DE3418586A1

DE3418586A1 - Servolenkanlage

Info

Publication number: DE3418586A1
Application number: DE19843418586
Authority: DE
Inventors: Hajime Okazaki Aichi Kozuka
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1984-05-18
Publication date: 1984-11-29
Also published as: KR890001337B1; FR2546120B1; GB2140753A; JPH0316307B2; KR840009275A; JPS59213565A; DE3418586C2; GB2140753B; FR2546120A1; GB8410788D0; US4644846A

Description

X ΑΙ Die Erfindung betrifft eine verbesserte Servolenkanlage der Art, bei welcher die Bewegung eines Lenkrads über einen Drehstab auf ein Öldurchgang-Schaltventil übertragen wird, um einen Arbeitszylinder in einer gewünsch-' ten Lenkrichtung durch Umschalten eines Hochdruck-Öldurchgangs von einer ölpumpe zum Schaltventil und eines Niederdruck-Öldurchgangs vom Schaltventil zu einem Ölbehälter zu betätigen, und ein Teil des durch den Hochdruck-Öldurchgang fließenden Arbeits- oder Drucköls zu einem Reaktions- oder Gegenwirkkolben zum Begrenzen der Torsion des Drehstabs geleitet wird.

Es sind verschiedene Konstruktionen von Servolenkanlagen der oben beschriebenen Art bekannt. Einige dieser bisherigen Servolenkanlagen sind jedoch mit dem Mangel behaftet, daß bei einer Lenkradbetätigung bei hoher Fahrgeschwindigkeit, wenn ein Arbeitszylinder eine Ausgangsleistung über einer vorbestimmten Größe benötigt, ein Druckabfall auftritt und das Gegenwirk- oder Rückstell(kraft)gefühl im Bereich der Neutraloder Mittelstellung des Lenkrads ungenügend ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Servolenkanlage, bei welcher der Druckabfall unter den oben angegebenen Bedingungen verhindert wird und mit welcher das Gegenwirk-"Gefühl" lediglich im Bereich der Mittel- oder Neutralstellung des Lenkrads, wo der Ausgangsöldruck niedrig ist, wesentlich verbessert wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Servolenkanlage der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch eine mit einem Lenkrad verbundene Antriebs- oder Eingangswelle, einen Drehstab zur Übertragung der Drehung der Eingangswelle auf eine Abtriebs- oder Ausgangswelle, ein Öldurchgang-Schaltventil, in welchem öldurchgänge oder

-leitungen entsprechend einer Drehwinkeldifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangswelle umschaltbar sind, einen mit der Ausgangswelle verbundenen Arbeitszylinder, einen Hochdruck-Öldurchgang zur Zufuhr des von einer ölpumpe · gelieferten Arbeits- oder Drucköls zum Arbeitszylinder über das Öldurchgang-Schaltventil, einen Niederdrucköldurchgang zum Rückführen des Drucköls vom Arbeitszylinder zu einem ölbehälter über das Schaltventil, einen zwischen Eingangs- und Ausgangswelle eingefügten Reaktions- oder Gegenwirkkolben zur Begrenzung (restraining) der Drehwinkeldifferenz zwischen beiden Wellen mittels einer Hemmkraft, eine im Hochdruck-Öldurchgang angeordnete Haupt-Drossel(öffnung), einen von der Stromaufseite der Haupt-Drossel abzweigenden und mit dem Gegenwirkkolben kommunizierenden Steueröldurchgang, ein in den Steueröldurchgang eingeschaltetes Druckregelventil zur Regelung des Öldrucks in der Weise, daß er einem vorbestimmten Höchstdruck gleich oder kleiner als dieser ist, eine die Stromauf- und die Stromabseite der Haupt-Drossel überbrückende überbrückung(sleitung) und eine in der überbrückung angeordnete Öldruck-Erhöhungseinrichtung zum Schließen der Überbrückung zwecks Erhöhung des Öldrucks im gesamten Steueröldurchgang nur dann, wenn der Öldruck an der Stromabseite des Druckregelventil gleich groß oder kleiner ist als eine vorbestimmte kleinste Druckgröße.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Hydraulikschaltbild einer Servolenkanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Öldurchgang-Schaltventil,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den unteren Ab-' schnitt des Schaltventils,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den oberen Abschnitt des Schaltventils,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Umschaltventil, j

ein Druckregelventil und ein Durchsatz(mengen)-Regelventil,

Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch das Öldurch- j gang-Schaltventil und das Druckregelventil, I

Fig. 7 einen Teillängsschnitt durch das Öldurchgang-Schaltventil und das Umschaltventil,

Fig. 8(1) einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen

Längsschnitt durch das Umschaltventil, das Druckregelventil und das Durchsatz(mengen)-Regelventil,

Fig. 8(11) eine Stirnansicht des Durchsatz-Regelventils,

Fig. 9 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Längsschnitt durch das Druckregelventil,

Fig. 10 eine Fig. 9 ähnelnde Darstellung des Druckregelventils,

Fig. 11 eine Aufsicht auf die Hülse im Druckregelventil, Fig. 12 einen Längsschnitt durch die Hülse nach Fig. 11,

Fig. 13 einen anderen Längsschnitt durch die Hülse nach Fig. 11,

Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV in ' Fig. 12,

Fig. 15 einen Schnitt längs der Linie XV-XV in Fig. 13,

Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI in Fig. 12,

Fig. 17 einen Schnitt längs der Linie XVII-XVII in

Fig. 13,
15

Fig. 18 eine Seitenansicht der Hülse des Druckregelventils,

Fig. 19 einen Längsschnitt zur Darstellung der Hülse und eines Steuer-Schiebers beim Druckregel

ventil,

Fig. 20 eine Seitenansicht des Steuer-Schiebers nach

Fig. 19,
25

Fig. 21 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen

Teillängsschnitt durch eine Hülse und einen Steuer-Schieber beim Durchsatz-Regelventil,

Fig. 22 einen Querschnitt durch ein Filter,

Fig. 23 eine Aufsicht auf das Filter nach Fig. 22,

Fig. 24 einen Querschnitt zur Darstellung des Einbauzustands des Filters nach Fig. 22,

Fig. 25 ein Schaltbild einer Steuervorrichtung oder -schaltung,

Fig. 26 eine graphische Darstellung der Beziehung

zwischen dem Ausgangsöldruck eines Öldurchgang-Schaltventils (Förderdruck einer Pumpe) und dem Dreh- oder Torsionswinkel eines Dreh stabs (relativer Winkelausschlag zwischen einem Steuer-Schieber und einer Eingangswelle in einem Öldurchgang-Schaltventi]),

Fig. 27 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ölausgangsdruck und dem Lenkrad-Drehmoment,

Fig. 28 eine graphische Darstellung der Beziehung

zwischen dem Öldruck in einer Gegenwirk-15

tauchkolben-Nebenkammer (dem Lenkrad-Drehmoment) und dem Dreh- oder Torsionswinkel eines Drehstabs,

Fig. 29 eine graphische Darstellung der Beziehung

zwischen dem Öldruck in der Gegenwirktauchkolben-Nebenkammer und dem Ausgangsöldruck,

Fig. 30 eine graphische Darstellung der Beziehung

zwischen dem Lenkrad-Drehmoment und dem 25

Torsionswinkel des Drehstabs und

Fig. 31 eine graphische Darstellung einer Strömungsoder Durchsatzmenge an der Einlaßseite eines Steuersystems und der Stromungsmengen an

verschiedenen Stellen im Steuersystem.

Im folgenden ist zunächst anhand von Fig. 1 der Gesamtaufbau der erfindungsgemäßen Servo!enkanlage beschrieben. Eine durch eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine angetriebene Ölpumpe 1 besitzt eine konstante Durchsatz- bzw. Fördermenge (etwa 7 C/min), während ihr Förderdruck variabel ist (von 5-70 kg/cm² bzw. bar). Die Anlage umfaßt weiterhin ein Vierwege-Öl durchgang-Schaltventil (Drehventil bzw. -schieber)

2, einen Lenk-Arbeitszylinder 3, einen Ölbehälter 4, mehrere Reaktions- bzw. Gegenwirkkolben 5, an der Rückseite der betreffenden Gegenwirkkolben festgelegte Kammern 6, einen von der Ölpumpe 1 zum Öldurchgang-Schaltventil verlaufenden Hochdruck-Öldurchgang 7a, einen vom Schaltventil 2 zum Ölbehälter 4 verlaufenden Niederdruck-Öldurchgang 8a, Öldurchgänge 9a und 10a vom Schaltventil 2 zum Lenk-Arbeitszylinder

3, eine in den Hochdruck-Öldurchgang 7a eingeschaltete Haupt-Drossel a, eine(n) an den Hochdruck-Öldurchgang 7a stromauf und stromab der Haupt-Drossel a angeschlossenen Überbrückungs-Öldurchgang oder -leitung 7b, ein in die Überbrückungsleitung 7b eingeschaltetes Umschaltventil 11 als Öldruck-Erhöhungseinrichtung, ein mit dem Öldurchgang 7b an der Stromaufseite des Umschaltventils 11 über einen Öldurchgang 7c verbundenes Druckregelventil 12, ein Strömungs- oder Durchsatzmengen-Regelventil 13, eine vom Druckregelventil 12 ausgehende Öl-Leitung 7d sowie zwei parallele, von der Leitung 7d abzweigende und zum Durchsatz-Regelventil 13 verlaufende Öl-Leitungen 7e und 7e'. Weiter vorgesehen sind eine Hilfssteuer- oder -führungs-Leitung 7d,, die von einem Punkt auf halber Strecke der Leitung 7d zum Druckregelventil 12 verläuft, ein Öldurchgang bzw. eine Leitung 7d_, die von einem Punkt auf halber Strecke

-ι-

der Leitung 7d zu den Kammern 6 an der Rückseite der Gegenwirkkolben 5 verläuft, eine von einem Punkt auf halber Länge der Leitung 7d zum Niederdruck-Öldurchgang 8b verlaufende Ol-Leitung 7d-., eine zweite bzw. eine vierte Drossel b bzw. c in der Leitung 7e, eine Umschaltventil-Steuer- oder -Führungsölleitung 7e,, die von der Leitung 7e zwischen den Drosseln b und c zum Umschaltventil 11 abgeht, eine in die Leitung 7d, eingeschaltete

*0 dritte Drossel e, eine vom Durchsatz-Regelventil 13 zum Niederdruck-Öldurchgang 8b verlaufende Öl-Leitung 7f, eine in die Leitung 7f eingeschaltete erste Drosseld, eine Hauptführungs-Ölleitung 7f., die von der Leitung 7f an der Stromaufseite der ersten Drossel d zum Druck-

¹^ regelventil 12 verläuft, einen Fahrzeug-Geschwindigkeitsgeber 14, eine Regel- oder Steuervorrichtung 15, einen Zündschalter 16, eine Zündspule 17, elektrische Leitungen 18a und 18b, die von der Zündspule 17 zu einer elektromagnetischen Spule (Solenoid) des Durch-

²^ satz-Regelventils 13 verlaufen, wobei der Geschwindigkeitsgeber 14 die Fahrzeuggeschwindigkeit abzugreifen oder festzustellen und ein entsprechendes Impulssignal oder einen Signalimpuls (entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit) zur Steuervorrichtung 15 zu liefern vermag und die Steuervorrichtung 15 einen Strom entsprechend dem Impulssignal (entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit ; variierend von einem Null-Strom (i = 0) bei einer vorbestimmten hohen Geschwindigkeit bis zu einem maximalen Strom (i = 1) bei Stillstand) _zu einer elektromagnetischen Spule (Solenoid) 57 des Durchsatz-Regelventils 13 zu liefern und einen Tauchkolben 52 • sowie einen Steuer-Schieber 51 des Durchsatz-Regelventils 13 entsprechend der genannten Stromgröße in

einer vorbestimmten Stellung zu halten vermag. 35

Im folgenden sind das Öldurchgang-Schaltventil 2, das Umschaltventil 11, das Druckregelventil 12 und das

Durchsatz-Regelventil 13 anhand der Figuren 2 bis 21 im einzelnen beschrieben. In den Fig. 2 bis 7 ist ein Ventilgehäuse mit 20 bezeichnet. Die genannten Ventile 5' 2, 11, 12 und 13 sind in dasselbe Ventilgehäuse 20 eingebaut. Nachstehend ist zunächst das Öldurchgang-Schaütventil 2 anhand von Fig. 2 näher beschrieben. Die Anordnung umfaßt eine durch ein nicht dargestelltes Lenkrad betätigbare Antriebs- oder Eingangswelle 21, einen Zylinderblock 23 (Fig. 2 und 3) als Abtriebsoder Ausgangswelle, die im Ventilgehäuse 20 in oberen und unteren Lagern gelagert ist, und einen in die Eingangswelle 21 eingesetzten Torsions- oder Drehstab 22, der am oberen Ende an der Eingangswelle 21 und am unteren Ende am Zylinderblock 23 befestigt ist, wobei sich die Eingangswelle 21 und der Zylinderblock 23 aufgrund der Torsion oder Verdrehbarkeit des Drehstabs

22 auf eine relative Drehwinkeldifferenz zueinander einzustellen vermögen. In der Außenumfangsflache des unteren Abschnitts der Eingangswelle 21 sind mehrere Längsnuten 21a ausgebildet. Im Zylinderblock 23 befinden sich den betreffenden Längsnuten 21a gegenüberstehende Zylinder. In diese Zylinder sind die erwähnten Gegenwirkkolben 5 eingesetzt, und die an ihren Vorderenden vorgesehenen Vorsprünge greifen dabei in die zugeordneten Längsnuten 21a ein. Die an der Rückseite der betreffenden Gegenwirkkolben 5 befindlichen Kammern 6 sind zwischen dem Zylinderblock 23 und dem Ventilgehäuse 20 festgelegt und kommunizieren mit einer Ringnut 6'.

Die Anordnung umfaßt ferner ein mit dem Zylinderblock

23 materialeinheitlich ausgebildetes Ritzel 23a, eine mit dem Ritzel 23a kämmende und ihrerseits mit einer Kolbenstange des Arbeitszylinders 3 verbundene Zahnstange 24a, einen Zahnstangen-Träger 24, eine Verschlußkappe 26, eine zwischen Verschlußkappe 26 und Träger

24 eingesetzte Feder 25, eine im Ventilgehäuse 20 un-

mittelbar über dem Zylinderblock 23 festgelegte Hülse 28 des Öldurchgang-Schaltventils 2, in der Außen- bzw. Mantelfläche der Hülse 28 ausgebildete Öldurchgänge 28a, 28b und 28c, einen zwischen die Hülse 28 und die Eingangswelle 21 eingesetzten Ventilkörper 27, einen Stift 23b zur Verbindung eines unteren Endabschnitts des Ventilkörpers 27 mit einem oberen Endabschnitt des Zylinderblocks 23 sowie in der Außen- oder Mantel- !0 fläche des Ventilkörpers 27 ausgebildete Öldurchgänge 27a, 27b und 27c.

Wenn sich bei der beschriebenen Konstruktion das Lenkrad in einer Neutralstellung befindet, kommuniziert der Hochdruck-Öldurchgang 7a mit einer Kammer 29 zwischen Eingangswelle 21 und Drehstab 22 über den Öldurchgang 27a im Ventilkörper 27 und den Öldurchgang 28a in der Hülse 28, so daß das von der Ölpumpe 1 gelieferte Arbeits- oder Drucköl über die Strecke aus dem Hochdruck-Öldurchgang 7a, dem Öldurchgang 28a, dem Öldurchgang 27a, der Kammer 29 (Öldurchgänge zwischen Durchgang 27a und Kammer 29 nicht dargestellt), dem Niederdruck-Öldurchgang 8a, dem Ölbehälter 4 und der Ölpumpe 1 umgewälzt wird. Wenn die Eingangswelle 21 durch Drehen des Lenkrads mit Rechtseinschlag, von oben her relativ zum Ventilkörper 27 gesehen, im Uhrzeigersinn verdreht wird, kommuniziert der Hochdruck-Öldurchgang (Leitung) 7a mit dem Öldurchgang (Leitung) 9a für den Arbeitszylinder 3 über den Öldurchgang 28a der Hülse 28, die Öldurchgänge 27a und 27b des Ventil-Körpers 27 und den öldurchgang 28b der Hülse 28, während . der Niederdruck-Öldurchgang 8a mit dem Öldurchgang (Leitung) 10a für den Arbeitszylinder 3 über die Kammer 29, den Öldurchgang 27c des Ventilkörpers 27 und den Öldurchgang 28c der Hülse 28 kommuniziert, so daß das von der Ölpumpe 1 gelieferte Drucköl über die Strecke aus dem Hochdruck-Öldurchgang 7a, dem Öldurchgang 28a,

den Öldurchgängen 27a und 27b, dem Öldurchgang 28b, dem Öldurchgang 9a und der linken Kammer des Arbeitszylinders 3 strömt, während das Öl aus der rechten

Kammer des Arbeitszylinders 3 über den Öldurchgang 10a, den Öldurchgang 28c, den Öldurchgang 27c, die Kammer 29 und den Niederdruck-Öldurchgang 8a zum Öltank 4 zurückströmt; hierbei verschiebt sich die Kolbenstange des Arbeitszylinders 3 nach rechts, so daß ein Lenkvorgang nach rechts (mit Rechtseinschlag) erfolgen kann. Wenn dagegen die Eingangswelle 21 auf entsprechende Weise entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht wird, kommuniziert der Hochdruck-Öldurchgang 7a mit dem Öldurchgang 10a für den Arbeitszylinder 3 über den Öl-

¹^ durchgang 28a der Hülse 28, den Durchgang 27c des Ventilkörpers 27 und den Durchgang 28c der Hülse 28, während der Niederdruck-Öldurchgang 8a mit dem Öldurchgang (Leitung) 9a des Arbeitszylinders 3 über die Kammer 29, den Durchgang 27b des Ventilkörpers

^® 27 und den Durchgang 28b der Hülse 28 kommuniziert; dabei strömt das von der Ölpumpe 1 gelieferte Drucköl über die Strecke aus dem Hochdruck-Öldurchgang 7a, dem Durchgang 28a, dem Durchgang 27c, dem Durchgang 28c, dem Durchgang 10a und der rechten Kammer des

^° Arbeitszylinders 3, während das in der linken Kammer des Arbeitszylinders 3 befindliche Öl über den Durchgang 9a, den Durchgang 28b, den Durchgang 27b, die Kammer 29 und den Niederdruck-Öldurchgang 8a zum Ölbehälter 4 zurückgeführt wird, so daß sich die Kolbenstange des Arbeitszylinders 3 zum Durchfahren einer Linkskurve nach links verschiebt.

Wenn das Lenkrad, wie beschrieben, über einen bestimmten festen Winkel in der gewünschten Richtung gedreht wird, verschiebt sich die Kolbenstange des Arbeitszylinders 3 als Folge der relativen Winkelverschiebung zwischen Eingangswelle 21 und Ausgangswelle 23 nach links oder rechts, wodurch eine Lenkbewegung

in der gewünschten Richtung eingeleitet wird. Da bei dieser Bewegung die Kolbenstange des Arbeitszylinders

3 mit der Zahnstange 24a verbunden ist, wird die Ab-5

triebs- oder Ausgangswelle 23 über die Zahnstange 24a und das Ritzel 23a in der entsprechenden Richtung mit der Drehung der Eingangswelle 21 mitgedreht, bis die Winkelverschiebung dazwischen, d.h. die Verdrehung des Drehstabs 22a zu Null wird, wobei die Lieferstrecke

¹^ des Drucköls zum Arbeitszylinder 3 im Öldurchgang-Schaltventil 2 abgesperrt wird und damit die Servolenkanlage einen Lenkzustand (Lenkeinschlag) eines festen Winkels aufrechterhält. Wenn andererseits das Lenkrad aus einer festen Einschlagwinkelstellung in

¹^ die Neutralstellung zurückgeführt wird, findet ein ähnlicher Vorgang statt. Dieser Aufbau und diese Arbeitsweise des Öldurchgang-Schaltventils einer Servolenkanlage sind an sich bekannt (vgl. z.B. US-PS

3 800 407).
20

Nachstehend ist das eine Öldruck-Erhöhungs- oder -Verstärkungseinrichtung bildende Umschaltventil 11 im einzelnen erläutert. Wie aus den Fig. 4 und 7 hervorgeht, ist das Umschaltventil 11 in die Überbrückungs-

^ leitung 7b für die Drossel a eingeschaltet. Das Umschaltventil 11 enthält einen Steuer-Schieber 30 mit einer Ringnut 30a (als Teil des Öldurchgangs 7b), eine Verschlußkappe 31, eine zwischen den Schieber 30 und die Verschlußkappe 31 eingesetzte Feder 33 sowie einen O-Ring 34. Es ist darauf hinzuweisen, daß sich in Fig. 4 der Schieber 30 in seiner Stellung befindet, • die er beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit und beim Lenken bei hoher Geschwindigkeit einnimmt, während er sich in Fig. 7 in seiner Stellung befindet, die er einnimmt, wenn bei Fahrt mit hoher Geschwindigkeit kein Lenkvorgang durchgeführt wird. Die Anordnung für den Steuer-Schieber 30 ist wie folgt getroffen: Wenn

der Öldruck im Fübrungs-Öldurchgang bzw. in der Führungsleitung Ve₁ (Fig. 1 und 8(I)) ansteigt, kann sich der Schieber 30 gegen den Druck der Feder 33 zum Öffnen

der Überbrückungsleitung 7b verschieben, während bei einem Abfall des Öldrucks in der Führungsleitung 7e^ der Schieber durch die Feder 33 zurückgestellt wird und die Überbrückungsleitung 7b schließt.

Im folgenden ist das Druckregelventil 12 im einzelnen erläutert. Wie aus den Fig. 5, 6 und 8(1) hervorgeht, umfaßt das Druckregelventil 12 eine Hülse 40, einen Steuer-Schieber 41, eine Verschlußkappe 42, einen Anschlag (stopper) 43, eine zwischen den Schieber 41 und

¹^ den Anschlag 43 eingefügte Feder 44 sowie ein im Schieber 41 festgelegtes und eine erste Drossel (öffnung) d aufweisendes Element 45. Gemäß den Fig. 9, 10, 19 und 20 ist der Schieber 41 mit drei Ringnuten 41a, 41b und 41c versehen, wobei die Ringnut 41a dem von der Über-

²^ brückungsleitung 7b an der Stromaufseite des Umschaltventils 11 abzweigenden Öldurchgang (Leitung) 7c gegenübersteht. Weiter vorgesehen sind eine Kammer 41d, die sich von der ersten Drossel d im Schieber 41 nach oben erstreckt,und ein die Kammer 41d mit der Ringnut 41c ver-

²^ bindender Öldurchgang 41e (wobei diese Durchgänge 41d, 41e und 41c einen Teil des Niederdruck-Öldurchgangs 8b bilden). Die Ringnut 41c steht dem Niederdruck-Öldurchgang 8b an der Seite des Ventilgehäuses 20 gegenüber, wobei sich dieser Durchgang gemäß Fig. 6 schräg abwärts vom Niederdruck-Öldurchgang 8a unmittelbar über

den Ventilkörper 27 des Öldurchgang-Schaltventil s 2 . (Fig. 2) erstreckt.

Die Ringnut 41a steht über eine Drossel e mit der Kammer 41d in Verbindung. Die Hülse 40 ist, in der angegebenen Reihenfolge von oben nach unten gesehen, mit einer Aussparung 40a mit einer durchgehenden

Öffnung 40a¹, einer Aussparung 40b mit durchgehender Öffnung 40b¹, einer Aussparung 40c mit durchgehenden Öffnungen 40c' und 40c", einer Aussparung 4Od mit einer zweiten Drossel b und einer Aussparung 4Oe mit durchgehender Bohrung 4Oe' versehen, wobei diese Aussparungen gemäß den Fig. 11 bis 17 in Umfangsrichtung in verschiedenen Phasen- oder Winkellagen angeordnet sind.
10

Die Ringnuten 41a, 41b und 41c sind relativ zum Steuer-Schieber 41 derart angeordnet, daß die Aussparung 40a mit der durchgehenden Öffnung 40a' die Ringnut 41c des Schiebers 41 mit dem Niederdruck-Öldurchgang 8b an der Seite des Ventilgehäuses 20 verbinden kann, die Aussparung 40b mit der durchgehenden Öffnung 40b' die Ringnut 41a des Schiebers 41 mit dem Öldurchgang 7c an der Seite des Ventilgehäuses 20 zu verbinden vermag, die Aussparung 40c mit den durchgehenden Bohrungen 40c' und 40c" die Ringnuten 41a und 41b miteinander zu verbinden vermag, die Aussparung 4Od mit der zweiten Drossel b eine Verbindung zwischen der Ringnut 41b und dem öldurchgang (Leitung) 7e an der Seite des Ventilgehäuses 20 herzustellen vermag und die Aussparung 4Oe mit der durchgehenden Bohrung 4Oe¹ die Ringnut 41b mit dem Öldurchgang (Leitung) 7d an der Seite des Ventilgehäuses 20 (vgl. Fig. 3 und 5) verbinden kann. Außerdem ist die Anordnung so getroffen, daß das durch die erste Drossel d in die Kammer 41d des Schiebers 41 austretende Drucköl über den Durchgang 41e, die Ringnut 41c, die durchgehende Öffnung 40a¹, die Aussparung 40a und den Niederdruck-Öldurchgang 8b an der Seite des Ventilgehäuses 20 zum Ölbehälter 4 zurückströmen kann, das von der Überbrückungsleitung 7b über den Durchgang 7c in die Aussparung 40b einströmende Drucköl über die durchgehende Bohrung 40b¹, die Ringnut 4 1a, die Aussparung 40c, die durchgehende Öffnung 40c", die Ringnut 41b, die durchgehende Öffnung 4Oe¹, die Aussparung

η * A * 9 9 Λ » · · « ■

4-4

4Oe und den Öldurchgang 7d im Ventilgehäuse 20 zum Durchsatz-Regelventil 13 und zu den Gegenwirkkolben 5 strömen kann und das Drucköl sodann von der Aussparung 40c aus über den Öldurchgang bzw. die Leitung 7d- zu den Gegenwirkkolben 5 zu strömen vermag. Außerdem strömt ein Teil des durch die Ringnut 41b fließenden Drucköls über die Drossel b, die Aussparung 4Od und die Leitung 7e an der Seite des Ventilgehäuses 20 zur Beaufschlagung der Rückseite des Steuer-Schiebers im Umschaltventil 11 als Führungsdruck (vgl. 7e,

in Fig. 5) und weiter zum Durchsatz-Regel ventil 13 über die Strecke mit dem Durchgang 30b (vgl. Fig. 8(I)) am hinteren Endabschnitt des Schiebers 30 und dem Öldurchgang (Leitung) 7e an der Seite des Ventilgehäuses 20.

Das Durchsatz-Regelventil 13 ist im folgenden näher beschrieben. Gemäß den Fig. 5, 8 und 21 ist das Durchsatz-Regelventil 13 unmittelbar unter dem Druckregelventil 12 angeordnet, wobei die Achsen dieser Ventile miteinander fluchten. Das Durchsatz-Regelventil 13 umfaßt eine Hülse 50, einen Steuer-Schieber 51, einen Tauchkolben (plunger) 52 aus nicht-magnetischem Werkstoff, ein einstückig mit dem Tauchkolben 52 ausgebildetes Element 53 aus magnetischem Werkstoff, eine Sicherungsmutter 54 zur Befestigung des Schiebers 51 am Tauchkolben 52, eine an der Hülse 40 des Druckregelventils 12 anliegende Scheibe 55, eine zwischen die Scheibe 55 und die Hülse 50 eingefügte Stütz- bzw. Gegenfeder 56, eine elektromagnetische Spule 57, eine an einem Gehäuse an der Seite der Spule 57 befestigte Mutter 58, einen Tauchkolbenandruckkraft-Einstellbolzen (Gewindestück) 59, der in die Mutter (Innengewindestück) 58 eingeschraubt ist, einen zwischen den Bolzen 59 und den Tauchkolben 52 eingefügte Feder 60 sowie eine Sicherungsmutter 61 zur Befestigung der Anordnung des beschriebenen Durchsatz-Regelventils 13 am Ventilgehäuse 20. Gemäß Fig. 21 ist die Hülse 50

mit einem umlaufenden Öldurchgang 50a, der mit dem Durchgang 7d an der Seite des Ventilgehäuses 20 (vgl. Fig. 5) kommuniziert, sowie einem umlaufenden Öldurch-5" gang 50b versehen, der mit dem Durchgang 7e an der Seite des Ventilgehäuses 20 in Verbindung steht. Im Öldurchgang 50b ist eine Drossel(öffnung) c ausgebildet. Weiterhin ist der Schieber 51 mit einem um seinen gesamten Innenumfang umlaufenden Öldurchgang 51a mit einer Schrägnut 51a¹, die nur über einen Teil des Umfangs ausgebildet ist, sowie einer durchgehenden Öffnung 51b versehen; der Tauchkolben 52 weist einen mit der Öffnung 51b in Verbindung stehenden Öldurchgang 52a, eine durchgehende Öffnung 52b und einen axial verlaufenden Öldurchgang 52c auf.

Wie erwähnt, tritt das vom Öldurchgang bzw. von der Leitung 7d an der Seite des Ventilgehäuses 20 über den Durchgang 7e' zum Durchsatz-Regelventil 13 strömende Drucköl in den Durchgang 50a (Fig. 21) ein, während das über den Durchgang bzw. die Leitung 7 am Ventilgehäuse 20 (Fig. 5) zum Durchsatz-Regelventil 13 strömende Drucköl in den Durchgang 50b gemäß Fig. 21 eintritt. Fig. 21 veranschaulicht den Zustand bei Fahrt mit hoher Geschwindigkeit, wobei nur das in den Durchgang 50b eintretende Drucköl zum Element 45 an der Seite der Drossel d über die Drossel c, den Durchgang 51a, die durchgehende Öffnung 51b, den Durchgang 52a, die durchgehende Öffnung 52b und den Durchgang 52c strömt. Bei einem Übergang von Fahrt mit hoher Geschwindigkeit auf Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit . verlagert sich jedoch der Steuer-Schieber 51 abwärts, wodurch der Öffnungsgrad der Drossel c verkleinert wird, während sich der Öffnungsgrad des Durchgangs 50a vergrößert. Im Stillstand (des Fahrzeugs) ist schließlich lediglich der Durchgang 50a geöffnet.

ve

In Fig. 1 stehen die Symbole Q für die Strömungs- oder Durchsatzmenge an der Förderseite der Ölpumpe 1, Q, für die Strömungs- oder Durchsatzmenge eines in das Öldurchgang-Schaltventil 2 über den Hochdruck-Öldurchgang 7a eintretenden Ölstroms, Q_ für die Strömungsbzw. Durchsatzmenge durch die Leitung 7c, Q-. für die Strömungs- bzw. Durchsatzmenge durch die Leitung 7e' (Öldurchgang oder Leitung 50a), Q. für die Strömungs- oder Durchsatzmenge an der Stromabseite der Drossel c und Q₅ für die Strömungs- oder Durchsatzmenge an der Stromabseite der Drossel e, wobei das Verhältnis von Q-JiQ₂ gleich etwa 6:1 ist. Außerdem genügt die Durchsatzmenge Q„ durch den Durchgang bzw. die Leitung 7c der Gleichung Q₂=Q₃+Q₄+Q₅ (vgl. Fig. 31).

Gemäß Fig. 21 ist der Durchmesser der Hülse 50 des Durchsatz-Regelventils 13 in oberem, mittlerem und unterem Bereich jeweils verschieden, wobei sich die Durchmesser zum oberen Bereich hin jeweils mit Differenzen D, und D_ verkleinern. Die die Hülse aufnehmende Bohrung im Ventilgehäuse weist ihrerseits der Hülse entsprechend angepaßte Durchmesser auf. Diese Ausbildung ist vorgesehen, um das Einschieben der Hülse 50 in die entsprechende Bohrung durch Verringerung des Reibungswiderstands beim Einführen der Hülse 50 mit zugeordneten O-Ringen 62 in das Ventilgehäuse 20 zu erleichtern und auch zu verhindern, daß die betreffenden O-Ringe 62 beim Einschieben der Hülse 50 aus ihren Sitzen herausgedrückt werden und sich zwischen Hülse 50 und Ventilgehäuse 20 verklemmen.

In den Fig. 22 bis 24 ist ein Filter 70 dargestellt, das aus einem Rahmen 71 und einem Drahtgitter bzw. -netz 72 besteht und das an der Aussparung 40b in der Hülse 40 des Druckregelventils 12 (Fig. 9 und 13), d.h. am Einlaß der Steuersystem-Ölstrecke montiert ist, um einen Eintritt von Fremdkörpern, wie Staub, in diese

Ölleitung zu verhindern. Obgleich ein derartiges Filter am Einlaß des Hochdruck-Öldurchgangs 7a im Ventilgehäuse 20 angeordnet werden könnte (vgl. den in Fig. 4 mit dem Pfeil markierten Abschnitt), -müßte in diesem Fall ein Filter großer Abmessungen vorgesehen werden, weil die gesamte Fördermenge der Ölpumpe dieses Filter durchströmen würde; es würde sich daher als schwierig erweisen, ein derart großes Filter in dem zur Verfügung stehenden Einbauraum unterzubringen.

Der Grund für die Durchmesser-Vergrößerung des Einlasses des Hochdruck-Öldurchgangs 7a besteht auch darin, die maschinelle Ausbildung der Drossel a und des in zwei Richtungen verzweigten Öldurchgangs 7b mittels eines durch diesen Einlaß hindurchgeführten Bohrers zu erleichtern und zudem den Anschluß einer nicht dargestellten Rohrleitung zu vereinfachen. Andere Öldurchgänge, wie die Durchgänge 7b (Durchgang 7b an der Stromabseite des Umschaltventils 11), 7c, 7d und 7e, werden ebenfalls durch Ausbildung von Bohrungen in Längs- und Querrichtung im Ventilgehäuse 20 und anschließendes Verschließen der Bohrungen, wie in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt, hergestellt; auf diese Weise wird die maschinelle Ausbildung der Öldurchgänge ebenfalls vereinfacht. Es ist darauf hinzuweisen, daß in den Fig. 2, 3, 4, 6 und 7 der Buchstabe Z die Mittenachse des Öldurchgang-Schaltventils 2 bezeichnet, während in Fig. 2 und 5 das Symbol Z, für das Eingriffszentrum zwischen Ritzel 23a und Zahnstange 24a steht.

Ein Ausführungsbeispiel der erwähnten Regel- oder Steuervorrichtung 15 ist in Fig. 25 dargestellt. Die Anordnung umfaßt einen Konstantspannung-Stromversorgungskreis 80, einen Impuls/Spannung-Wandlerkreis 81 zur Lieferung einer der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen Spannung, einen Fehlerverstärkerkreis 82, einen

Transistor 83, einen Rückstel]kreis 84, der einen Zeitgeberkreis 87 bei einer von Null verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeit rücksetzt und den Zeitgeberkreis 87 bei Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null setzt, einen Impuls/Spannung-Wandlerkreis 85 zur Lieferung einer der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportionalen Spannung, einen Maschinendrehzahl-Einstellkreis 86, welcher den Zeitgeberkreis 87 in einen Startzustand

¹^ versetzt, wenn die Maschinendrehzahl 2000/min oder mehr beträgt, und den Zeitgeberkreis 87 in einen Aus-Zustand versetzt, wenn die Maschinendrehzahl unter 2000/min liegt, einen Fahrzeuggeschwindigkeiteingangsleitüngsunterbrechungs-Detektorkreis 88, der beim Fehlen von Fahrzeug- oder Fahrtgeschwindigkeitsimpulsen auf den Zustand EIN übergeht bzw. aktiviert wird, einen Transistor 89, ein Relais 90 und einen Gegenkopplungskreis 91 zum Stabilisieren des durch die elektromagnetische Spule 87 des Durchsatz-Regelventils 13 fließenden Stroms. Im allgemeinen kann ein Zustand, bei dem die Maschinendrehzahl mindestens 2000/min bei Fahrtgeschwindigkeit gleich Null beträgt, nicht vorliegen. Wenn daher ein solcher Zustand für 5-10 Sekunden oder mehr andauert, wird entschieden, daß irgendeine Störung (z.B. eine Störung in der Fahrtgeschwindigkeit-Impulsanlage oder im Durchsatz-Regelventilsystem) aufgetreten ist; in diesem Fall wird die Stromzufuhr zum Durchsatz-Regelventil 13 (zur elektromagnetischen Spule 57) durch Aktivierung des Relais 90 unterbrochen.

• Mittels dieser Steuerschaltung wird also die Stromzufuhr zum Durchsatz-Regelventil 13 bei einer Störung unterbrochen, wobei sich das Lenkrad bei hoher Fahrgeschwindigkeit, wenn auch schwerer, dennoch betätigen läßt (wodurch eine Ausfallsicherheitsfunktion geboten wird).

Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Servolenkanlage näher erläutert. Wenn das Lenkrad aus seiner Neutral stellung nach rechts oder ' links gedreht und damit die relative Winkelauslenkung der Eingangswelle 21 gegenüber dem Ventilkörper 27 vergrößert wird, steigt der Ausgangsöldruck des Öldurchgang-Schaltventils 2 (d.h. Förderdruck der Ölpumpe 1) P längs einer quadratischen Kurve gemäß Fig. 26 an.

Der Einfluß dieses Förderdrucks P der Ölpumpe 1 macht sich selbst im Öldurchgang 7d an der Stromabseite der Durchgänge 7a, 7b und 7c und im Druckregelventil 12 an der Stromaufseite der Drosseln b und e, dem Durchsatz-Regelventil 13 und den Kammern 6 der Gegenwirkkolben 5 bemerkbar, so daß der Öldruck P im Durchgang 7d entsprechend ansteigt.

Das Druckregelventil 12 regelt den Förderdruck P, der Ölpumpe 1 entsprechend einem Steuer- oder Führungsdruck im Hilf sführungs-öldurchgang 7d an der Stxomabseite dieses Ventils zwecks Lieferung eines geregelten Öldrucks P / der auf einen Wert entsprechend höchstens

einem höchsten Öldruck begrenzt ist; außerdem regelt das Ventil 12 den höchsten Druck des geregelten Öldrucks P gemäß Fig. 29 entsprechend einem Hauptführungs

Öldruck im Öldurchgang 7f, an der Stromabseite des Durchsatz-Regelventils 13.

Wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, liefert die Steuervorrichtung oder -schaltung 15 einen Strom i = IA (vgl. Fig. 29) zum Durchsatz-Regelventil 13 nach ,Maßgabe eines vom Fahrzeug-Geschwindigkeitsgeber 14 gelieferten Impulssignals, woraufhin der Tauchkolben 42 und der Schieber 51 in die untere Endstellung verlagert (bis zur Stellung L gemäß Fig. 1 verschoben) werden, so daß nur der Durchgang 50a gemäß Fig. 21 mit dem Öldurchgang (Leitung) 7f an der Stromaufseite der Drossel d über die Durchgänge 51a, 51b und 52b an der

Seite des Schiebers 51 in Verbindung steht und damit der Öldruck im Durchgang 7f gleich dem Öldruck P im Durchgang 7d wird. Wenn im Stillstand des Fahrzeugs das Lenkrad nach rechts oder links gedreht wird, beginnt der Öldruck P im Durchgang 7d anzusteigen. Dabei steigt auch der Öldruck im Durchgang 7f entsprechend an. Dieser Öldruck wird seinerseits über den Hauptführungs-Öldurchgang 7f.. zum Steuer-Schieber 41 (d.h. zu seinem Ende kleineren Durchmessers) des Druckregelventils 12 übertragen, so daß der Schieber 41 in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 10 verschoben wird. Gleichzeitig drückt das die Ringnut 41b des Schiebers 41 durchströmende Drucköl den Schieber 41 aufgrund der unterschiedlichen Druckbeaufschlagungsflächen in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 10. Andererseits steht die der Feder 44 benachbarte Seite mit dem Niederdruck-Öldurchgang 8b in Verbindung, so daß der Schieber 41 gegen die Kraft der Feder 44 fortlaufend hoch_,fährt (d.h. sich in Richtung L in Fig. 1 bewegt), wobei der Öffnungsgrad der durchgehenden Öffnung 4 0b¹ fortlaufend abnimmt; wenn der den Schieber 41 nach oben drängende Öldruck und die Kraft der Feder 44 aneinander angeglichen sind, bleibt der Schieber 41 stehen. In diesem

Zustand wird die maximale Größe des Öldrucks P im

Öldurchgang 7d (in den Kammern 6 der Gegenwirkkolben 5) am kleinsten. Wenn das Lenkrad weiter nach rechts (oder links) gedreht wird und der Öldruck P in den Durchgängen 7a, 7b und 7c weiter ansteigt, verlagert sich im Druckregelventil 12 der Steuer-Schieber 41 im Sinne einer weiteren Verkleinerung der Öffnungsfläche • der durchgehenden Öffnung 40b' aufgrund einer Differenz in der Druckbeaufschlagungsfläche für den auf die Ringnut 41b einwirkenden Öldruck P , so daß der Öldruck ρ i_m Durchgang 7d kontinuierlich auf dem erwähnten konstanten niedrigen Pegel gehalten wird. Wenn daher die erwähnte relative Winkelverschiebung oder -aus-

lenkung vergrößert und damit ein großer Ausgangsöldruck P geliefert wird, wird das durch den Öldruck P in den Kammern 6 der Gegenwirkkolben 5 und den Torsionswinkel des Drehstabs 22 bestimmte Lenkrad-Drehmoment T nicht sehr groß (vgl. Kurve A in Fig. 27). Obgleich, wie erwähnt, der Öldruck P im Durchgang 7d bei einer Lenkradbetätigung bei Fahrzeugstillstand niedrig ist, weil sich der Schieber 51 (Fig. 21) in einer unteren Stellung befindet, ist die vierte Drossel c blockiert, so daß kein Arbeits- oder Drucköl durch den Durchgang 7e fließt. Der Öldruck im Führungs-öldurchgang 7e.. des Umschaltventils erreicht daher dieselbe Größe wie der Druck P ; aufgrund dieses Drucks öffnet das Umschaltventil 11 die Überbrückungsleitung 7b gegen die Kraft der Feder 33, und das Umschaltventil 11 wird in der Stellung L gemäß Fig. 1 gehalten. In Fig. 1 ist das Umschaltventil 11 in der Stellung H dargestellt.

Wenn das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit gefahren wird, empfängt die Steuervorrichtung 15 ein vom Geschwindigkeitsgeber geliefertes Impulssignal, und . sie gibt einen Strom entsprechend der augenblicklichen Fahrzeuggeschwindigkeit, z.B. einen Strom von i = 0,8 A, zum Durchsatz-Regelventil 13 ab, um den Tauchkolben 52 und den Schieber 51 aus der unteren Endstellung über eine Strecke entsprechend dieser Stromgröße hochzufahren (gemäß Fig. 1 nach rechts zu verlagern) und damit den Öffnungsgrad des Öldurchgangs 50a an der Seite der Hülse 50 gemäß Fig. 21 zu verkleinern. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die Drossel c und der Durchgang 50b an der Seite der Hülse 50 weiterhin blockiert, und aufgrund der Verkleinerung des Querschnitts des Durchgangs 50a wird die Durchsatzmenge Ο- durch die Drossel d im Vergleich zur Durchsatzmenge durch den Öldurchgang 50a im beschriebenen Stillstandzustand verkleinert (die Strömungs- oder Durchsatzmenge Q. beträgt in

diesem Zustand nahezu Null). Es ist darauf hinzuweisen, daß die Größe dieser Durchsatzmengenverkleinerung durch eine Vergrößerung der Durchsatzmenge Q₁. über die Drossel 5' e zum Niederdruck-Öldurchgang 8b ausgeglichen wird.

Da die Durchsatzmenge Q. (Q.HO) des aus dem Durchsatz-Regelventil 13 ausströmenden Drucköls im Vergleich zur Durchsatzmenge über den Öldurchgang 50a im beschriebenen Stillstandzustand reduziert ist, ist der Öldruck (im Durchgang 7f)an der Stromaufseite der Drossel d kleiner als im Stillstandzustand.

Bei beginnender Drehung des Lenkrads nach rechts (oder links) bei niedriger Fahrgeschwindigkeit beginnt der Öldruck P im Durchgang 7d anzusteigen. Dabei steigt

auch der Hauptführungs-Öldruck im Durchgang 7f an. Dieser Öldruck wird seinerseits über den Hauptführungs-Öldurchgang 7f, zum Schieber 41 (zu seinem dünneren Ende) des Druckregelventils 12 übertragen, so daß der Schieber 41 in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 10 verschoben wird. Gleichzeitig drängt das die Ringnut 41b durchströmende Drucköl den Schieber 41 in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 10 aufgrund einer Differenz der Druckbeaufschlagungsfläche. Andererseits steht die Seite an der Feder 44 mit dem Niederdruck-Öldurchgang 8b in Verbindung, so daß der Schieber 41 gegen die Kraft der Feder 44 fortlaufend hochfährt (in Richtung L in Fig. 1) und sich der Öffnungsgrad der durchgehenden Öffnung 40b¹ fortlaufend verkleinert; wenn der den Schieber 41 nach oben verlagernde Öldruck und die Federkraft der Feder 44 im Gleichgewicht miteinander sind, .bleibt der Schieber 41 stehen. Der das dünnere Ende des Schiebers 41 beaufschlagende Öldruck ist jedoch kleiner als der Druck im erwähnten Stillstandzustand, so daß die Strecke der Aufwärtsverlagerung des Schiebers um einen entsprechenden Betrag verkleinert ist (der Querschnitt der durchgehenden Öffnung 40b' um den entsprechenden Betrag vergrößert ist) und der Öldruck P

im Durchgang 7d und in den Kammern 6 der Gegenwirkkolben 5 größer wird als im beschriebenen Stillstandzustand. Dieser Zustand bleibt anschließend erhalten; wenn nämlich das Lenkrad weiter nach rechts (oder links) gedreht wird und damit zu einem weiteren Anstieg des Öldrucks P in den Durchgängen 7a - 7c führt, wobei der Öldruck in der Ringnut 41b anzusteigen bestrebt ist, wird im Druckregelventil 12 der Schieber 41 zur Verkleinerung des Querschnitts der durchgehenden Öffnung 40b¹ weiter verschoben, so daß demzufolge der Öldruck P im Durchgang 7d kontinuierlich auf einer konstanten Größe gehalten wird, die größer ist als der Öldruck

im Stillstandzustand.
15

Wenn mithin durch Vergrößerung der erwähnten relativen Winkelauslenkung ein großer Förderdruck P geliefert wird, wird das Lenkrad-Drehmoment T, obgleich es größer wird als im Stillstandzustand, nicht so groß wie unter den noch zu beschreibenden Bedingungen hoher Fahrgeschwindigkeit .

Wenn das Fahrzeug mit vorbestimmter Geschwindigkeit oder Beschleunigung in einen Zustand hoher Fahrge-

²^ schwindigkeit gebracht wird, liefert die Steuervorrichtung 15 in Abhängigkeit von einem vom Geschwindigkeitsgeber 14 übertragenen Signalimpuls oder Impulssignal einen Strom i = 0 (vgl. Fig. 29) zum Durchsatz-Regelventil 13, um den Tauchkolben 52 und den Steuer-Schieber 51 mittels der Feder 60 bis zur oberen Endstellung (Stellung H gemäß Fig. 1) hochzufahren, wo-" bei nur die vierte Drossel c (Fig. 21) mit dem Öldurchgang 7f an der Stromaufseite der ersten Drossel d über die Durchgänge 51a, 51b und 52b an der Seite des Schiebers 5i in Verbindung steht. In diesem Augenblick ist die vierte Drossel c voll geöffnet, und während die Strömungsoder Durchsatzmenge Q. über die vierte Drossel c zunimmt,

-55-

steigt sie im Vergleich zur Durchsatzmenge bei niedriger Fahrgeschwindigkeit nur geringfügig an. Andererseits wird die Durchsatzmenge Q₃ über den Öldurchgang 50a nahezu zu Null, so daß die Durchsatzmenge durch diesen Anlagenteil eine Mindestgröße erreicht. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Verkleinerung der Durchsatzmenge durch eine weitere Vergrößerung der Öldurchsatzmenge Q₅ durch die dritte Drossel e zum Niederdruck-

Öldurchgang 8b ausgeglichen wird (vgl. Fig. 31). Da die Durchsatzmenge des aus dem Durchsatz-Regelventil 13 austretenden Drucköls, wie erwähnt, auf eine Mindestgröße reduziert wird, wird der Hauptführungs-Öldruck im Durchgang 7f an der Stromaufseite der ersten Drossel d am kleinsten. Da dieser Öldruck über den Durchgang 7f. zum Druckregelventil 12 übertragen wird, nimmt der Öldruck P , dessen größter Wert durch das Druckregelventil 12 begrenzt wird, den maximalen Wert an (vgl. Fig. 24).

Wenn das Lenkrad bei hoher Fahrgeschwindigkeit nach rechts (oder links) gedreht wird, beginnt der Öldruck P im Durchgang 7d anzusteigen. Dabei steigt auch der Öldruck im Durchgang 7f an. Da jedoch der Öldurchgang 50a blockiert ist, ist die Größe des Druckanstiegs äußerst klein. Dieser Öldruck wird seinerseits über den Hauptführungs-Öldurchgang 7f, zum Steuer-Schieber 41 (d.h. zu seinem Ende kleinsten Durchmessers) übertragen, so daß der Schieber 41 in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 10 verschoben wird. Gleichzeitig drückt das die Ringnut 41b des Schiebers 41 durchströmende • Drucköl den Schieber 41 aufgrund einer Druckbeaufschlagungsflächendifferenz in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 10. Der Teil an der Seite der Feder 44 steht andererseits mit dem Niederdruck-Öldurchgang 8b in Verbindung, so daß sich der Schieber 41 allmählich gegen die Kraft der Feder 44 aufwärts (in Richtung L gemäß Fig. 1) bewegt, so daß der Querschnitt der durchgehenden

34Ϊ8586

Öffnung oder Bohrung 40b¹ allmählich bzw. fortlaufend verkleinert wird; wenn der den Schieber 41 in der genannten Pfeilrichtung verlagernde Öldruck einen Gleichgewichtszustand mit der Kraft der Feder 44 erreicht, bleibt der Schieber 41 stehen. Der das dünnere Ende des Schiebers 41 beaufschlagende Öldruck ist jedoch am kleinsten, so daß die Aufwärtsbewegungsstrecke des Schiebers 41 sehr klein (und damit der Öffnungsgrad der durchgehenden Bohrung 40b¹ groß) ist und der größte Wert des Öldrucks P im Öldurchgang 7d (in den Kammern 6 der Gegenwirkkolben 5) am größten wird.

Da andererseits die Drossel c gegenüber dem Öldurchgang 51a offen ist, nimmt bei niedrigem Förderdruck P , insbesondere in der Nähe der Neutralstellung des Lenkrads, der Umschaltventil-Steuer- oder -Führungsdruck im Durchgang 7e zwischen den Drosseln d und c ab, und dieser niedrigere Druck wird über den Umschaltventil-Führungsöldurchgang 7e, zum Schieber 30 des Umschaltventils 11 übertragen; demzufolge verschiebt sich der Steuer-Schieber 30 unter Schließung der Überbrückungsleitung 7b abwärts (Stellung H in Fig. 1), so daß das von der Ölpumpe 1 gelieferte Drucköl über die Haupt-Drossel a zum Öldurchgang-Schaltventil 2 geliefert wird und der Förderöldruck P um bzw. auf eine vorgegebene Druckgröße erhöht wird. Dies bedingt, daß selbst im Fall keiner Lenkradbewegung (Neutralstellung des Lenkrads) bei hoher Fahrgeschwindigkeit der Öldruck P in den Durchgängen 7a - 7c im Vergleich zum Öldruck im Stillstand oder bei niedriger Fahrgeschwindigkeit ansteigt ■ (vgl. P gemäß Fig. 27). Dieser Öldruck wird über das Druckregelventi1 12 und die Öldurchgänge 7d und 7d_ zu den Kammern 6 der Gegenwirkkolben 5 übertragen, so daß das "Lenkgefühl" (in den Händen des Fahrers) bei kleinen Lenkradwinkeln bei hoher Fahrgeschwindigkeit verbessert werden kann.

Wenn das Lenkrad (ständig) weiter nach rechts oder links gedreht wird, steigt der Förderdruck P in den Öl durchgängen 7a - 7c weiter an, und der Öldruck P 5· im Durchgang 7d steigt ebenfalls, ähnlich wie vorher beschrieben, weiter an. Wenn der Öldruck im Durchgang 7e zwischen den Drosseln b und c über eine vorgegebene bzw. Sollgröße (preset value) ansteigt und damit die über den Fuhrungsöldurchgang 7e, auf den Schieber 30 wirkende Kraft größer wird als die Federkraft der Feder 33, verschiebt sich der Schieber 30 des Umschaltventils 11 unter Öffnung der Überbrückungsleitung 7b aufwärts (vgl. Stellung L gemäß Fig. 1). Wenn das Lenkrad auch nach Erreichen des eben beschriebenen Zustands weiter nach rechts oder links gedreht wird, steigt der Öldruck in den Durchgängen 7a - 7c weiter an. Das Druckregelventil 12 regelt jedoch den Öffnungsgrad bzw. Querschnitt der durchgehenden Öffnung 40b¹, und der Öldruck P im Durchgang 7d kann somit ständig auf dem höchsten konstanten Pegel gehalten werden. Das Lenkrad-Drehmoment T, bei dem ein großer Förderdruck P durch Vergrößerung der erwähnten relativen Winkelauslenkung geliefert wird, wird demzufolge groß (vgl. Kurve B in Fig. 27).

Bei der beschriebenen Servolenkanlage gemäß der Erfindung wird somit die Bewegung eines Lenkrads über einen Drehstab 22 auf ein Öldurchgang-Schaltventil 2 übertragen, um einen Arbeitszylinder 3 in einer gewünschten oder vorgesehenen Lenkrichtung zu betätigen, und zwar durch Umschaltung eines von einer Ölpumpe 1 . zum Schaltventil 2 verlaufenden Hochdruck-Öldurchgangs 7a und eines vom Schaltventil 2 zu einem Ölbehälter 4 verlaufenden Niederdruck-Öldurchgangs 8a, wobei ein

gg Teil des über den Hochdruck-Öldurchgang 7a strömenden Arbeits- oder Drucköls zu einem Gegenwirkkolben 5 zur Hemmung oder Begrenzung (restrain) der Torsion des Drehstabs 22 geleitet wird. Vom Mittelbereich der

Durchgänge 7a - 7c zweigen parallele Öldurchgänge 7e und 7e' ab. Im einen (7e) der parallelen Öldurchgänge 7e und 7e' ist eine zweite Drossel(öffnung) b vorgesehen. Ein Durchsatz-Regelventil 13 dient zum Austragen des von den parallelen Öldurchgängen gelieferten Drucköls entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. proportional zu dieser. Eine erste Drossel d liefert einen Hauptsteuer- bzw. -führungsdruck in Abhängigkeit von der Durchsatzmenge an der Stromabseite des Durchsatz-Regelventils 13, und ein durch diesen Führungsdruck betätigtes Druckregelventil 12 dient zur Regelung des Öldrucks im Öldurchgang 7d zum Gegenwirkkolben 5 auf eine konstante Größe sowie auf eine höhere konstante ° Größe bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit. Im

Stillstand des Fahrzeugs ist daher der den Gegenwirkkolben 5 beaufschlagende Druck am kleinsten. Bei einer Lenkbewegung im Fahrzeugstillstand kann demzufolge das Öl durchgang-Schaltventil 2 mit einer nur geringen Lenk- ^O kraft (Lenkrad-Drehmoment) angesteuert werden.

Bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit steigt der den Gegenwirkkolben 5 beaufschlagende Öldruck an. Bei hoher Fahrgeschwindigkeit muß daher das Öldurchgang-Schalt- ^5 ventil 2 mit einer vergleichsweise großen Lenkkraft angesteuert werden, so daß unter diesen Bedingungen ein zufriedenstellendes "Lenkgefühl" (Lenkungs-Rückstellkraft) gewährleistet wird.

³^ Da weiterhin der Ausgangsdruck (Pumpen-Förderdruck) P über das Druckregelventil 12 zum Gegenwirkkolben • 5 übertragen wird, zeigt der Ausgangsöldruck P eine lineare Charakteristik in bezug auf das Lenkrad-Drehmoment T innerhalb eines Lenkbereichs im Fahrzustand, _wie durch die Kurve B in Fig. 27 dargestellt. Das bei den bisherigen Servolenkanlagen häufig auftretende Gefühl für einen zu großen Lenkradeinschlag wird damit

vermieden, so daß das Lenken bei fahrendem Fahrzeug erheblich stabilisiert wird und der Lenkvorgang mit

einem entsprechenden "Lenkgefühl" erfolgen kann. 5.

Da weiterhin in der Neutralstellung des Lenkrads bei hoher Fahrgeschwindigkeit der den Gegenwirkkolben 5 beaufschlagende Öldruck mittels des Umschaltventils 11 um eine vorbestimmte Größe erhöht werden kann, wird !0 unter diesen Bedingungen ein gutes Gefühl für die Neutral- bzw. Mittenstellung des Lenkrads geboten.

Da bei einem großen Lenkradauschlag bei hoher Fahrgeschwindigkeit weiterhin das Umschaltventil 11 zum Öffnen der Überbrückungsleitung 7b betätigt wird, kann der Ausgangsöldruck P über das Öldurchgang-Schaltventil 2 ohne Reaktions- bzw. Gegenwirkverluste den Arbeitszylinder 3 beaufschlagen. Während der durch die Drossel a und das Schließen des Umschaltventils 11 bewirkte Druckanstieg einerseits die Rückstellwirkung bei hoher Fahrgeschwindigkeit verbessert, hat er anderer seits einen Druckabfall im Arbeitszylinder 3 zur Folge. Erfindungsgemäß kann jedoch ein Druckabfall bei einer Lenkradbetätigung bei hoher Fahrgeschwindigkeit, bei welcher der Arbeitszylinder 3 eine über der vorgegebenen Größe liegende Ausgangsleistung benötigt, vermieden werden und damit die Rückstellwirkung bzw. das Gegenwirkgefühl lediglich im Bereich der Neutralstellung des Lenkrads, in welchem der Ausgangsöldruck niedrig ist, zuverlässig erhöht und damit das Lenkkraftgefühl ("Lenkungssteifheit") verbessert werden.

- Leerseite -

Claims

-X-

\ Patentanspruch

Servolenkanlage, gekennzeichnet durch eine mit einem Lenkrad verbundene Antriebs- oder Ein-5. gangswelle (21), einen Drehstab (22) zur Übertragung der Drehung der Eingangswelle auf eine Abtriebs- oder Ausgangswelle (23a), ein Öldurchgang-Schaltventil (2), in welchem öldurchgänge oder -leitungen entsprechend einer Drehwinkeldifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangswelle umschaltbar sind, einen mit der Ausgangswelle verbundenen Arbeitszylinder (3), einen Hochdrucköldurchgang (7a) zur Zufuhr des von einer ölpumpe (1) gelieferten Arbeits- oder Drucköls zum Arbeitszylinder über das Öldurchgang-Schaltventil, einen Niederdrucköldurchgang (8a) zum Rückführen des Drucköls vom Arbeitszylinder zu einem Ölbehälter (4) über das Schaltventil (2), einen zwischen Eingangs- und Ausgangswelle eingefügten Reaktions- oder Gegenwirkkolben (5) zur Begrenzung (restraining) der Drehwinkeldifferenz zwischen beiden Wellen mittels einer Hemmkraft, eine im Hochdruck-Öldurchgang angeordnete Haupt-Drossel(öffnung), einen von der Stromaufseite der Haupt-Drossel abzweigenden und mit dem Gegenwirkkolben kommunizierenden Steueröldurchgang, ein in den Steueröldurchgang eingeschaltetes Druckregelventil (12) zur Regelung des Öldrucks in der Weise, daß er einem vorbestimmten Höchstdruck gleich oder kleiner als dieser ist, eine die Stromauf- und die Stromabseite der Haupt-Drossel überbrückende Überbrükkung (sleitung) und eine in der Überbrückung angeordnete

QQ Öldruck-Erhöhungseinrichtung zum Schließen der überbrückung zwecks Erhöhung des Öldrucks im gesamten Steueröldurchgang nur dann, wenn der Öldruck an der Stromabseite des Druckregelventils gleich groß oder kleiner ist als eine vorbestimmte kleinste Druckgröße.