DE3744351C2 - - Google Patents
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- DE3744351C2 DE3744351C2 DE3744351A DE3744351A DE3744351C2 DE 3744351 C2 DE3744351 C2 DE 3744351C2 DE 3744351 A DE3744351 A DE 3744351A DE 3744351 A DE3744351 A DE 3744351A DE 3744351 C2 DE3744351 C2 DE 3744351C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Servolenkung mit variabler Lenkkraftunterstützung
für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung reichte bereits
die folgenden Patentanmeldungen ein:
- 1. EP-Anmeldung 02 45 794 und
- 2. DE-Patentanmeldung P 37 33 102.7, eingereicht am 30. September 1987.
Weitere Patentanmeldungen wurden von der Anmelderin in der
Bundesrepublik-Deutschland unter Beanspruchung der folgenden
Prioritäten eingereicht:
- 3. japanische Patentanmeldung 61-3 13 519 v. 27. 12. 1986,
- 4. japanische Patentanmeldung 61-3 13 521 v. 27. 12. 1986,
- 5. japanische Patentanmeldung 61-3 13 520 v. 27. 12. 1986,
- 6. japanische Patentanmeldung 61-3 13 518 v. 27. 12. 1986.
Eine typische Servolenkung arbeitet gewöhnlich unter drei
Fahrtzuständen. Bei Geradeausfahrt mit mittleren bis hohen
Geschwindigkeiten sind die für die Lenkung aufzubringenden
Kräfte sehr klein, wobei dann die Lenkkraftunterstützung
ebenfalls möglichst klein sein soll, um den Lenkwiderstand
der Räder fühlbar zum Fahrer zurückzuübertragen. Für Über
holmanöver und Kurvenfahrt bei mittleren und hohen Fahrt
geschwindigkeiten ist eine progressive Zunahme der Lenk
kraftunterstützung entsprechend der vom Fahrer ausgeübten
Lenkkraft erwünscht. Dabei soll jedoch vom Fahrer noch eine
nicht unbeträchtliche Lenkkraft aufzubringen sein, damit
der Fahrer das Gefühl für den dynamischen Zustand des Fahr
zeugs behält. Bei niedriger Fahrtgeschwindigkeit sowie beim
Ein- und Ausparken usw. schließlich können die für die Len
kung erforderlichen Kräfte sehr groß sein, wobei es in
diesen Zuständen kaum auf eine zustandsgetreue Übertragung
des Lenkgefühls ankommt. Unter diesen Umständen ist daher
gewöhnlich eine sehr starke Lenkkraftunterstützung er
wünscht, um so die durch den Fahrer aufzubringenden Lenk
kräfte möglichst zu verringern.
Die in diesen drei Fahrtzuständen an die Betriebseigen
schaften eines Steuerventils zu stellenden Anforderungen
stehen in Widerspruch zueinander. Es wurde früher bereits
versucht, die einander widersprechenden Anforderungen des
ersten und des dritten der vorstehend beschriebenen Fahrt
zustände zu umgehen, nämlich die Forderung nach einer
geringen Lenkkraftunterstützung bei Geradeausfahrt mit
mittleren und hohen Geschwindigkeiten bzw. die Forderung
nach einer starken Lenkkraftunterstützung bei langsamer
Fahrt, z. B. beim Parken. Zu diesem Zweck wurde die Tat
sache ausgenützt, daß die Stärke der Kraftunterstützung
bei den meisten Ventilen mit der Öldurchflußmenge variiert.
Beispielsweise in einer weit verbreiteten Anlage dieser Art
ist die die Servolenkung speisende Pumpe so ausgebildet,
daß sie die Öldurchflußmenge mit steigender Fahrtgeschwin
digkeit verringert. Dies hat jedoch einen nachteiligen
Einfluß auf die Funktion der Servolenkung im zweiten der
beschriebenen Fahrtzustände, d. h. bei Überholmanövern und
Kurvenfahrt mit mittleren bis hohen Geschwindigkeiten, da
dann das progressive Ansprechen der Servolenkung aufgrund
des verringerten Öldurchflusses beeinträchtigt ist. Macht
ein solches Lenkmanöver ein schnelles Drehen des Lenkrads
notwendig, dann reicht die von der Pumpe gelieferte Ölmenge
möglicherweise nicht mehr aus, um eine Lenkkraftunterstüt
zung zu erbringen.
In einer anderen, in der japanischen
Patentanmeldung JP 56-38 430 B2 beschriebenen Anlage sind
die beiden Enden des Servozylinders über eine ein Drossel
ventil enthaltende Umgehungsleitung miteinander verbunden,
wobei das Drosselventil in Abhängigkeit von der Fahrt
geschwindigkeit steuerbar ist, um mit zunehmender Fahrt
geschwindigkeit einen stärkeren Strom in der Umgehungs
leitung fließen zu lassen. Dies beeinträchtigt jedoch
wiederum das Betriebsverhalten im zweiten der vorstehend
genannten Fahrtzustände, nämlich bei Kurvenfahrt mit mitt
leren und hohen Geschwindigkeiten, da das erwünschte
progressive Ansprechen wiederum aufgrund der verringerten
Durchflußmenge beeinträchtigt ist.
Das noch am meisten befriedigende Verfahren, das Betriebs
verhalten der Servolenkung bzw. des Steuerventils allen
dreien der genannten Fahrtzuständen anzupassen, besteht
darin, die Ventilcharakteristik in Abhängigkeit von der
Fahrtgeschwindigkeit zu modulieren. Eine in der
US-PS 45 61 521 beschriebene Anlage, welche eine bessere
Anpassung der Lenkkraftunterstützung an Fahrtzustände bzw.
Fahrtgeschwindigkeiten ermöglicht, verwendet einen Dreh
schieber mit einem primären und einem sekundären Schieber
teil. Der Ölfluß von der Pumpe zum sekundären Schieberteil
wird durch ein geschwindigkeitsabhängig arbeitendes Ventil
in der Weise gesteuert, daß bei hohen Fahrtgeschwindig
keiten ein paralleler Strömungsweg zwischen dem Dreh
schieber und der Pumpe zur Verfügung steht, während sowohl
das primäre als auch das sekundäre Schieberteil mit Öl
gespeist werden. Bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten
drosselt das geschwindigkeitsabhängig arbeitende Ventil
den Ölfluß von der Pumpe zum sekundären Schieberteil. Beim
Ein- und Ausparken arbeitet das primäre Schieberteil in
herkömmlicher Weise allein, während das sekundäre Schieber
teil druckentlastet ist und von der Pumpe nicht mit Öl
gespeist wird. Das Umschalten von einer starken auf eine
schwache Lenkkraftunterstützung und umgekehrt erfolgt mit
tels eines variablen Magnetventils mit einem variablen
Strömungsdurchlaß in einem parallelen Strömungsweg von der
Pumpe zum sekundären Schieberteil. Ein Geschwindigkeits
fühler steuert das Magnetventil zum öffnenden und schlie
ßenden Betätigen eines variablen Durchlasses zur Erzielung
von stufenlosen Änderungen der Lenkkraftunterstützung bei
Änderungen der Fahrtgeschwindigkeit. Der in dieser Servo
lenkung verwendete Drehschieber hat ein Schiebergehäuse mit
einer kreisförmigen Bohrung, in welcher eine Schieberbuchse
Aufnahme findet. Innerhalb der Schieberbuchse ist ein
Schieberkolben angeordnet, welcher eine einen ersten
Schieberabschnitt bildende erste Gruppe von Längsnuten
sowie eine einen zweiten Schieberabschnitt bildende zweite
Gruppe von Längsnuten aufweist. Den Längsnuten der ersten
und der zweiten Gruppe gegenüber sind an der Innenwand
fläche der Schieberbuchse eine erste bzw. eine zweite
Gruppe von inneren Nuten ausgebildet. Das Fräsen dieser
inneren Nuten an der Innenwandfläche der Schieberbuchse
muß mit großer Genauigkeit erfolgen und erfordert daher den
Einsatz von hochqualifiziertem Personal. Darüber hinaus
sind hierfür zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich, was zu
erhöhten Fertigungskosten führt.
Eine Servolenkung mit variabler Lenkkraftunterstützung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist mit der EP 01 45 546 A2
bekanntgeworden. Diese bekannte Lenkeinrichtung weist einen
ersten Steuerkreis auf, der zwischen einer Pumpe und einem
Auslaß angeordnet ist, und der aus zwei parallelen
Strömungspfaden besteht, in denen jeweils drei
Drosselventile angeordnet sind. Zwischen dem zweiten und dem
dritten Drosselventil ist eine Verbindungsleitung zum
Arbeitskolben der Servolenkeinrichtung vorgesehen. Die
Drosselventile werden über ein Eingangselement gesteuert,
welches mit einem Reaktionssteuerkreis verbunden ist, der
ebenfalls zwischen dieser Druckmittelquelle und diesem
Auslaß angeordnet ist. Der Reaktionskreis besteht aus zwei
parallelen Strömungspfaden, in denen zwei Drosselventile
vorgesehen sind. Ein elektromagnetisch gesteuerters
Drosselventil ist zwischen der Druckmittelquelle und dem
Reaktionskreis angeordnet, wobei dieses Drosselventil in
Abhängigkeit von Fahrzeugparametern wie der Motordrehzahl
oder der Fahrtgeschwindigkeit betätigt wird. Zwischen diesem
elektromagnetisch gesteuerten Drosselventil und dem
Reaktionskreis ist ferner ein Entlastungsventil vorgesehen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Servolenkeinrichtung so auszulegen, daß eine hohe
Lenkkraftunterstützung bei niedriger Geschwindigkeit, eine
progressiv zunehmende Lenkkraftunterstützung bei
Kurvenfahrten bei mittlerer und hoher Fahrtgeschwindigkeit
und eine möglichst kleine Lenkkraftunterstützung bei
Geradeausfahrt mit mittlerer bis hoher Geschwindigkeit
erzielt wird, wobei diese Servolenkung auf einfache
und wirtschaftliche Weise herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des
Anspruches 1 gelöst.
Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Diagramm einer Servolenkung in einer ersten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2a und 2b grafische Darstellungen der Veränderungen
des Durchlaßquerschnitts von Drosseldurchlässen in
Abhängigkeit von über ein Lenkrad ausgeübten Lenk
kräften (T),
Fig. 2c eine grafische Darstellung der Änderung des Durch
laßquerschnitts eines Drosseldurchlasses in Abhän
gigkeit von der Lenkkraft,
Fig. 2d eine grafische Darstellung der Änderung des Durch
laßquerschnitts eines extern gesteuerten Drossel
ventils in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer in der Servolenkung nach
Fig. 1 verwendeten Schieberbuchse eines Drehschie
bers mit einem darin angeordneten Schieberkolben,
Fig. 4 eine Teil-Längsschnittansicht entsprechend der
Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie V-V
in Fig. 4,
Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VI-VI
in Fig. 4,
Fig. 7 eine grafische Darstellung der Beziehungen zwischen
Lenkkraftunterstützung und Lenkkraftcharakteristik
bei niedriger bzw. hoher Fahrtgeschwindigkeit,
Fig. 8 ein Diagramm einer Servolenkung in einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9 ein Diagramm einer Servolenkung in einer dritten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 eine Seitenansicht einer Schieberbuchse mit einem
Schieberkolben eines in der Servolenkung nach Fig. 9
verwendeten Steuerdrehschiebers,
Fig. 11 eine schematisierte Ansicht im Schnitt entlang der
Linie X-X in Fig. 12,
Fig. 12 eine abgewickelte Darstellung entsprechend einer
Schnittlinie XVII-XVII in Fig. 10,
Fig. 13 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie XVIII-XVIII
in Fig. 12,
Fig. 14 eine schematisierte Schnittansicht eines Kolben
steuerschiebers und
Fig. 15 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VIII-VIII
in Fig. 14.
Fig. 1 zeigt einen Druckmittelkreis einer Servolenkung mit
einer Druckmittelquelle in Form einer Pumpe 10, einem
Druckmittelbehälter 11 und einem Steuerschieber 13 für die
Steuerung eines "open center" Druckmittelkreises 14. Ferner
erkennt man in Fig. 1 ein Lenkrad 15, einen Geschwindigkeits
geber 16 und eine Steuereinheit U.
Wie in einer herkömmlichen Ausführung gehören zum Druck
mittelkreis 14 zwei parallele Strömungswege L2-L3 und
L1-L4 zwischen einem Pumpendruckanschluß CA1 und einem
Rücklaufanschluß CA2. Der Strömungsweg L2-L3 hat einen mit
einer Zylinderkammer 12L eines Arbeitszylinders 12 strö
mungsverbundenen Zylinderanschluß CB2, während der andere
Strömungsweg L1-L4 einen mit einer Zylinderkammer 12R des
Arbeitszylinders 12 strömungsverbundenen Zylinderanschluß
CB1 hat. In den zuström- und abströmseitigen Abschnitten
L2 bzw. L3 des Strömungswegs L2-L3 ist jeweils ein variabler
Drosseldurchlaß 1R bzw. 2L angeordnet. In entsprechender
Weise ist im zuströmseitigen und im abströmseitigen
Abschnitt L1 bzw. L4 des Strömungswegs L1-L4 jeweils ein
variabler Drosseldurchlaß 1L bzw. 2R angeordnet. Die
variablen Steuerdurchlässe 1R, 2L, 1L, 2R sind betätigungs
übertragend derart mit dem Lenkrad 15 verbunden, daß sie
in der Mittelstellung desselben vollständig geöffnet sind
und in den parallelen Strömungswegen zwischen dem Druck
anschluß CA1 und dem Rücklaufanschluß CA2 eine ungedros
selte Strömung zulassen. Wird das Lenkrad 15 aus der Mittel
stellung im Uhrzeigersinn gedreht, dann verkleinert sich
der Durchlaßquerschnitt der variablen Drosseldurchlässe 1R
und 2R mit der Zunahme der Lenkkraft, während die beiden
anderen variablen Durchlässe 1L und 2L geöffnet bleiben.
Eine Drehung des Lenkrads 15 im Gegenzeigersinn bewirkt
dementsprechend eine Verkleinerung des Durchlaßquerschnitts
der variablen Drosseldurchlässe 1L und 2L, während die
beiden anderen Drosseldurchlässe 1R und 2R geöffnet bleiben.
Um die Durchströmung des Strömungswegs L2-L3 variieren zu
können, sind die Zylinderanschlüsse CB1 und CB2 über einen
Umgehungsdurchlaß L5 miteinander verbunden. Im Umgehungs
durchlaß L5 sind zwei variable Drosseldurchlässe 3L und 3R
sowie ein variables Drosselventil 4 angeordnet, welches in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Geschwindigkeitsgebers
16 durch die Steuereinheit U gesteuert ist. Die variablen
Drosseldurchlässe 3L und 3R sind derart betätigungsüber
tragend mit dem Lenkrad 15 verbunden, daß sie in dessen
Mittelstellung vollständig geöffnet sind. Bei einer Drehung
des Lenkrads 15 aus der Mittelstellung im Uhrzeigersinn
verkleinert sich der Durchlaßquerschnitt des variablen
Drosselventils 3R mit zunehmender Lenkkraft, während der
andere variable Drosseldurchlaß 3L geöffnet bleibt. Eine
Drehung des Lenkrads 15 im Gegenzeigersinn bewirkt dement
sprechend eine Verkleinerung des Durchlaßquerschnitts des
variablen Drosseldurchlasses 3L, während der andere
variable Drosseldurchlaß 3R geöffnet bleibt.
Fig. 2a zeigt die Verkleinerung des Durchlaßquerschnitts A1
des variablen Drosseldurchlasses 1R oder 1L in Abhängigkeit
von der Zunahme der Lenkkraft T. Fig. 2b zeigt die Ver
kleinerung des Durchlaßquerschnitts A2 des variablen
Dorsseldurchlasses 2R oder 2L in Abhängigkeit von der
Zunahme der Lenkkraft T. Fig. 2c zeigt die Verkleinerung
des Durchlaßquerschnitts des variablen Drosseldurchlasses
3R oder 3L in Abhängigkeit von der Zunahme der Lenkkraft.
Fig. 2d zeigt schließlich die Vergrößerung des Durchlaß
querschnitts des extern gesteuerten Drosselventils 4 in
Abhängigkeit von der Zunahme der Fahrtgeschwindigkeit V.
Auf diese in Fig. 2a bis 2d dargestellten Beziehungen soll
nachstehend noch im einzelnen eingegangen werden.
Zunächst sei jedoch anhand von Fig. 3 bis 6 erläutert, wie
der Druckmittelkreis 14 zwischen zwei relativ zueinander
beweglichen Teilen eines Schiebers ausgebildet ist,
namentlich einer Schieberbuchse 22 und einem Schieber
kolben 23 eines Drehschiebers herkömmlicher Ausführung.
Fig. 3 erzeugt eine Seitenansicht der Schieberbuchse 22 mit
dem darin angeordneten Schieberkolben 23.
Fig. 4 zeigt eine abgewickelte Darstellung entsprechend
einer Längsschnittlinie IV-IV in Fig. 3. Man erkennt hier
sechs ausgezogen gezeichnete, sich in Längsrichtung er
streckende, blind endende innere Nuten C1 bis C6, welche
an der zylindrischen Innenwandfläche der Schieberbuchse 22
ausgebildet sind, sowie sechs sich in Längsrichtung
erstreckende, blind endende Steuernuten E1 bis E6, welche
an der Außenwandfläche des Schieberkolbens 23 ausgebildet
sind. Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht im Schnitt
entlang der Linie V-V in Fig. 4, und Fig. 6 eine schema
tisierte Ansicht im Schnitt entlang der Linie VI-VI in
Fig. 4.
Wie man in Fig. 5 erkennt, sind die inneren Nuten C1 bis C6
in gegenseitigen Umfangsabständen ausgebildet und durch
Stege voneinander getrennt. Dabei sind die inneren Nuten
C2, C4 und C6 mit der rechten Zylinderkammer 12R des
Arbeitszylinders 12 und die übrigen drei inneren Nuten C1,
C3 und C5 mit der linken Zylinderkammer 12L strömungsver
bunden. Die Steuernuten E1 bis E6 liegen jeweils einem
zwei der inneren Nuten der Schieberbuchse 22 trennenden
Steg gegenüber. In den den Steuernuten E2, E4 und E6
gegenüberliegenden Stegen ausgebildete Durchlässe sind mit
der Pumpe 10 strömungsverbunden. Die übrigen drei Steuer
nuten E1, E3 und E5 sind mit dem Vorratsbehälter 11
strömungsverbunden. In der in Fig. 4 gezeigten neutralen
Mittelstellung des Drehschiebers übergreift die Steuernut E1
die nebeneinanderliegenden inneren Nuten C1 und C2, die
Steuernut E2 übergreift die inneren Nuten C2 und C3, die
Steuernut E3 übergreift die inneren Nuten C3 und C4, die
Steuernut E4 übergreift die inneren Nuten C4 und C5, die
Steuernut E5 übergreift die inneren Nuten C5 und C6, und
die Steuernut E6 übergreift die nebeneinanderliegenden
inneren Nuten C6 und C1, so daß eine ungedrosselte und aus
geglichene Strömung zwischen den Einlaß-Steuernuten E2,
E4 und E6 und den Rücklauf-Steuernuten E1, E3 und E5 statt
findet.
Im folgenden sei nun die Ausbildung der variablen Drossel
durchlässe 1R, 1L, 2R und 2L bei der Bewegung des Schieber
kolbens 23 relativ zur Schieberbuchse 22 erläutert. Es
werden dabei drei Sätze von in gleichen Umfangsabständen
angeordneten variablen Drosseldurchlässen gebildet. Im
einzelnen werden drei variable Drosseldurchlässe 1R zwi
schen jeweils einander benachbarten Rändern der Steuernut
E2 und der inneren Nut C2, der Steuernut E4 und der inneren
Nut C4 und der Steuernut E6 und der inneren Nut C6 gebildet.
Ferner werden drei variable Drosseldurchlässe 1L zwischen
den jeweils einander benachbarten Rändern der Steuernut E2
und der inneren Nut C3, der Steuernut E4 und der inneren
Nut C5 und der Steuernut E6 und der inneren Nut C1 gebildet.
Die drei variablen Drosseldurchlässe 2R werden zwischen den
jeweils einander benachbarten Rändern der Steuernut E1 und
der inneren Nut C1, der Steuernut E3 und der inneren Nut C3
und der Steuernut E5 und der inneren Nut C5 gebildet.
Schließlich werden drei variable Drosseldurchlässe 2L
zwischen den jeweils einander benachbarten Rändern der
Steuernut E1 und der inneren Nut C2, der Steuernut E3 und
der inneren Nut C4 und der Steuernut E5 und der inneren
Nut C6 gebildet. Mit 2 × N Längsnuten an der zylindrischen
Innenwandfläche der Schieberbuchse 22 und 2 × N Längsnuten
an der Außenfläche des Schieberkolbens 23 werden somit also
N Sätze von parallelen Strömungswegen L2-L3 und L1-L4 aus
gebilet.
Für die Modulation der Arbeitscharakteristik des Schiebers
sind in der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens 23
sechs in Längsrichtung verlaufende Hilfsnuten F1 bis F6
ausgebildet, welche mit einem Rand jeweils den benachbarten
Rand einer zugeordneten inneren Nut C1 bis C6 übergreifen
und somit jeweils drei Sätze von variablen Drosseldurch
lässen 3R und 3L bilden. Dabei werden die drei variablen
Drosseldurchlässe 3R zwischen den einander zugeordneten
Rändern der Hilfsnut E1 und der inneren Nut C2, der Hilfs
nut F3 und der inneren Nut C4 und der Hilfsnut F5 und der
inneren Nut C6 gebildet, während drei variable Drossel-
Durchlässe 3L zwischen den einander zugeordneten Rändern
der Hilfsnut F2 und der inneren Nut C3, der Hilfsnut F4
und der inneren Nut C5 und der Hilfsnut F6 und der inneren
Nut C1 gebildet werden. Wie man in Fig. 5 erkennt, sind
die drei parallelen Hilfsnuten F1, F3 und F5 über das
extern gesteuerte variable Drosselventil 4 mit den anderen
drei parallelen Hilfsnuten F2, F4 und F6 strömungsverbunden.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die
drei Sätze der zum Modulieren der Arbeitscharakteristik des
Steuerschiebers notwendigen variablen Drosseldurchlässe 3R
und 3L durch die Ausbildung von sechs Hilfsnuten F1 bis F6
in der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens 23 bereit
gestellt werden, ohne daß dabei die Anzhal der Nuten an der
inneren Wandfläche der Schieberbuchse 22 erhöht zu werden
braucht. Für die Bildung von N Umgehungsdurchlässen muß
also die Anzahl der in der Außenfläche des Schieberkolbens
23 auszubildenden Hilfsnuten 2 × N betragen.
In Fig. 4 und 5 ist der Drehschieber in der neutralen
Mittelstellung abgebildet, wobei angenommen sei, daß die
Fahrtgeschwindigkeit gleich oder annähernd Null und dem
entsprechend das extern gesteuerte Drosselventil 4 voll
ständig geschlossen ist. Unter diesen Bedingungen fließt
das unter Druck von der Pumpe 10 gelieferte Druckmittel
zu gleichen Teilen durch die variablen Drosseldurchlässe
1R und 2L in der einen Richtung und durch die variablen
Drosseldurchlässe 1L und 2R in der anderen Richtung. In
diesen Durchlässen tritt dabei praktisch keine Drosselwir
kung auf, so daß der Druckabfall nahezu gleich Null ist.
Der Drehschieber übt daher keinerlei Wirkung auf den
Arbeitszylinder 12 und damit auf die Servolenkung aus.
Befindet sich die Lenkung bei höherer Fahrtgeschwindigkeit
in der neutralen Mittelstellung, während das extern gesteu
erte Drosselventil 4 dementsprechend bis zu seinem größten
Durchlaßquerschnitt geöffnet ist (Fig. 2d), dann durch
strömt das unter Druck von der Pumpe 10 gelieferte Druck
mittel wiederum zu gleichen Teilen die variablen Drossel
durchlässe 1R und 2L in der einen Richtung und die variablen
Steuerdurchlässe 1L und 2R in der anderen Richtung, da
nämlich in diesem Zustand kein Druckunterschied über den
Umgehungsdurchlaß L5 hinweg besteht (Fig. 1). Damit übt
der Drehschieber wiederum keinerlei Wirkung auf den
Arbeitszylinder 12 und damit auf die Servolenkung aus.
Ein Drehung des Lenkrads 15 bei Fahrtgeschwindigkeit Null
oder annähernd Null bewirkt eine entsprechende Verdrehung
des Schieberkolbens 23 realtiv zur Schieberbuchse 22. Im
Falle einer Verdrehung des Schieberkolbens 23 im Uhrzeiger
sinn, d. h. also nach unten in Fig. 4, bewirken die variab
len Drosseldurchlässe 1R und 2R eine Drosselung des betref
fenden Strömungswegs und damit einen Druckabfall, welcher
seinerseits einen Druckanstieg in der rechten Zylinder
kammer 12R des Arbeitszylinders 12 zur Folge hat. Gleich
zeitig damit vergrößert sich der Durchlaßquerschnitt der
variablen Drosseldurchlässe 2L proportional dazu, so daß
die linke Zylinderkammer 12L praktisch in direkter Strö
mungsverbindung mit dem Vorratsbehälter 11 steht. Der
dadurch zwischen der rechten und der linken Zylinderkammer
12R bzw. 12L entstehende Druckunterschied bewirkt eine
Verschiebung der Kolbenstange des Arbeitszylinders 12
nach links. Gleichzeitig bewirkt der variable Drossel
durchlaß 3R eine Drosselung des entsprechenden Strömungs
wegs, da jedoch das extern gesteuerte Drosselventil 4 bei
einer Fahrtgeschwindigkeit gleich Null oder annähernd Null
vollständig geschlossen ist, bleibt diese durch den variab
len Drosseldurchlaß 3R ausgeübte Drosselung ohne Wirkung
auf die Entstehung des Druckunterschieds. Die Beziehung
zwischen dem in der rechten Zylinderkammer 12R wirksamen
hydraulischen Druck (also der Lenkkraftunterstützung) und
der Verdrehung des Schieberkolbens 23 (also der Lenkkraft
T) bei Fahrtgeschwindigkeit V = 0 ist in Fig. 7 durch die
Kurve L dargestellt. Wie die Kurve L zeigt, ist bei Fahrt
geschwindigkeit V = 0 eine sehr starke Lenkkraftunterstüt
zung wirksam. Bei der Bestimmung der Form der Kurve L
spielt die Beziehung zwischen dem Durchlaßquerschnitt A2
des variablen Drosseldurchlasses 2R oder 2L und der Lenk
kraft T eine wichtige Rolle (Fig. 2b).
Wird das Lenkrad 15 bei Fahrtgeschwindigkeit gleich Null
oder annähernd Null in entgegengesetzter Richtung gedreht,
so daß der Schieberkolben 23 im Gegenzeigersinn verdreht
wird, dann bewirken die variablen Drosseldurchlässe 1L und
2L eine Drosselung des betreffenden Strömungswegs und
damit die Entstehung eines entsprechenden Druckabfalls,
welcher seinerseits zu einem Druckanstieg in der linken
Zylinderkammer 12L des Arbeitszylinders 12 führt. Die
rechte Zylinderkammer 12R kommt dabei über die sich gleich
zeitig und proportional öffnenden variablen Drosseldurch
lässe 1R und 2R in direkte Strömungsverbindung mit dem
Vorratsbehälter 11.
Bei einer einen vorbestimmten Wert VH übersteigenden Fahrt
geschwindigkeit arbeitet der Drehschieber folgendermaßen:
Der Durchlaßquerschnitt A4 des extern gesteuerten Drossel
ventils 4 ist unabhängig von Änderungen der Lenkkraft T
vollständig offen (Fig. 2d). Wird das Lenkrad 15 nun bei
einer solchen hohen Fahrtgeschwindigkeit im Uhrzeigersinn
gedreht, dann bewirkt die entsprechende Verdrehung des
Schieberkolbens 23 im Uhrzeigersinn, d. h. nach unten in
Fig. 4, eine Drosselung der entsprechenden Strömungswege
durch die variablen Drosseldurchlässe 1R, 2R und 3R, so
daß ein geringerer Druckabfall entsteht, welcher seinerseits
einen geringeren Druckanstieg in der rechten Kammer 12R
des Arbeitszylinders 12 zur Folge hat. Durch das gleich
zeitige proprotionale Öffnen der variablen Drosseldurch
lässe 1L und 2L kommt die linke Zylinderkammer 12L in im
wesentlichen direkte Strömungsverbindung mit dem Vorrats
behälter 11. Da hier eine Strömung entlang dem Umgehungs
durchlaß L5 stattfindet, namentlich eine Strömung über
die variablen Drosseldurchlässe 3L, 4, 3R und 2L, ist der
Druckabfall kleiner als der durch die variablen Drossel
durchlässe 2R allein bewirkte Druckabfall, so daß die Ver
drehung des Schieberkolbens 23 um das gleiche Maß einen
geringeren Druckanstieg in der rechten Zylinderkammer 12R
zur Folge hat. Die Beziehung zwischen dem Druckanstieg P
(d. h. also der Lenkkraftunterstützung) und der Lenkkraft T
bei Fahrtgeschwindigkeiten über VH ist in Fig. 7 durch die
Kurve H dargestellt.
Wie man in Fig. 2c erkennt, verkleinert sich der Durchlaß
querschnitt A3 des variablen Drosseldurchlasses 3R oder 3L
mit zunehmender Lenkkraft T in einem geringeren Maße als
sich der Durchlaßquerschnitt A2 verkleinert. Nachdem dann
die Lenkkraft T einen vorbestimmten Wert T2 überschritten
hat, verlangsamt sich die Verkleinerung des Durchlaß
querschnitts A3 noch weiter. Die Form der Kurve H bestimmt
sich aus dem Zusammenwirken des variablen Drosseldurchlasses
3R oder 3L mit dem variablen Drosseldurchlaß 2R bzw. 2L.
Durch entsprechende Auslegung der Änderungscharakteristik
der variablen Drosseldurchlässe 3R und 3L läßt sich somit
jedes gewünschte Betriebsverhalten der Servolenkung bei
höheren Fahrtgeschwindigkeiten erzielen.
Wird das Lenkkrad 15 bei einer unterhalb der vorbestimmten
Grenzgeschwindigkeit VH liegenden mittleren Fahrtgeschwin
digkeit verdreht, dann öffnet das durch die mit dem Aus
gangssignal des Geschwindigkeitsgebers 16 gespeiste Steuer
einheit U gesteuerte variable Drosselventil 4 bis zu einem
auf die gemeldete Fahrtgeschwindigkeit abgestimmten Durch
laßquerschnitt. Werden dabei das Lenkrad 15 und damit der
Schieberkolben 23 im Uhrzeigersinn gedreht, dann verklei
nert sich der Drosselquerschnitt der in Reihe mit dem
extern gesteuerten Drosselventil 4 liegenden variablen
Drosseldurchlässe 3R, während die variablen Drosseldurch
lässe 3L gleichzeitig und proportional geöffnet werden.
Das Drosselventil 4 und die in Reihe damit liegenden
Drosseldurchlässe 3R bewirken somit eine Drosselung des
die variablen Drosseldurchlässe 2R umgehenden Strömungs
wegs und modulieren dadurch den Druckanstieg in der rechten
Zylinderkammer 12R als Ergebnis des Druckabfalls, welcher
aufgrund der Drosselung des entsprechenden Strömungswegs
durch die variablen Drosseldurchlässe 2R allein entsteht.
Dabei wird der Druckanstieg so moduliert, daß sich der
hydraulische Druck in der Zylinderkammer des Arbeits
zylinders 12 und damit die Lenkkraftunterstützung bei
gleicher Lenkkraft mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit
verringert bzw. bei abnehmender Fahrtgeschwindigkeit ver
stärkt. Die Lenkkraftunterstützung bei mittleren Fahrt
geschwindigkeiten darstellende Kurven würden also in Fig. 7
zwischen den beiden Kurven L und H verlaufen. Mit zuneh
mender Fahrtgeschwindigkeit tritt also eine stetige Verrin
gerung der Lenkkraftunterstützung ein, wobei jedoch im
Falle relativ großer Lenkkräfte noch eine ausreichende
Lenkkraftunterstützung sichergestellt ist.
In Fig. 8 ist eine zweite Ausführungsform eines Steuer
schiebers 13A mit einem Druckmittelkreis 14A dargestellt.
Einander entsprechende Teile der Ausführungsformen nach
Fig. 1 und Fig. 8 sind mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Wie man bei einem Vergleich mit Fig. 1 erkennt,
unterscheidet sich der in Fig. 8 gezeigte Druckmittelkreis
14A von dem in Fig. 1 Dargestellten dadurch, daß ein einen
variablen Drosseldurchlaß 3L, ein extern gesteuertes
Drosselventil 4 und einen variablen Drosseldurchlaß 3R in
dieser Reihenfolge enthaltende Umgehungsdurchlaß L5 unter
Umgehung zweier paralleler Strömungswege L2-L3 und L1-L4
mit einer Pumpe 10 einerseits und einem Vorratsbehälter 11
andererseits verbunden ist. Die Arbeitsweise und Wirkung
dieser zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie vor
stehend anhand der ersten Ausführungsform erläutert.
In Fig. 9 ist eine dritte Ausführungsform eines Steuer
schiebers 13B mit einem abgewandelten Druckmittelkreis 14B
dargestellt. Der Druckmittelkreis 14B unterscheidet sich
von dem in Fig. 8 gezeigten Druckmittelkreis 14A durch die
Anordnung der variablen Drosseldurchlässe 3L und 3R und
des extern gesteuerten Drosselventils 4 im Umgehungsdurch
laß L5. In dieser Ausführungsform sind das Drosselventil 4,
der variable Drosseldurchlaß 3R und der variable Drossel
durchlaß 3L in dieser Reihenfolge im Umgehungsdurchlaß L5
angeordnet.
In den beschriebenen Druckmittelkreisen 14, 14A und 14B
sind die variablen Drosseldurchlässe 3L und 3R und das
extern gesteuerte Drosselventil 4 jeweils in einer anderen
Reihenfolge angeordnet. Die Reihenfolge dieser Elemente
kann dabei beliebig variiert werden, solange sie nur in
Reihe miteinander im Umgehungsdurchlaß angeordnet sind.
Der Drehschieber des in Fig. 9 dargestellten Druckmittel
kreises 14B sei nun anhand von Fig. 10 bis 13 beschrieben.
Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht einer Schieberbuchse 32
mit einem relativ zu dieser beweglichen Schieberkolben 33,
zwischen denen drei Sätze von Druckmittelkreisen der in
Fig. 9 gezeigten Art ausgebildet sind.
Fig. 12 zeigt eine abgewickelte Darstellung entsprechend
einer Längsschnittlinie XVIII-XVIII in Fig. 10.
Wie man in Fig. 12 und 13 erkennt, sind in der inneren Wand
fläche der Schieberbuchse 32 sechs sich in Längsrichtung
erstreckende innere Nuten ausgebildet, von denen jedoch
nur vier Nuten D1 bis D4 dargestellt sind, sowie drei sich
ebenfalls in Längsrichtung erstreckende innere Verbindungs
nuten X1 bis X3, welche in gegenseitigen Winkelabständen
angeordnet und durch Stege voneinander getrennt sind. Die
in Fig. 13 erkennbaren inneren Nuten D1 und D3 sind mit
der rechten Zylinderkammer 12R des Arbeitszylinders 12
verbunden, während die inneren Nuten D2 und D4 mit der
linken Zylinderkammer 12L des Arbeitszylinders 12 verbunden
sind. In der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens 33
sind neun Steuernuten ausgebildet, von denen in Fig. 12
und 13 jedoch nur sechs Steuernuten B1 bis B6 dargestellt
sind, sowie drei Hilfsnuten Y1 bis Y3. Die in der äußeren
Umfangsfläche des Schieberkolbens 33 ausgebildeten Nuten
sind in gegenseitigen Winkelabständen angeordnet und durch
Stege voneinander getrennt.
In Fig. 13 liegt jede innere Nut D1 bis D4 einem zwei neben
einanderliegende Steuernuten B1 bis B6 des Schieberkolbens
33 voneinander trennenden Steg gegenüber. In den den Steuer
nuten B2 und B5 gegenüberliegenden Stegen der Schieber
buchse 32 münden mit der Pumpe 10 strömungsverbundene
Durchlässe aus. Die Steuernuten B1, B3, B4 und B6 sind mit
dem Vorratsbehälter 11 strömungsverbunden. In der in Fig. 12
und 13 dargestellten neutralen Mittelstellung des Dreh
schiebers übergreift die innere Nut D1 die nebeneinander
liegenden Steuernuten B1 und B2, die innere Nut D2 über
greift die nebeneinanderliegenden Steuernuten B2 und B3,
die innere Nut D3 übergreift die nebeneinanderliegenden
Steuernuten B4 und B5 und die innere Nut D4 übergreift die
nebeneinanderliegenden Steuernuten B5 und B6, so daß eine
ungedrosselte und ausgeglichene Strömung des Druckmittels
von den Einlaß-Steuernuten B2 und B5 zu den Rücklauf-
Steuernuten B1, B3, B4 und B6 stattfinden kann.
Bei Verdrehung des Schieberkolbens 33 relativ zur Schieber
buchse 32 werden die variablen Drosseldurchlässe 1R, 1L,
2R und 2L in der nachstehend beschriebenen Weise gebildet:
Es werden jeweils drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Sätze derartiger variabler Drosseldurchlässe gebildet. In Fig. 12 und 13 sind jedoch nur jeweils zwei solche Sätze vollständig dargestellt. Dabei werden zwei variable Drosseldurchlässe 1R zwischen einander benach barten Rändern der inneren Nut D2 und der Steuernut B2 bzw. der inneren Nut D4 und der Steuernut B5 gebildet. Zwei variable Drosseldurchlässe 1L werden zwischen einander zugeordneten Rändern der inneren Nut D1 und der Steuernut B3 bzw. der inneren Nut D3 und der Steuernut B5 gebildet. Die beiden variablen Drosseldurchlässe 2R werden zwischen einander benachbarten Rändern der inneren Nut D1 und der Steuernut B1 bzw. der inneren Nut D3 und der Steuernut B4 gebildet. Die beiden variablen Drosseldurchlässe 2L werden schließlich zwischen den einander zugewandten Rändern der inneren Nut D2 und der Steuernut B3 bzw. der inneren Nut D4 und der Steuernut B6 gebildet.
Es werden jeweils drei in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Sätze derartiger variabler Drosseldurchlässe gebildet. In Fig. 12 und 13 sind jedoch nur jeweils zwei solche Sätze vollständig dargestellt. Dabei werden zwei variable Drosseldurchlässe 1R zwischen einander benach barten Rändern der inneren Nut D2 und der Steuernut B2 bzw. der inneren Nut D4 und der Steuernut B5 gebildet. Zwei variable Drosseldurchlässe 1L werden zwischen einander zugeordneten Rändern der inneren Nut D1 und der Steuernut B3 bzw. der inneren Nut D3 und der Steuernut B5 gebildet. Die beiden variablen Drosseldurchlässe 2R werden zwischen einander benachbarten Rändern der inneren Nut D1 und der Steuernut B1 bzw. der inneren Nut D3 und der Steuernut B4 gebildet. Die beiden variablen Drosseldurchlässe 2L werden schließlich zwischen den einander zugewandten Rändern der inneren Nut D2 und der Steuernut B3 bzw. der inneren Nut D4 und der Steuernut B6 gebildet.
Die in der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens 33
ausgebildeten Hilfsnuten Y1, Y2 und Y3 dienen zusammen mit
den in der inneren Wandfläche der Schieberbuchse 32 ausge
bildeten inneren Verbindungsnuten X1, X2 und X3 dazu, die
Charakteristik des Schiebers zu modulieren. Die Hilfs
nuten Y1 bis Y3 liegen gegenüber Stegen, in welchen über
ein extern gesteuertes und mittels eines Elektromagnets
betätigbares Drosselventil mit der Pumpe 10 strömungsver
bundene Durchlässe ausmünden. Die inneren Verbindungsnuten
X1 bis X3 liegen jeweils einem Steg gegenüber, welcher
eine der Hilfsnuten Y1 bis Y3 von der danebenliegenden
Rücklauf-Steuernut B1, B4 usw. trennt, und sind so breit,
daß sie die jeweiligen beiden Nuten um ein Stück übergrei
fen. Die drei variablen Drosseldurchlässe 3R sind zwischen
den einander benachbarten Rändern der inneren Verbindungs
nut X1 und der Hilfsnut Y1, der inneren Verbindungsnut X2
und der Hilfsnut Y2 und der inneren Verbindungsnut X3 und
der Hilfsnut Y3 gebildet. Die variablen Drosseldurchlässe
3L, von denen in Fig. 12 und 13 jeweils nur zwei darge
stellt sind, sind zwischen den einander benachbarten Rän
dern der inneren Verbindungsnut X1 und der Rücklauf-
Steuernut B1 bzw. der inneren Verbindungsnut X2 und der
Rücklauf-Steuernut B4 gebildet.
Solange in der vorstehend beschriebenen Anordnung das extern
gesteuerte Drosselventil 4 geöffnet ist, wird das von der
Pumpe 10 gelieferte Druckmittel auch den Hilfsnuten Y1
bis Y3 zugeführt und gelangt von dort unter Durchströmung
der hintereinanderliegenden variablen Drosseldurchlässe 3R
und 3L in die Rücklauf-Steuernuten B1, B4 usw.
Für die Bildung eines dreifachen Satzes von Druckmittel
kreisen werden also neun Nuten von im wesentlichen gleicher
Form in der inneren Wandfläche der Schieberbuchse 32 und
zwölf Nuten von ebenfalls im wesentlichen gleicher Form in
der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens 33 ausgebildet.
Um die Anzahl der in der inneren Wandfläche der Schieber
buchse 32 ausgebildeten Nuten sowie die der in der äußeren
Umfangsfläche des Schieberkolbens 33 ausgebildeten Nuten
zu verringern, ist es jedoch auch möglich, auf die Hilfs
nuten Y2 und Y3 und auf die inneren Verbindungsnuten X2
und X3 zu verzichten.
Fig. 14 und 15 zeigen eine praktische Ausführungsform eines
Kolbenschiebers mit einem Druckmittelkreis 14B entsprechend
dem in Fig. 9 Dargestellten. In Fig. 14 erkennt man ein
Ritzel 52, welches mit einer Zahnstange 54 eines Lenk
gestänges kämmt. Das Ritzel 52 ist am Ende einer Lenkwelle
56 ausgebildet, welche drehbar in einem Gehäuse 58 gelagert
ist. Das Gehäuse 58 hat eine Bohrung 60 für die Aufnahme
eines Schieberkolbens 62. Durch Verdrehen der Lenkwelle 56
aus der in Fig. 15 gezeigten neutralen Mittelstellung ist
der Schieberkolben 62 in Längsrichtung bewegbar. Bei einer
Verdrehung der Lenkwelle 56 im Uhrzeigersinn relativ zum
Gehäuse 58 wird der Schieberkolben 62 somit in der Bohrung
60 nach rechts bewegt. In der inneren Wandfläche der Boh
rung 60 sind zwei Paare von inneren Ringnuten H1, H2 und
H3, H4 ausgebildet. Die Nuten jedes Paares sind in gegen
seitigem Axialabstand angeordnet und durch einen Steg von
einander getrennt. In der äußeren Umfangsfläche des Schie
berkolbens 62 sind drei umlaufende Steuernuten G1, G2 und
G3 sowie eine umlaufende Hilfsnut G4 ausgebildet. Die
Nuten G1 bis G4 sind in gegenseitigen Axialabständen ange
ordnet und durch Stege voneinander getrennt. Der Schieber
kolben 62 hat eine axiale Rücklaufbohrung 70, in welcher
zwei Radialbohrungen 71 und 72 ausmünden. Die Steuernut G2
ist mit einer Pumpe 10 strömungsverbunden und von dieser
mit einem Druckmittel gespeist. In der dargestellten
neutralen Mittelstellung des Steuerschiebers 50 liegt die
Steuernut G2 dem die inneren Nuten H1 und H2 voneinander
trennenden Steg in der Schieberbohrung 60 gegenüber, so
daß sie die beiden inneren Nuten H1 und H2 um ein Stück
übergreift. Die einander zugewandten Ränder der inneren
Nut H2 und der Steuernut G2 bilden einen variablen Drossel
durchlaß 1R, während die einander benachbarten Ränder der
inneren Nut H1 und der Steuernut G2 einen variablen Drossel
durchlaß 1L bilden. Die innere Nut H1 übergreift die
Steuernuten G1 und G2 und ist mit der rechten Zylinderkammer
12R eines Arbeitszylinders 12 verbunden, während die
innere Nut H2 die Steuernuten G2 und G3 übergreift und mit
der linken Zylinderkammer 12L des Arbeitszylinders 12
verbunden ist. Zwischen den einander benachbarten Rändern
der Steuernut G1 und inneren Nut H1 ist ein variabler
Drosseldurchlaß 2R gebildet, während die entsprechenden
Ränder der Steuernut G3 und der inneren Nut H2 einen
variablen Drosseldurchlaß 2L bilden. Die Steuernuten G1 und
G3 sind über die Radialbohrungen 71 bzw. 72 mit der Axial
bohrung 70 verbunden, welche ihrerseits über eine Radial
bohrung 74 mit einem Vorratsbehälter 11 strömungsverbunden
ist. Die Hilfssteuernut G4 übergreift die inneren Nuten H3
und H4. Die einander gegenüberliegenden Ränder der Hilfs
steuernut G4 und der inneren Nuten H4 und H3 bilden jeweils
einen variablen Drosseldurchlaß 3R bzw. 3L. Die Wirkungs
weise der variablen Drosseldurchlässe 1R, 1L, 2R, 2L, 3R
und 3L entspricht der in Fig. 2a, 2b bzw. 2c Dargestellten.
Die einander zugeordneten Ränder der Steuernut G3 und der
inneren Nut H3 begrenzen einen Durchlaß 80, welcher im
Betrieb des Steuerschiebers 50 einen ungedrosselten Strö
mungsweg darstellt. Die innere Nut H4 ist über ein extern
gesteuertes Drosselventil 4 mit der Hydraulikpumpe 10 ver
bunden. Das extern gesteuerte Drosselventil 4 ist mittels
eines Elektromagnets 82 betätigbar.
In den vorstehend beschriebenen Beispielen ist die gemessene
Fahrtgeschwindigkeit die variable Größe, anhand deren die
Steuereinheit U die Stromspeisung des Elektromagnets für
die Betätigung des extern gesteuerten Drosselventils 4
steuert. Demzufolge öffnet das extern gesteuerte Drossel
ventil 4 proportional der Zunahme der Fahrtgeschwindigkeit.
Nach Bedarf kann das extern gesteuerte Drosselventil 4
jedoch auch in Abhängigkeit von einer anderen auf die Fahr
weise des Fahrers oder auf Betriebszustände des Fahrzeugs
bezogenen variablen Größe steuerbar sein. Zu diesem Zweck
ist im Bereich des Fahrersitzes ein von Hand betätigbarer
Wählschalter angeordnet, dessen Ausgang mit der Steuer
einheit verbunden ist, so daß der Fahrer die Stromspeisung
des Elektromagnets für die Betätigung des extern gesteuer
ten Drosselventils 4 so einstellen kann, daß die gebotene
Lenkkraftunterstützung seinem Wunsch entspricht.
Für die Bestimmung des Durchlaßquerschnitts des extern
gesteuerten Drosselventils 4 kann auch beispielsweise eine
auf die Fahrbahnreibung bezogene variable Größe herangezogen
werden. So kann die Steuerung des Drosselventils 4 z. B.
mit einem Scheibenwischerschalter verbunden sein, so daß
die Stromspeisung des betätigenden Elektromagnets mit
steigender Geschwindigkeit des Scheibenwischers zunimmt,
mithin die Stärke der Lenkkraftunterstützung mit zunehmen
der Geschwindigkeit des Scheibenwischers abnimmt. Dies ist
insofern vorteilhaft, als der Scheibenwischer bei starkem
Regenfall gewöhnlich auf eine höhere Geschwindigkeit
geschaltet wird. Zum Bestimmen der Fahrbahnreibung kann
auch ein direkt auf den Regenfall ansprechender Sensor
verwendet werden. Ferner kann die Fahrbahnreibung auch
durch Ermittlung des Drehzahlunterschieds zwischen einem
angetriebenen und einem frei mitlaufenden Rad oder direkt
durch Ermittlung des Spritzwassers an einem angetriebenen
Rad bestimmt werden. Bei Anwendung einer auf die Fahrbahn
reibung bezogenen variablen Größe ist es auch möglich, die
aufgrund der Fahrtgeschwindigkeit bestimmte Stromspeisung
des Elektromagnets in Abhängigkeit von der Fahrbahnreibung
zu modifizieren.
Der Erregerstrom für den Elektromagnet kann auch variiert
werden, um die in Fig. 2b dargestellte Beziehung zwischen
dem Durchlaßquerschnitt und der Fahrtgeschwindigkeit in
Abhängigkeit von der Häufigkeit von Erhöhungen und Verrin
gerungen der Fahrtgeschwindigkeit zu modifizieren. Ferner
kann der Erregerstrom auch in Abhängigkeit vom Drehwinkel
und von der Drehgeschwindigkeit des Lenkrads variiert
werden. Schließlich kann der Erregerstrom für den Elektro
magnet auch in Abhängigkeit von der Belastung der lenkbaren
Räder des Fahrzeugs variiert werden.
Claims (10)
1. Servolenkung mit variabler Lenkkraftunterstützung für
ein Fahrzeug, mit einer Druckmittelquelle (10), einem
Druckmittelbehälter (11) und einem mit einem
Lenkgestänge verbindbaren hydraulischen Arbeitszylinder
(12), der folgende Einrichtungen aufweist:
einen Steuerschieber (13, 13A, 13B, 50) welcher Ventilelemente (22, 23; 32, 33; 58, 62) beinhaltet, die in Abhängigkeit von einer ersten vorbestimmten Variablen (einem Lenkmoment T) bewegbar sind, um dadurch erste und zweite parallele Strömungswege (L2-L3, L1-L4) zu bilden, die die Druckmittelquelle (10) und den Druckmittelbehälter (11) verbinden, wobei der erste und der zweite parallele Strömungsweg (L2-L4, L1-L3) Verbindungsbereiche (CB2, CB1) aufweisen, die mit dem Arbeitszylinder (12) verbunden sind, und wobei jeder ersten und zweiten parallelen Strömungwege durch einen Verbindungsbereich (CB2 oder CB1) geteilt ist, und zwar in einen stromaufwärts und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt in bezug auf den Arbeitszylinder (12) und
wobei der erste un der zweite parallele Strömungsweg jeweils einen ersten variablen Durchlaßquerschnitt (1L oder 1R) aufweist, der in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt (L1 oder L2) angeordnet ist, und jeweils einen zweiten variablen Durchlaßquerschnitt (2L oder 2R), der in dem stromabwärts gelegenen Abschnitt (L3 oder L4) angeordnet ist, und
wobei der Steuerschieber weiterhin einen Bypass-Strömungsweg (L5) aufweist, welcher ein extern gesteuertes variables Drosselventil (4) beinhaltet, welches einen Drosselquerschnitt aufweist, der innerhalb einer vorbestimmten Charakteristik in Abhängigkeit von einer zweiten vorbestimmten Variablen veränderbar ist (z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit V), die sich von der ersten vorbestimmten Variablen (T) unterscheidet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bypass-Strömungsweg (L5) eine zweite variable Drosseleinrichtung (3L) aufweist, die in Reihe mit dem von außen gesteuerten variablen Drosselventil (4) geschaltet ist, sowie eine dritte variable Drosseleinrichtung (3R), welche in Reihe mit der zweiten variablen Drosseleinrichtung (3L) geschaltet ist,
wobei die zweite und die dritte variable Drosseleinrichtung (3L, 3R) Drosselquerschnitte (A₃) aufweisen, welche sich vermindern, wenn die Ventilelemente (22, 23; 32, 33; 58, 62) relativ in einer oder in der entgegengesetzten Richtung verschoben werden.
einen Steuerschieber (13, 13A, 13B, 50) welcher Ventilelemente (22, 23; 32, 33; 58, 62) beinhaltet, die in Abhängigkeit von einer ersten vorbestimmten Variablen (einem Lenkmoment T) bewegbar sind, um dadurch erste und zweite parallele Strömungswege (L2-L3, L1-L4) zu bilden, die die Druckmittelquelle (10) und den Druckmittelbehälter (11) verbinden, wobei der erste und der zweite parallele Strömungsweg (L2-L4, L1-L3) Verbindungsbereiche (CB2, CB1) aufweisen, die mit dem Arbeitszylinder (12) verbunden sind, und wobei jeder ersten und zweiten parallelen Strömungwege durch einen Verbindungsbereich (CB2 oder CB1) geteilt ist, und zwar in einen stromaufwärts und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt in bezug auf den Arbeitszylinder (12) und
wobei der erste un der zweite parallele Strömungsweg jeweils einen ersten variablen Durchlaßquerschnitt (1L oder 1R) aufweist, der in dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt (L1 oder L2) angeordnet ist, und jeweils einen zweiten variablen Durchlaßquerschnitt (2L oder 2R), der in dem stromabwärts gelegenen Abschnitt (L3 oder L4) angeordnet ist, und
wobei der Steuerschieber weiterhin einen Bypass-Strömungsweg (L5) aufweist, welcher ein extern gesteuertes variables Drosselventil (4) beinhaltet, welches einen Drosselquerschnitt aufweist, der innerhalb einer vorbestimmten Charakteristik in Abhängigkeit von einer zweiten vorbestimmten Variablen veränderbar ist (z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit V), die sich von der ersten vorbestimmten Variablen (T) unterscheidet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bypass-Strömungsweg (L5) eine zweite variable Drosseleinrichtung (3L) aufweist, die in Reihe mit dem von außen gesteuerten variablen Drosselventil (4) geschaltet ist, sowie eine dritte variable Drosseleinrichtung (3R), welche in Reihe mit der zweiten variablen Drosseleinrichtung (3L) geschaltet ist,
wobei die zweite und die dritte variable Drosseleinrichtung (3L, 3R) Drosselquerschnitte (A₃) aufweisen, welche sich vermindern, wenn die Ventilelemente (22, 23; 32, 33; 58, 62) relativ in einer oder in der entgegengesetzten Richtung verschoben werden.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ende des Bypass-Strömungsweges (L5) mit einem
der Verbindungsbereiche (CB2) verbunden ist, und an
seinem entgegengesetzten Ende mit dem anderen
Verbindungsbereich (CB1) verbunden ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das extern gesteuerte Drosselventil (4) zwischen der
zweiten und dritten variablen Drosseleinrichtung (3L,
3R) angeordnet ist.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Ende des Bypass-Strömungsweges (L5) mit der
Druckmittelquelle (10) verbunden ist und das
entgegengesetzte Ende mit dem Druckmittelbehälter (11).
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das extern gesteuerte Drosselventil (4)
stromaufwärts von der zweiten und dritten
Drosseleinrichtung (3L, 3R) angeordnet ist.
6. Servolenkung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander
bewegbaren Schieberelemente des Steuerschiebers ein
Schieberkolben (23, 33) und eine diesen in einer Bohrung
aufnehmende Schieberbuchse (22, 32) sind.
7. Servolenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß in der äußeren Umfangsfläche des Schieberkolbens
(23, 33) ein Satz von drei sich in Längsrichtung
erstreckenden, durch Stege voneinander getrennten
Steuernuten (z. B. E1, E2, E3; B1, B2, B3) und in der
inneren Wandfläche der Schieberbuchse (22, 32) ein Satz
von zwei sich in Längsrichtung erstreckenden inneren
Nuten (z. B. C2, C3; D1, D2) ausgebildet ist, welche in
einer neutralen Mittelstellung des Schieberkolbens (23,
33) relativ zur Schieberbuchse (22, 32) und Stegen des
Schieberkolbens (23, 33) gegenüberliegen und jeweils
zwei einander benachbarte Steuernuten (E1, E2; E2, E3;
B1, B2; B2, B3) übergreifen.
8. Servolenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schieberkolben (23) einen Satz von zwei durch
einen Steg voneinander getrennten Hilfsnuten (z. B. F1,
F2) aufweist, welche in der neutralen Mittelstellung des
Schieberkolbens (23) die inneren Nuten des zugeordneten
Satzes übergreifen.
9. Servolenkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei der Steuernuten (B1, B2) mit dem
Vorratsbehälter (11) verbunden sind, daß der
Schieberkolben (33) eine Hilfsnut (Y1) aufweist, welche
durch einen Steg von der mit dem Vorratsbehälter (11)
verbundenen benachbarten Steuernut getrennt und über das
extern gesteuerte Drosselventil (4) mit der
Druckmittelquelle (10) verbunden ist, und daß die
Schieberbuchse (32) eine innere Verbindungsnut (X1)
aufweist, welche dem die Hilfsnut (Y1) von der
benachbarten Steuernut (B1) trennenden Steg
gegenüberliegt.
10. Servolenkung nach einem der vorherstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die relativ zueinander
bewegbaren Schieberelemente des Steuerschiebers ein
Schieberkolben (62) und ein Schiebergehäuse (58) mit
einer Bohrung (60) für die Aufnahme des Schieberkolbens
(62) sind.
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