DE3635439A1

DE3635439A1 - Auf die fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende lenkhilfevorrichtung

Info

Publication number: DE3635439A1
Application number: DE19863635439
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Nagae; Yoshiaki Hattori
Original assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Current assignee: Tokai TRW and Co Ltd
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1986-10-17
Publication date: 1987-04-23
Also published as: AU6413486A; AU594715B2; GB8624961D0; US4759419A; IT8667785A0; GB2181702A; IT1195344B; JPS6291371A; JPH0741842B2; GB2181702B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Servolenkung oder eine Lenkhilfevorrichtung der Bauart, die auf die Fahr zeuggeschwindigkeit anspricht. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Lenkhilfevorrichtung der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Bauart, bei welcher die Lenkhilfegröße infolge der Fahrzeuggeschwindigkeit variabel ist.

Eine konventionelle Lenkhilfevorrichtung der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Bauart sieht eine Beschränkung der relativen Arbeitsweise des Ventilkörpers eines Steuerventils vor, welches die Einspeisung von unter Druck stehendem Öl (Drucköl) zu jeder Strömungsmit telkammer jedes Lenkhilfebetätigers steuert, wobei die Arbeitsweise die folgende ist:

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung einer ersten konventionellen Vorrichtung. Der Öldurchfluß von einer Leistungspumpe 1 läuft über eine Steuerdruckeinschränk zumeßöffnung (Drossel) 2 und ein Steuerventil 3 zu einem Betätiger 4. Rückflußöl vom Betätiger 4 läuft durch das Steuerventil 3 zu einem Reservoir 5. Das Steuerventil 3 besitzt einen Beschränkungsmechanismus 7 mit einem Be schränkungskolben 6. Ferner läuft unter Druck stehendes Öl von der Leistungspumpe 1 über ein Umschaltventil 8, eine Strömungsmittelkammer des Einschränkungsmechanismus 7 und eine Umschaltdruckdrossel 9 zu einer der Fahrzeug geschwindigkeit entsprechend betriebenen Pumpe 10. Die anderen Enden der Leistungspumpe 1 und der Fahrzeugge schwindigkeitspumpe 10 sind mit dem Pumpenreservoir 5 verbunden.

Die erste konventionelle Vorrichtung der oben beschriebe nen Bauart weist die Drossel 2 im Öldurchlaß zwischen der Leistungspumpe 1 und dem Steuerventil 3 auf und steuert die Drucköllieferung an jede Strömungsmittelkammer des Betätigers 4 entsprechend Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Drossel 2 erzeugt einen Druck, der an den Beschränkungs mechanismus 7 angelegt wird, der die relative Versetzung des Ventilkörpers des Steuerventils 3 auf die Neutralpo sition einschränkt. Der Öldurchlaß oder Ölfluß stromab wärts gegenüber der Drossel 2 ist durch das Umschaltven til 8 mit der Strömungsmittelkammer des Einschränkmechanis mus 7 und der Umschaltdruckdrossel 9 verbunden. Das Um schaltventil 8 ist derart gesteuert, daß es durch Öl druck betätigt wird, der von der Umschaltdruckdrossel 9 und der Pumpe 10 erzeugt wird, die sich entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit dreht. Wenn die Fahrzeugge schwindigkeit ansteigt, wird das Umschaltventil 8 betä tigt und die Seite und der Öldruck stromaufwärts gegen über der Drossel 2 wird an die Strömungsmittelkammer des Einschränkmechanismus angelegt.

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer zweiten bekannten Vorrichtung. Die Leistungspumpe 1, die Ein schränk-Steuerdruckdrossel 2, Steuerventil 3, Betätiger 4, Pumpenreservoir 5, Beschränkungskolben 6, Beschränkungs mechanismus 7 und Umschaltventil 8 sind im wesentlichen gleich den entsprechenden Bauelementen der ersten Vorrich tung, so daß eine ins einzelne gehende Beschreibung nicht erforderlich ist. Wie in Fig. 13 gezeigt, ist ein Strö mungsgeschwindigkeitssteuerventil 12 über ein Drucksteuer ventil 11 mit der Leistungpumpe 1 verbunden, und das Drucksteuerventil 11 liegt an der Ausfluß- oder Ausgangs seite des Strömungsgeschwindigkeitssteuerventils 12 und von Beschränkungsmechanismus 7. Ein Elektromagnet 13 des Strömungsgeschwindigkeitssteuerventils 12 ist elektrisch mit einer Steuervorrichtung 14 verbunden, wobei an diese ein Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 14′ angelegt wird.

Bei der zweiten in Fig. 13 gezeigten Vorrichtung erzeugt das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal vom Fahrzeuggeschwin digkeitsdetektor 14′ ein Ausgangssignal von der Steuer vorrichtung 14 für den Elektromagneten 13 des Strömungs geschwindigkeitssteuerventils 12, um das Steuerventil 8 und das Drucksteuerventil 11 zu steuern. Durch das Druck steuerventil 11 gesteuerter Öldruck wird durch die Dros sel oder Zumeßöffnung 2 an die Strömungsmittelkammer des Beschränkungsmechanismus 7 angelegt.

Die oben beschriebenen bekannten ersten und zweiten Vor richtungen sind von kompliziertem Aufbau und machen eine hohe Genauigkeit sowie hohe Kosten bei der Herstellung er forderlich. Insbesondere die zweite Vorrichtung benötigt viele Steuerventile und Umschaltventile, so daß die Zuver lässigkeit der Vorrichtung abnimmt. Ferner ist ein be schränkter Öldruck erforderlich während des Laufs zur Erhöhung der primären Strömungsmittelausgangsenergie der Leistungspumpe, so daß ein Kühlmechanismus notwendig ist, um zu verhindern, daß die Systembetriebsöltemperatur an steigt.

Zur Lösung der genannten Probleme wird eine Lenkhilfevor richtung der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Bauart derart ausgebildet, daß sie folgendes aufweist: eine in einem Öldurchlaß eingesetzte Drossel oder Zumeß öffnung zur Herstellung einer Verbindung von Druckölspeise mitteln mit einem Steuerventil, wobei die Ölspeisegeschwin digkeit oder Rate vermindert wird, wenn die Fahrzeugge schwindigkeit ansteigt, und zwar mittels eines Steuerven tils, welches die Druckölspeisung für jede Strömungsmittel kammer jedes Betätigers steuert, und zwar entsprechend dem Betriebsdrehmoment, wobei Federmittel eine Beschrän kungskraft eines Beschränkungsmechanismus erzeugen, der einen Ventilkörper des Steuerventils in Neutralposition drückt, und wobei das Steuerventil für eine relative Versetzung entsprechend des Betriebsdrehmoments ange ordnet ist, und zwar durch ein Federelement, wobei das Drucköl stromaufwärts gegenüber der Drossel mit einer Strömungsmittelkammer in Verbindung steht, welche die Federkraft der erwähnten Federmittel und das Drucköl stromabwärts gegenüber der Drossel ausgleicht, welch letzteres mit einer Strömungsmittelkammer der Federmittel seite verbunden ist.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr niedrig ist oder das Fahrzeug stoppt, so ist erfindungsgemäß die an das Steuerventil gelieferte Ölmenge meximal und die Druck differenz an der Drossel ist ebenfalls maximal, so daß die Beschränkungsfederkraft ausgeglichen wird, um die Einschränkung freizugeben, auf welche Weise die Lenk hilfegröße maximal ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, so wird die Ölversorgung vermindert, um die Druckdifferenz an der Drossel zu reduzieren, um dadurch die Ausgleichskraft zu vermindern. Auf diese Weise steigt die Beschränkungskraft an und die Lenkhilfeleistung nimmt ab.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispie len anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Systemblockdiagramm der erfindungsgemäßen Lenkhilfevorrichtung der auf die Fahrzeuggeschwin digkeit ansprechenden Bauart;

Fig. 2 bis 9 graphische Darstellungen der Eigenschaften der Elemente der Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. 10 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Pumpeneinheitströmungsmittelenergie von Lenkhilfe vorrichtungen,

Fig. 11 ein Systemblockdiagramm einer Lenkhilfevorrichtung der Bauart, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht, und zwar von einem zweiten Ausführungs beispiel der Erfindung;

Fig. 12 und 13 Systemblockdiagramme von bekannten ersten und zweiten Lenkhilfevorrichtungen, der auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Bauart.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lenk hilfevorrichtung gemäß der Erfindung der Bauart, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht. Man erkennt, daß eine motorbetriebene Pumpeneinheit 15 aus einem Steuer abschnitt 15 a und einer Pumpe 15 b besteht, und der Ölfluß oder Öldurchlaß der Pumpe erfolgt durch einen Divisions steuerabschnitt 16, eine Einschränksteuerzumeßöffnung (Steuerdrossel) 17 und ein Steuerventil 18 zu einer Be tätigungsvorrichtung (Betätiger) 19. Das Steuerventil ist schematisch in Fig. 1 gezeigt und ist von konventioneller Bauart. Das Steuerventil 18 besitzt eine Neutralstellung N, eine parallele Öffnungsstellung 18 a und eine Kreu zungsöffnungsstellung 18 b. Der Betätiger 19 weist Kam mern 19 a und 19 b auf. Ein Ende einer Leitung 50 ist mit der Kammer 19 a verbunden und ein Ende einer Leitung 51 ist mit der Kammer 19 b verbunden. Die anderen Enden jeder der Leitungen 50 und 51 sind mit dem Steuerventil 18 ver bunden. Rückflußöl von dem Betätiger 19 läuft durch die Leitung 51 und das Steuerventil 18 zu einem Pumpenreser voir 20. Die Seiten stromaufwärts und stromabwärts gegen über der Einschränksteuerdrossel 17 sind jeweils mit einem Beschränkungsmechanismus 23 verbunden. Der Beschrän kungsmechanismus 23 weist ein Gehäuse 30 auf, und zwar mit einer Einschränkungsausgleichsseitenströmungsmittelkammer (EAK) 30 a und einer Einschränkungsfederseitenkammer (ESK) 30 b. Eine stromaufwärtsgelegene Ölleitung 40 führt von der Drossel 17 zu der EAK 30 a und eine stromabwärtsgele gene Ölleitung 41 führt von der Drossel 17 zu der ESK 30 b. Ein Beschränkungskolben 21 und eine Beschränkungsfeder 22 sind im Gehäuse 30 vorgesehen. Die anderen Seiten der Pum peneinheit 15 und des Divisionssteuerabschnitts 16 sind mit dem Pumpenreservoir 20 verbunden. Ferner ist ein Elektromagnet 24 des Divisionssteuerabschnitts 16 mit einer Steuervorrichtung 25 verbunden, die ein Ausgangs signal anlegt, und zwar infolge von Signalen von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 23, einem Lenkwinkel geschwindigkeitsdetektor 27 und einem Betriebsartenwäh ler 28. Das Steuerventil 18 ist mit einer Lenkwelle eines Lenkrads 29 verbunden.

Im Betrieb wird die durch den Motor angetriebene Pumpen einheit 15 durch den Motor angetrieben und liefert unter Druck stehendes Öl mit einer konstanten Menge bei mehr als der Leerlaufdrehzahl. Die Beziehung zwischen der Dreh zahl und der Abgabemenge der Pumpeneinheit 15 ist in Fig. 2 gezeigt. Die regulierte Abgabemenge der Pumpen einheit 15 ist auf die Menge eingestellt, die erforder lich ist, um das Fahrzeug in gestoppter Position bei Leer laufdrehzahl des Fahrzeugs zu lenken. Wenn das Fahrzeug fährt, so ist die Motordrehzahl natürlich größer als die Leerlaufdrehzahl, so daß die Beziehung zwischen der Fahr zeuggeschwindigkeit und der Abgabemenge der Pumpeneinheit 15 konstant ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Der Divisions- oder Teilungssteuerabschnitt 16 verteilt das von der Pumpeneinheit 15 gelieferte unter Druck stehende Öl an das Steuerventil 18 und das Pumpenreservoir 20 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und das Ölteil verhältnis wird in einer Druckkompensationsart und -weise gesteuert. Das Divisions- oder Teilungsverhältnis der Öl menge wird in dem Divisionssteuerabschnitt 16 durch den Elektromagnet 24 bestimmt. Der Elektromagnet 24 wird elektrisch durch die Steuerschaltung 25 gesteuert, und zwar basierend auf den Eingangssignalen von dem Fahrzeug geschwindigkeitsdetektor 26, dem Lenkwinkelgeschwindig keitsdetektor 27 und dem Betriebsartenwähler 28, der die Größe der gewünschten Lenkhilfeunterstützung auswählt. Das Teilungsverhältnis für das Drucköl durch den Divisions steuerabschnitt 16, abhängig von der Fahrzeuggeschwindig keit ist in Fig. 4 gezeigt.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Fahrzeugge schwindigkeit und der an das Lenkgetriebesteuerventil 18 gelieferten Ölmenge. Wenn die Lenkwinkelgeschwindig keit ansteigt, so wird die Öffnung des Divisionssteuer abschnitts 16 entsprechend reguliert, um die Ölversorgung zur Strömungsmittelkammer des Betätigers 19 zu erhöhen.

Wenn die Ölversorgung für das Steuerventil 18 in Beziehung auf die Fahrzeuggeschwindigkeit reguliert wird, so ändert sich auch die Beziehung zwischen der relativen Position des Ventilkörpers des Steuerventils 18 und dem Unter stützungsöldruck, abhängig von der Fahrzeuggeschwindig keit, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Drossel 17 ist, wie beschrieben, in den Öldurchlaß oder die Ölverbindung zwischen dem Divisionssteuerabschnitt 16 und dem Steuer ventil 18 eingesetzt. Öl stromaufwärts gegenüber der Drossel 17 wird an die Federausgleichsseitenströmungsmittel kammer (EAK) 30 a des Einschränk- oder Beschränkungsmecha nismus 23 angelegt, und Öl von der stromabwärtsgelegenen Seite der Drossel 17 wird an die Federseitenströmungsmit telkammer (ESK) 30 b angelegt. Der Beschränkungs- oder Einschränkungsmechanismus 23 ist derart konstruiert, daß der Kolben 21 den Ventilkörper des Steuerventils 18 auf Neutralposition hält und beschränkt, und zwar durch die Druckkraft der Feder 22, so daß die Einschränk- oder Be schränkungskraft dann klein ist, wenn die Druckdifferenz an der Drossel 17 groß ist. Die Druckdifferenz, d.h. Ein schränksteuerdruck und Einschränkkraft bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit sind in Fig. 7 gezeigt. Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und der relativen Position des Ventilkörpers des Steuerventils 18. Aus den Kennlinienkurven der Fig. 6 und 8 ergibt sich die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment und der Lenkhilfe ausgangsgröße, abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß Fig. 9. Wie gezeigt, erhält man ein hervorragendes Lenkgefühl. Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Fahr zeuggeschwindigkeit und der Pumpenströmungsmittelenergie, wobei die Kurve A sich auf eine typische Lenkhilfevor richtung ohne Einschränkmechanismus bezieht, während die Kurve B die bekannte Vorrichtung der Fig. 13 repräsentiert und die Kurve C die bekannte Vorrichtung gemäß Fig. 12 darstellt, wohingegen die Kurve D sich auf die Vorrich tung gemäß der Erfindung bezieht. Man erkennt, daß die Pumpenströmungsmittelenergie klein ist, und zwar insbeson dere bei Fahrgeschwindigkeit.

Fig. 11 zeigt ein Systemblockdiagramm eines zweiten Aus führungsbeispiel einer Lenkhilfevorrichtung der Bauart, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht. Die Pum peneinheit 15, Einschränk- oder Beschränkungsssteuer druckzumeßöffnung (Drossel) 17, Steuerventil 18, Betäti ger 19, Pumpenreservoir 20, Beschränkungskolben 21 und Beschränkungsmechanismus 22 sind in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. In Fig. 11 wird eine Pumpe 15 b durch einen Motor 30 angetrieben, der durch einen Antriebssteuerabschnitt 32 gesteuert wird, der seinerseits die elektrische Leistung von einer elek trischen Quelle 31 des Fahrzeugs steuert, um eine Dreh geschwindigkeit der Pumpe zu erhalten, die der Fahrzeug geschwindigkeit entspricht. Der Antriebssteuerabschnitt 32 wird durch die Steuerschaltung 25 gesteuert, die verbunden ist mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 26, dem Lenk winkelgeschwindigkeitsdetektor 27 und dem Betriebsarten wähler 28.

Die Arbeitsweise und die Funktion der Vorrichtung gemäß Fig. 11 sind im wesentlichen ähnlich dem ersten Ausführungs beispiel.

Man erkennt, daß die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile ermöglicht:

1. Durch Kombination einfacher Elemente hinsichtlich ihrer Funktion und in organischer Weise wird eine preis günstige, zuverlässige und effektive Vorrichtung er halten.
2. Die Einschränkkraft des Ventilkörpers des Steuer ventils, welches die Öleinspeisung des Hilfsöl steuert, wird durch ein Federelement erhalten. Die Einschränk oder Beschränkungskraft wird vermindert, was die Feder kraft ausgleicht oder ihr entgegenwirkt, und zwar durch einen Steuerdruck zur Erhöhung der Lenkhilfegröße dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, d. h., wenn die Pumpendrehung hoch liegt, so ist der Beschränkungs steueröldruck niedrig, so daß der Pumpenabgabeöldruck niedrig liegt. Auf diese Weise wird der Energiever brauch beim Fahren niedrig, und es wird kein Temperatur anstieg des Systems im Betrieb erwirkt.
3. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, so wird die Öllieferung an die Lenkhilfe vermindert und die Beschränkungskraft des Ventilkörpers des Steuerventils wird erhöht, so daß eine effektive Fahrzeuggeschwindigkeit ansprecheigenschaft erreicht werden kann.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Die Lenkhilfevorrichtung der auf die Fahrzeuggeschwindig keit ansprechenden Bauart weist eine Drossel auf, die in den Ölfluß eingesetzt ist, der Druckölspeisemittel ver bindet, und zwar wird die Ölspeiserate bei Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, und zwar mittels eines Steuerventils, welches die Drucköleinspeisung in jede Strömungsmittelkammer jedes Betätigers entsprechend dem Betriebsdrehmoment steuert, wobei Federmittel vorgesehen sind, die eine Einschränk- oder Beschränkungskraft in einem Beschränkungsmechanismuserzeugen, um den Ventil körper des Steuerventils unter Druck zu setzen, wobei der Ventilkörper eine relative Versetzung oder Bewegung aus führen kann, entsprechend dem Betriebsdrehmoment, und zwar vorgespannt durch ein Federelement in eine Neutral stellung. Drucköl stromaufwärts gegenüber der Drossel steht mit einer Strömungsmittelkammer in Verbindung, um der Federkraft der Federmittel entgegen zu wirken und diese auszugleichen, und ferner steht Drucköl stromabwärts gegenüber der Drossel mit einer Strömungsmittelkammer der Federmittelseite in Verbindung.

Claims

1. Lenkhilfevorrichtung der auf die Fahrzeuggeschwindig keit ansprechenden Bauart, wobei folgendes vorgesehen ist:
eine Zumeßöffnung, eingesetzt in einen Öldurchlaß, der Druckölspeisemittel mit einem Steuerventil ver bindet, wobei die Druckölspeisemittel die Ölspeise geschwindigkeit oder Rate vermindern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, und wobei das Steuerventil die Einspeisung von Drucköl zu jeder Strömungsmittelkammer jedes Betätigers steuert,
und zwar entsprechend dem Betriebsdrehmoment, Federmittel zur Erzeugung einer Beschränkungskraft eines Beschränkungsmechanismus, um einen Ventilkör per des Steuerventils angeordnet für eine relative Versetzung, entsprechend dem Betriebsdrehmoment, durch ein Federelement in eine Neutralposition zu drücken,
wobei Drucköl stromabwärts gegenüber der Zumeßöffnung mit einer Strömungsmittelkammer verbunden ist, und zwar ausgleichend die Federkraft der Federmittel und des Drucköls stromabwärts gegenüber der Zumeßöffnung, verbunden mit einer Strömungskammer der Federmittel seite.

2. Lenkhilfevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Beschränkungsmechanismus ferner einen Kolben aufweist, auf den das Federelement ein wirkt, um das Steuerventil zu steuern.