji Fujimoto; Shuji Takaoka
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1978-12-05
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1980-06-12
Also published as: GB2039838A; JPS5595968U; DE2948228C2; US4320812A; JPS6132850Y2

Description

DIPL-CHEM. DR. HARALD STACH

PATENTANWALT

AOENAUERALLEE 3O · 20OO HAMBURG 1 ■ TELEFON (040) 24 45 23

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelderin; Koyo Seiko Company Limited

Flußsteuersystem zur Verwendung in einer Servolenkung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Flußsteuersystem zur Verwendung in einer Servolenkung und insbesondere auf ein System zur Verwendung in einer Servolenkung mit einem Fluidzylinder zur Verstärkung der manuellen Lenkkraft, einem zugehörigen Steuerventil und einer hydraulischen Pumpe zur Zuführung eines Druckfluids in den Fluidzylinder über das Steuerventil in Ansprache auf die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Es ist bei Servolenkungen erwünscht, daß ihre Verstärkung der Lenkkraft bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten abnimmt. Als ein typisches Beispiel für eine derartige Wirkungsweise ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Pumpe verwendet wird, die üblicherweise Droppingpumpe genannt wird, die eine Flußratencharakteristik liefert, die durch die Kurve A in Fig. 1 dargestellt ist. (Zusätzlich zeigt eine Kurve B in Fig. 1 die Charakteristik einer proportionalen Entladepumpe, bei der die Entnahmerate Q proportional mit der Pumpendrehzahl N zunimmt und eine Kurve C zeigt die Charakteristik einer konstanten Pumpe, bei der die Abgaberate linear zunimmt bis auf einen bestimmten Wert, bei dem die Pumpen— drehzahl erreicht ist, woraufhin die Abgaberate Q konstant bleibt, selbst wenn die Drehzahl N sich erhöht.) Die Wirkungsweise der Droppingpumpe ist derart, daß die Abgaberate linear zunimmt, bis sie einen bestimmten Drehzahlwert erreicht hat, anschließend dann konstant bleibt, bis ein weiterer vorgegebener Drehzahlwert erreicht ist und anschließend fällt die Abgaberate Q mit zunehmender Drehzahl N ab.

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Da jedoch eine derartige Pumpe durch die Drehzahl des Motors direkt angetrieben wird, existiert der Nachteil, daß die Abgaberate Q mit der Motordrehzahl und nicht notwendigerweise mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert.

Um die Flußrate mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu korrelieren, wurden verschiedene Flußsteuersysteme vorgeschlagen, sie können beispielsweise den japanischen Patentanmeldungen 39529/1977, 3OO39/1972 und 41326/1977 entnommen werden.

Die Vorschläge können in zwei Typen klassifiziert werden. Bei der einen Art wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert erreicht hat, das Flußsteuerventil ein- bzw. ausgestellt, bei der anderen Art wird die Flußrate kontinuierlich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert. Bei der erstgenannten Art ist die plötzliche Änderung der Flußrate bei dem Ein-Aus-Betrieb so groß, daß derartige scharfe Änderungen dem Fahrer ein unangenehmes Lenkgefühl vermitteln und bei der zweitgenannten Art ist der Aufbau des Steuerventils extrem kompliziert, um die vorgegebene Flußratencharakteristik zu erhalten, deshalb treten in der Praxis eine große Anzahl von Problemen auf. Weiterhin wurden bei beiden Arten Sicherheitsmaßnahmen gegen selten auftretende Fehler wenig oder kaum berücksichtigt und auch keine Maßnahmen gegen Pulsierungen im Druckfluid getroffen.

Was Verfahren zur elektrischen Einstellung der Flußratensteuerung der Servolenkung anbelangt, wird beispielsweise auf die japanische Patentanmeldung 31^2/1976 hingewiesen, bei der ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal (Frequenz) in eine Stromänderung umgesetzt wird und die Feldstärke einer Erregerspule ändert, die durch das Ansteigen und Abfallen des Stromes bewirkt wird. Weiterhin wird verwiesen auf die japanische Patentanmeldung 27887/1977 und das japanische Gebrausmuster 6828/1976, in denen die Fahrzeuggeschwindigkeit in eine Spannung durch einen Tachometergenerator umgesetzt wird und das Ansteigen bzw. das Abfallen

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dieser Spannung wird dazu verwendet, eine Vielzahl von Solenoiden zur Steuerung der Flußrate zu betätigen. Bei diesen Verfahren ist jedoch die Änderung der Lenkcharakteristik, die mit der Änderung des Fahrzeugtyps und seiner Eigenschaften einhergehen sollte, schwierig zu bewerkstelligen, was die Vielseitigkeit beeinflußt und trotz der Tatsache, daß die Menge des Steuerfluids schrittweise geändert wird, ist die Anzahl der Steuerstufen durch das zur Verfügung stehende Gewicht und den Raum begrenzt, so daß Änderungen in der Fahrzeuggeschwindigkeit während der Fahrt scharfe Änderungen in der Drehkraft bewirken, was dem Fahrer ein unbehagliches Gefühl vermittelt. Weiterhin wurde auch bei jedem dieser Verfahren kaum Wert gelegt auf eine Maßnahme zur Sicherheit bei Ausfall aufgrund seltener Defekte oder auf eine Maßnahme zur Verhinderung eines Fehlverhaltens der Lenkung und selbst, wenn die elektrische Schaltung verhältnismäßig einfach im Aufbau ist, ist der zugehörige Mechanismus mit dem Ventilabschnitt komplizierter aufgebaut und das Gewicht ist verhältnismäßig groß, was zu den Kosten beiträgt,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Flußsteuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, das dem Fahrer ein angenehmes Lenkgefühl vermittelt.

Weiterhin soll die Erfindung ein Flußsteuersystem schaffen, bei dem ausreichende Sicherheitsmaßnahmen gegen selten auftretende Fehler vorgesehen sind und Maßnahmen zur Verhinderung eines Fehlverhaltens getroffen wurden.

Es soll ein Flußsteuersystem geschaffen werden, das elektrisch versorgt werden kann und das verschiedene Flußratencharakteristiken liefert und es erleichtert, derartige Charakteristiken einzustellen.

Weiterhin soll das Flußsteuersystem die Nachteile von Steuerventilen, beispielsweise Lärm-, Wärmeerzeugung und Energieverluste, verhindern.

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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Parallelanordnung eines festen Begrenzers und wenigstens eines variablen Begrenzers, die in einer Druckfluidzuführungsleitung von der hydraulischen Pumpe zum Steuerventil angeordnet ist und einer auf die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ansprechende Steuervorrichtung, die den Begrenzungswert des variablen Begrenzers in Abhängigkeit von der Zu- oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert. Das erfindungsgemäße Flußsteuersystem umfaßt also eine Parallelanordnung eines festen Begrenzers und eines variablen Begrenzers. Das Druckfluid wird von einer hydraulischen Pumpe zugeführt und fließt durch den festen und durch den variablen Begrenzer und diese Zweigströme treffen wiederum zusammen und treten in das Steuerventil für den Fluidzylinder.

Der Begrenzungswert des variablen Begrenzers wird durch einen Schrittmotor gesteuert. Der Rotationswinkel des Motors wird elektrisch in Ansprache auf die Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert,

Die Vorrichtung zur Steuerung des Schrittmotors besitzt die Aufgabe, den Schrittmotor in seine Ursprungsstellung zur Flußsteuerung durch eine Schaltung zur Wiederherstellung der Ursprungsstellung zurückzustellen, so daß es möglich ist, ein Fehlverhalten während des Steuerns zu verhindern. Die Schrittmtorsteuervorrichtung umfaßt Schmittschaltungen in jeweiligen Stufen,die den Rotationswinkeln des Schrittmotors zugeordnet sind, wobei durch ein Einstellen der Vorgabespannungen für die Schmittschaltungen es möglich ist, das Verhältnis von Flußrate zur Fahrzeuggeschwindigkeit nach Wunsch einzustellen. Somit ist es möglich, eine spezielle Charakteristik zu erhalten, die für den jeweiligen speziellen Fahrzeugtyp und seiner Eigenschaften am geeignetsten erscheint.

Weiterhin ist es, da eine Reihe von Operationen, angefangen von der Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit bis zur Steuerung des Flußsteuerventils, elektrisch durchgeführt werden, leicht, MaO-

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nahmen für eine Fehlersicherheit gegen seltene Defekte zu treffen und die Erfindung kann leicht ohne die Notwendigkeit zum Umbau des Fahrzeugs oder der Pumpe für die Servolenkung ausgeführt werden,

Da weiterhin der Aufbau des Flußsteuerventils, das in der Erfindung

verwendet wird, im Vergleich zu dem in herkömmlichen Systemen

einfach ist, kann das Flußsteuersystem ohne weiteres leichtgewichtig ausgeführt werden.

Weiterhin ist durch Verwendung des vorliegenden Steuersystems in einem Fahrzeug und durch zusätzliche Erfassung weiterer Betriebsbedingungen, die die Drehkraft betreffen, beispielsweise Belastungsanderungen und Lenkwinkel durch andere Sensoren, es möglich, ein weiter verbessertes System zu entwickeln. Selbst wenn die elektronische Steuerung und die Verwendung von Mikroprozessoren in Automobilen weiter vorangetrieben wird, ist es möglich, die vorliegende Erfindung einzubeziehen, um dadurch Kosten zu sparen.

Weiterhin wird durch die Erfindung, da die Flußrate zum Steuerventil in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert wird, indem das Begrenzungsmaß des variablen Begrenzers durch den Schritt-motor eingestellt wird, eine ausreichende Kraftverstärkung bewirkt, die die Notwendigkeit beseitigt, daß der Fahrer eine hohe Lenkkraft bei Betätigung des Lenkrades bei stehendem Fahrzeug oder während niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit aufwenden muß, wohingegen während hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die Kraftverstärkung verringert wird, um eine stabilisierte Lenkung ohne überstarkes Drehen oder Abweichen des Lenkrades sicherzustellen.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß nicht nötig , daß eine spezielle Pumpe für die Servolenkung vorgesehen werden muß, es ist vielmehr die Verwendung einer üblichen Drehzahl-Proportionalpumpe möglich, was eine Verringerung der Kosten bewirkt. Dadurch, daß in das System ein Nebenschlußabschnitt und ein Entlastungsabschnitt zur

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Zurückführung überschüssigen Druckfluids in den Öltank vorgesehen wird, ist es möglich, die jeweiligen Schaltungen gemeinsam zu verwenden und das System kann kompakt und preiswert hergestellt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die die Flußrateneigenschaften verschiedener hydraulischer Pumpen darstellt;

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuersystems;

Fig. 3 ist ein Beispiel für die hydraulische Schaltung eines Flußsteuersystems;

Fig. k ist ein Flußdiagramm für ein erfindungsgemäßes Steuersystem ;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das eine Steuerung für einen Schrittmotor zeigt;

Fig. 6 verdeutlicht den Betrieb der Schrittmotorsteuerung;

Fig. 7 ist ein Diagramm, das eine Schaltung zur Wiederherstellung der ursprünglichen Stellung sowie deren Betrieb zeigt;

Fig. 8 zeigt das Einstellen der Flußrate im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit;

Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Schmittschaltung;

Fig.10 ist eine Teilansicht für einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor;

Fig.11 ist eine Schnittansicht für ein Beispiel eines verstellbaren Begrenzungsmechanismus; und

Fig.12 zeigt die Flußrate gegen die Fahrzeuggeschwindigkeit.

In dem in Fig. 2 dargestellten Flußsteuersystem ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Kraftfahrzeugmotor bezeichnet und das Bezugszeichen 2 zeigt die Übertragung, die die Umdrehungszahl oder die

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Fahrzeuggeschwindigkeit eiiv Geschwindigkeitsmesser 4 über eine flexible Welle 3 überträgt. Druckfluid von einer hydraulischen Pumpe 6, die durch den Motor 1 über einen Riemen 5 angetrieben

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wird, wird einem Steuerventil 9 für einen Fluidzylinder 8 durch eine DruckfluidzuführJeitung 7 zugeführt. Die Steuerung und die Zuführrichtungsänderung des Druckfluids zum Fluidzylinder 8 (die Lenkrichtung) werden durch Betätigung eines Lenkrades 10 bewirkt, wobei das FJuLd, das von dem Steuerventil 9 abgezogen wird, einem Öltank 1.'.' über eine Rückführschaltung 11 zugeführt wird. Wie es zum Stand der Technik gehört, wird der Fluidzylinder 8 durch das Druckfluid von dem Steuerventil betätigt, um den Lenkmechanismus des Au toniobi Is zu betätigen.

Diese beschriebene Anordnung ist das bekannte Steuersystem für Servolenkungen. In der Druckfluidzuführleitung 7_f die sich von der hydraulischen Pumpe 6 zum Steuerventil 9 erstreckt, ist ein Flußsteuersystem, das in Fig. 3 dargestellt ist, eingebaut. Dieses System umfaßt ein Flußsteuerventil 20 mit einer Parallelanordnung eines festen Begrenzers 2 1 und eines variablen Begrenzers 22 zur Regulierung der Flußrate des Druckfluids, einen Schrittmotor 23 zur Änderung des Begrenzungsgrades des variablen Begrenzers 22, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das der Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswelle des Übertragers 2, nämlich der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht und eine Schrittmotorsteuervorrichtung kO, die durch das elektrische Signal von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 betätigt werden kann, um den Rotationswinkel des Schrittmotors 23 zu steuern. Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine dafür geeignete elektrische Schaltung beze ι chnet.

Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 ist beispielsweise mit einer flexiblen Welle 3 an jedem Ende oder zwischen den Enden verbunden, die den Geschwindigkeitsmesser h und die Ausgangswelle des Übertragers 2 verbindet, wobei der Sensor jeder bekannte Sensor sein kann, solange er ein elektrisches Signal erzeugt, das proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

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Pig. 10 zeigt ein Beispiel für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der einen Reedschalter 31 verwendet, weiterhin eine Drehwelle umfaßt, die proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit sich dreht und eine geeignete Anzahl von Magneten 32 am Umfang der Drehwelle besitzt, wobei der Reedschalter 31 in einem Gehäuse 3k in einer Lage nahe der Bewegungsbahn der Magnete 32 angeordnet ist, die aufgrund der Rotation der Welle 33 entsteht. Bei dieser Anordnung werden bei jeder Umdrehung der VeJIe 33 eine geeignete Anzahl von Impulsen (in der Darstellung zwei Impulse) erzeugt. Diese Anzahl der Impulse, nämlich die Anzahl der Magnete kann in geeigneter Weise zur Ansteuerung der Schrittmotorsteuerung kO, wie später beschrieben, benutzt werden.

Die Schrittmotorsteuerung kO ist eine Steuerschaltung, die elektrische Signale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zur Steuerung des Rotationswinkels des Schrittmotors 23t wie später beschrieben, empfängt, wodurch die gewünschte Flußcharakteristik des verstellbaren Begrenzers 22 erreicht wird.

Fig. k zeigt ein Steuersystem für den Schrittmotor 23* Venn der Zündschalter eingeschaltet wird, um das Kraftfahrzeug zu starten, wird der Rotor des Schrittmotors, der in seiner Endstopstellung unerregt (auf der Sicherheitsseite) durch mechanische Stellvorrichtungen, wie beispielsweise eine Feder angeordnet ist, in seine Ursprungsstellung zur Flußsteuerung durch Betätigung einer Schaltung zur Wiederherstellung der ursprünglichen Stellung zurückgestellt. Venn das Kraftfahrzeug läuft, empfängt die Schrittmotorsteuerung Impulssignale proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor, so daß der Rotor des Schrittmotors um einen festen Vinkel in Übereinstimmung mit der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit rotiert und die Steuerung des Durchflusses des Betriebsöls durch die Änderung der Offnungsfläche eines Loches bewirkt wird, die in einem Abschnitt der Trägerwelle

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des Rotors in Verbindung mit der hydraulischen Schaltung ausgebildet ist. Wenn das Kraftfahrzeug anhält und der Zündschalter abgestellt wird, wird der Schrittmotor abgeschaltet und die Stellungsvorrichtung wie beispielsweise eine Feder dreht mechanisch den Rotor zurück in seine endgültige Stopstellung, wo er angehalten wird. In diesem Betrieb kann die endgültige Stopstellung des Rotors so ausgelegt werden, daß sie der endgültigen Stopstellung des variablen Begrenzers entspricht. Selbst wenn ein Fehler in dem elektrischen System auftritt, kann, da der Schrittmotor in dem oben beschriebenen Fall abgeschaltet ist, der Rotor in seiner Endstopstellung durch die Stellvorrichtung angehalten wird, was die Abgaberate verringert, so daß die Sicherheit für das Lenken gewährleistet werden kann.

Der Steuerbetrieb wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren bis 9 beschrieben, die ein Blockdiagramm der Schrittmotorsteuervorrichtung und die Impulsfolgen, die in verschiedenen Teilen des Blockdiagramms erzeugt werden, darstellt.

Impulssignale 30a vom Fahrzeugsensor 30, die auf elektromagnetischem oder optischem Weg erzeugt werden, werden einer One-

stoottschaltung oder Univibrator 4i zugeführt, wo sie in eine konstante Impulsbreite, wie in 30b dargestellt, umgeformt werden, Das Ausgangssignal 30b vom Univibrator Ή wird in eine analoge Ausgangsspannung 30c durch einen Digital-Analog - konverter (im folgenden DAC bezeichnet) k2 konvertiert und diese Ausgangsspannung wird über eine Rückstellschaltung h'J für die ursprüngliche Stellung einer Vielzahl von Schmittschaltungen in Mehrfachstufen S , S~ bis S~ zugeführt, die mit der Schaltung k"} verbunden sind.

Die Rückstellschaltung U3 für die Ursprungsstellung ist, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Differenzierschaltung mit einem Widerstand R und einem Kondensator C und so angeordnet, daß die Anstiegsspannung-Impulsfolge 43b, die beim Einschalten des

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Stromes erzeugt wird, mit einer Zeitkonstante abgeschwächt wird, die durch den Widerstand R und den Kondensator C bestimmt ist, wodurch der Rotor 23 des Schrittmotors dazu gebracht wird, sich von der vorgegebenen Endstopstellung zur Ursprungsstellung zur Flußsteuerung zu bewegen. Somit erscheint die Versorgungsspannung 43b, die an einem Punkt a der Rückstell schaltung 43 für den Ursprungszustand in Fig. 7 durch Einschalten <ies Stromes zugeführt wird, als differenzierte Wellenform 43b am Punkt b, der mit der Anordnung S von Schmittschaltungen verbunden ist. Mit V_, V/ ... V sind Einstellspannungen der siebten bis ersten Stufe der Schmittschaltungen S₇, S^ ... S bezeichnet. Wenn die differenzierte Wellenform 54c zu den Schmittschaltungen übertragen ist, liefern die Schmittschaltungen aufeinanderfolgend Ausgangswerte, so daß der Rotor des Schrittmotors 23t der in seiner Endstopstellung durch die Stellvorrichtungen, wie beispielsweise eine Feder, gehalten wird, in seine Ursprungsstellung beaufschlagt wird, wodurch die Ursprungsstellung des Rotors zu dem Zeitpunkt sichergestellt wird, zu dem das Fahrzeug gestartet wird und ein Fehlverhalten während des Lenkens verhindert wird.

Der Ausgang 30c des DAC wird mit den Einstellspannungen V , V₂ ...V_ der Schmittschaltungen verglichen und wenn eine Spannung, die durch die Einstellspannungen V , V„ ...V_ und die Hysteresischarakteristik der Schmitt-Trigger S erreicht wird werden Ausgangssignale 30d von der ersten bis siebten Stufe der Schmittschaltungen S , S„ ...S₇ abgegeben. Die Anzahl der Stufen der Schmitt-Trigger S steht in Zusammenhang mit der Anzahl der Stufen des Schrittmotors 23 und kann auf der Grundlage der Lenkeigenschaften wunschgemäß bestimmt werden. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind 7 Stufen zur Erleichterung der Schaltungsauslegung vorgesehen. (Die Anzahl der Stufen des Schrittmotors ist jedoch 8 aufgrund einer Verteilerschaltung, die im folgenden beschrieben wird).

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Die Änderung der Einstellspannungen V , V_ ...V_ in den Schmitt-TrJggern S zur Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeiten anbrechend den DAC-Ausgängen V, V' ...V' kann durch ein erneutes Setzen der Abhängigkeit der Flußrate Q gegen die Fahrzeuggeschwindigkeit ν vorgenommen werden, z.B. von der Darstellung in durchgezogener Linie zu der in unterbrochener Linie in Fig. 8, indem die Einstellspannungen der Schmitt-Schaltungen geändert werden. Da die Schmitt-Schaltungen S , S_p bis S_ in den jeweiligen Stufen Jeweils aus einer Kombination eines Operationsverstärkers Am und Widerständen Rp bis R-, wie in Fig. 9 dargestellt, zusammengesetzt sind, kann die Hysteresecharakteristik, die den Schmitt-Triggern S , S_?....S~ erteilt wird, durch das Spannungsteilverhältnis der Widerstände R, und R- bestimmt werden. Wenn somit das Spannungeverhältnis der Widerstände R^ und R_ abgeändert wird, so daß die Fahrzeuggeschwindigkeiten (Frequenzen), bei denen die Schmitt-Trigger S ein- bzw. ausgeschaltet werden, beispielsweise v". in der siebten Stufe sein können, wie in Fig. 6 gezeigt ist, und die Hyteresisbreite (v_ - v" ) geeignet bestimmt ist, kann ein Flattern oder Klappern der Schrittmotorsteuerung verhindert werden und ein stabiler Betrieb des Schrittmotors 23 sichergestellt werden.

Die Ausgänge der Schmitt-Trigger S , S₂ ...S₇ in den jeweiligen Stufen werden dem Schrittmotor 23 über die logischen Schaltungen, die im folgenden beschrieben werden, angelegt.

Die Ausgänge von den Schmittschaltungen S , S_? ...S₇ in den jeweiligen Stufen werden auf entsprechende Exklusiv-OR-Gatter E , E₂ ...E_ und auch auf die jeweiligen, eine Stufe höher liegenden EX-OR-Gatter Ep, E„ ..,Eq übertragen, so daß die Ausgänge von EX-OR-Gattern E₁, E₃ ...Eg in den jeweiligen Stufen die Werte haben, die bei 3Oe gezeigt sind. Da die EX-OR-Schaltungen E , E- ...Eg aufeinanderfolgend distributiv mit drei OR-Gattern O₁, O₂ und 0„ verbunden sind, liefern die Distributivausgänge der OR-Gatter 0 , O₂ und 0„ die bei 3Of dargestellten Werte, die durch die Stromverstärker A₁, A₂ und A^ verstärkt werden, um die Spulen C , C₃ und C„ zu erregen.

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Als Ergebnis wird der Rotor 23a des Schrittmotors 23, der in Fig. 11 dargestellt ist, um einen Winkel verdreht, der der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht und durch die Veränderung der Durchlauflache der Öffnung 23c in einem Abschnitt des Rotorschaftes 23b, die mit der hydraulischen Schaltung 7 in Verbindung steht, ist es möglich, die Flußrate zu steuern, was wiederum die Änderungen in der Lenkkraft beeinflußt.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel für die Kombination eines Schrittmotors 23 und ein Flußsteuerventil 20, das mit einer Hydraulikpumpe 6 integriert ist. Mit 23d ist eine Feder bezeichnet, die als mechanische Stellvorrichtung dient, um den Rotor in seine Endstopstellung zu bewegen, wobei diese Feder zwischen dem Gehäuse des Schrittmotors 23 und dem Rotor 23a angeordnet ist und ein Ende der Feder an dem Gehäuse und das andere Ende an dem Rotor 23a befestigt ist. Mit 22 und 21 sind ein fester Begrenzer und ein variabler Begrenzer bezeichnet, die in der hydraulischen Schaltung 7 nach Fig. 3 angeordnet sind und dazu dienen, die Flußrate des Druckfluids von der Hydraulikpumpe 6 zum Steuerventil 9 zu betätigen, die Änderungen der Flußrate aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit werden jedoch durch ein Einstellen des veränderbaren Begrenzers 22 durch die Rotation des Rotors 23b gesteuert. Bezugszeichen 25 bezeichnet ein Entlastungsventil zur Druckkompensation, das mit dem Steuerventil 9 zusammenwirkt. Das Entlastungsventil wird durch ein Erfassen des Drucks in dem Steuerventil 9 durch die Zweigschaltung 26a, die in Flußrichtung hinter dem Flußsteuerventil 20 in der hydraulischen Schaltung liegt, betätigt. Falls ein zu großer Druck erfaßt wird, wird das Entlastungsventil gegen die Kraft einer Feder 25a betätigt, um das Überschüssige Druckfluid in den Öltank über eine Schaltung 29 zurückzuführen. Bezugszeichen 28 bezeichnet ein Flußsteuerventil, das betätigt werden kann, wenn die Abgaberate der Pumpe 6 zu groß wird, um das überschüssige Druckfluid in den Öltank 12 zurückzuführen, wobei das Flußsteuerventil durch den Unterschied zwischen dem Druck in einer Zweigschaltung 26B zwischen der Hydraulikpumpe

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und dem Flußsteuerventil 20 und der Kraft einer Feder 28a plus dem Druck in der Schaltung 26a betätigt wird.

Mit Hilfe des Flußsteuerventils 20 ist es möglich, eine Flußratencharakteristik (Q; Flußrate, S; Fahrzeuggeschwindigkeit), die mit L in Fig. 12 bezeichnet ist, zu erhalten.

Das Druckfluid, das von der hydraulischen Pumpe 6 abgegeben wird, wird zwischen dem festen und dem variablen Begrenzer 2 1 und 22 geteilt und die Teilströme treffen dann wieder zusammen, um zu dem Steuerventil 9 geführt zu werden. In diesem Fall ist die Flußrate durch den festen Begrenzer 2 1 festgesetzt, so daß dieser eine Charakteristik H aufweist, die in Fig. 12 darstellt ist, während die Flußrate durch den variablen Begrenzer 22 vor gewählt wird, so daß bei voller Öffnung (Begrenzungsrate ist NuLl) er seinen maximalen Uurt besitzt, der als der Maximalwert der Charakteristik K in Fig. 12 definiert ist. Das bedeutet, daß der Maximalwert für die- Gesamtflußrate (Verlauf L), die dem Steuerventil 9 nach dem Zusammentreffen der Zweigströme zugeführt werden, bestimmt wurde. Zusätzlich ist, wenn die Flußrate von der hydraulischen Pumpe 6 diesen Maximalwert übersteigt, das Flußsteuerventil 28 wie oben beschrieben betätigt, um das überschüssige Druckfluid in den Öltank 12 zurückzuführen, während die dem Steuerventil 9 zugeordnete Seite eine Druckkompensation durch das Entlastungsventil 25 bewirkt.

Der variable Begrenzer 22 besitzt einen Begrenzungsgrad, der durch die Rotation des Schrittmotors 23 gesteuert wird und der Rotationswinkel des Rotors 2^ des Schrittmotors wird durch die Fahrzeuggeschwindigkeit über die Schrittmotorsteuerung ho, wie oben beschrieben, gesteuert. Deshalb kann die Flußratencharakteristik des variablen Begrenzers 22, wie als Beispiel mit K in Fig. 12 gezeigt, eingestellt werden.

Somit wird Druckfluid dem Steuerventil 9 durch die gesamte i'lußcharakteristik L, enthaltend die Flußcharakteristik H des

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festen Begrenzers 21 und die Flußcharakteristik K des variablen Begrenzers 22, derart zugeführt, duU die Flußrate zum Steuerventil 9 um so niedriger ist, je höher die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ist, wodurch dem Fahrer ein geeignetes Lenkgefühl während hoher Geschwindigkeiten vermittelt wird und das Sicherheitsgefühl verstärkt wird.

Zusätzlich sind in dem Ventil 20 mit variabler Durchlaßöffnung das Loch 23c in der Rotorwelle 23b und der Fluiddurchlaß 7b, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, in ihrer Gestalt nicht auf einen einfachen Kreis beschränkt. Sie können vielmehr jeden gewünschten Querschnitt haben, beispielsweise können sie eJliptisch oder rechtwinklig sein. Außerdem kann die Rotorwelle 23b urafangsmäßig mit einer sogenannten Archimedesrille versehen sein. Auf diese Weise können verschiedene Flußcharakteristiken erhalten werden. Die Kurvenverläufe K und L in Fig. 12 sind der Einfachheit halber so dargestellt, daß sie alle Änderungen von vollständiger Öffnung zum vollständigen Schließen des Begrenzers in 8 Schritten zeigen, dies ist jedoch nicht besonders wichtig. In der Praxis sollte dies aus einer Betrachtung des tatsächlichen Lenkgefühls vom Fahrersitz aus unter Berücksichtigung der Auslegung der Schrittmotorsteuerung und ähnlichem bestimmt werden.

Während Fig. 11 eine Ausführungsform darstellt, in der der Schrittmotor, das Flußsteuerventil 20 und die hydraulische Pumpe 6 zu einer Einheit zusammengesetzt sind, können diese Bauteile natürlich auch voneinander getrennt sein. Weiterhin können natürlich der feste und der variable Begrenzer getrennt aufgebaut sein.

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Claims

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PATENTANWALT

ADENAUERALLEE 30 · 2OOO HAMBURG 1 · TELEFON (04O) 244523

Aktenzeichen; Neuanmeldung ^ 'A .'-> C 2. L

Anmelderin; Koyo Seiko Company Limited

PATENTANSPRÜCHE

1))FluDsteuersystem zur Verwendung in einer Servolenkung mit einem Fluidzylinder zur Verstärkung der manuellen Lenkkraft, einem zugehörigen Steuerventil und einer hydraulischen Pumpe zur Zuführung eines Druckfluids zu dem Fluidzylinder über das Steuerventil,
gekennzeichnet durch

eine Parallelanordnung eines festen Begrenzers (21) und wenigstens eines variablen Begrenzers (22), die in einer Druckfluidzuführungsleitung von der hydraulischen Pumpe (6) zum Steuerventil (9) angeordnet ist, und eine auf die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ansprechende Steuervorrichtung, die den Begrenzungswert des variablen Begrenzers in Abhängigkeit von der Zu- oder Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert.

2) Flußsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Steuervorrichtung einen Schrittmotor (23) zur Änderung des Begrenzungsgrades des variablen Begrenzers (22), einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (30), der ein elektrisches Signal erzeugt, das der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht und eine Schrittmotor-Steuerungsvorrichtung (4o) zur Steuerung des Rotationswinkels des Schrittmotors durch die elektrischen Signale von dem Sensor aufweist.

3) Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (23b) des Schrittmotors (23) einen einstellbaren Begrenzer (22) in Verbindung mit der Druckzuführleitung (7b) bildet.

ORIGINAL INSPECTED

k) Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittmotorsteueirvorrichtung eine Stellvorrichtung (23b) zur mechanischen Einstellung des Rotors (23a) des Schrittmotors (23) in seine Endstopstellung im unerregten Zustand und eine Schrittmotorsteuerschaltung (4o) zur Steuerung des Rotationswinkels des Schrittmotors (23) aufweist und die Schrittmotorsteuerschaltung eine Vielzahl von Schmittschaltungen (S₁ - S-) umfaßt, die zur Aufnahme von elektrischen Signalen von dem Fahrzeugsensor (30) ausgelegt sind und jeweils verschiedene einstellbare Vorspannungseinstellungen (V - V_) besitzen,und eine Rückstellschaltung (43) für den ursprünglichen Zustand bei dem Start des Fahrzeugs den Rotor (23a) des Schrittmotors (23) von der Endstopstellung zum ursprünglichen Zustand zur Steuerung zurückstellt,und logische Schaltungen (E - Eq₁ 0 - 0„) durch die Ausgänge der Schmittschaltungen (S - S_) betätigt werden, um Erregungsströme an die Erregerspulen (C - C_) des Schrittmotors (23) zu legen.

5) Flußsteuersystem nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellschaltung (O) für den Ursprungs zustand eine Differenzierschaltung mit einem Widerstand (R₁) und einem Kondensator (C₁) ist.

6) Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung zur mechanischen Einstellung des Rotors (23a) des Schrittmotors (23) in seiner Endstopstellung im unerregten Zustand eine Feder (23d) aufweist, deren eines Ende am Gehäuse des Schrittmotors (23) und deren anderes Ende am Rotor (23a) des Schrittmotors (23) befestigt ist.

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