DE3821943C2 - - Google Patents
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- DE3821943C2 DE3821943C2 DE3821943A DE3821943A DE3821943C2 DE 3821943 C2 DE3821943 C2 DE 3821943C2 DE 3821943 A DE3821943 A DE 3821943A DE 3821943 A DE3821943 A DE 3821943A DE 3821943 C2 DE3821943 C2 DE 3821943C2
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable
Servolenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine Servolenkvorrichtung kann als ein unter drei
Fahrbedingungen wirksames Betriebssystem eines
Kraftfahrzeuges charakterisiert werden. Der erste
Fahrzustand betrifft die Geradeausfahrt bei mittleren bis
hohen Geschwindigkeiten. Hierbei sind die Kraft- bzw.
Leistungsanforderungen an das Lenksystem extrem niedrig,
und der Grad der Lenkunterstützung durch die Servolenkung
sollte entsprechend minimal sein, um die Rückkopplung von
der Straße auf den Fahrer, d. h. das Fahrgefühl des
Fahrers für die Haftung der Reifen, nicht zu
beeinträchtigen. Der zweite Fahrzustand betrifft das
Durchfahren von Kurven bzw. Kurvenmanöver bei mittleren
bis hohen Geschwindigkeiten. Hierbei ist eine Zunahme
des Niveaus der Lenkunterstützung mit zunehmendem
Lenkeingangsdrehmoment, das durch den Fahrer aufgebracht
wird, wünschenswert. Trotzdem sollten noch mittlere
Lenkeingangsdrehmomente durch den Fahrer aufgebracht
werden müssen, um zu gewährleisten, daß der Fahrer noch
adäquat den dynamischen Fahrzustand des Fahrzeuges
erfassen kann und eine Gefühl für das Kurvenverhalten des
Fahrzeuges behält.
Der dritte Fahrzustand betrifft schließlich niedrige Geschwindigkeiten
oder Parkmanöver, wobei die
Lenkkrafterfordernisse für das Lenksystem groß sind und
die Übertragungseigenschaften des Lenksystems bezüglich
Fahrverhalten des Fahrzeuges zur Gewährleistung des
Fahrgefühles für den Fahrer etc. von geringer Bedeutung
sind. Unter diesen dritten Betriebsumständen ist es im
allgemeinen wünschenswert, eine hochgradige
Lenkunterstützung bereitzustellen, um hierdurch das
Lenkeingangsdrehmoment zu minimieren, das durch den
Fahrer aufgebracht werden muß.
Die Forderungen für optimale Ventilcharakteristiken
hydraulischer Steuerkreise bezüglich der drei
vorgenannten Fahrbedingungen widersprechen einander.
Es sind drei Grundsysteme bekannt, mit denen versucht
worden ist, die einander widersprechenden Forderungen
zwischen dem ersten und dritten Betriebszustand
miteinander in Einklang zu bringen, bei denen einerseits
eine geringe Lenkunterstützung für die Fahrzeugbewegung
bei Geradeausfahrt mit mittlerer bis hoher
Geschwindigkeit erforderlich ist, während ein hohes
Niveau an Lenkunterstützung für den Betrieb des
Fahrzeuges bei niedriger Geschwindigkeit und bei
Parkmanövern erforderlich ist.
Erstens ist ein Fluidströmungs-Steuersystem bekannt, das
die Tatsache ausnutzt, daß der Grad der Lenkunterstützung
sich mit der Ölströmung ändert, die durch das Ventil
hindurchgeht. Zum Beispiel wird in einem solchen
System die Servolenkunterstützungspumpe
veranlaßt, die Ölströmung zu verringern, wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Dies beeinträchtigt
jedoch nachteilig die Ventilleistung in dem obengenannten
zweiten Fahrzustand, nämlich bei mittleren bis hohen
Geschwindigkeiten und gleichzeitiger Kurvenfahrt bzw.
Ausführung von Lenkmanövern, bei denen dann eine
zunehmende progressive Ventilreaktion infolge der
niedrigen Ölströmung beeinträchtigt wird. Auch für den
Fall, daß ein Lenkmanöver ein plötzliches schnelles
Drehen des Lenkrades erfordert, kann die niedrigere
Pumpenströmung unangemessen sein und die
Lenkunterstützung zeitweilig unwirksam machen. Wenn eine
Pumpe verwendet wird, die eine ausreichende Ölströmung
zur Verfügung stellen kann, um eine ausreichend hohe
Lenkunterstützung während schneller Kurvenfahrten oder
einer schnellen Lenkraddrehung bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten zu gewährleisten, wird eine
übermäßige Ölströmung während niedriger
Fahrzeuggeschwindigkeiten oder bei Parkmanövern
bereitgestellt. Eine derartige Pumpe mit hoher
Pumpkapazität und Ölbereitstellung verursacht jedoch eine
zunehmende Wärmeabgabe von dem gesamten Hydrauliksystem,
was eine Anordnung zur Wärmeverteilung notwendig
macht. Dies führt zu höheren Herstellungskosten.
Zweitens ist auch ein Reaktionssteuersystem bekannt, bei
dem ein hydraulischer Reaktionsdruck, dem eine bestimmte
Lenkkraft entspricht, gesteuert wird. Dieses System
erfordert zusätzliche Systemteile für eine
Reaktionskammer, einen Reaktionskolben und ein
Hydraulikdruck-Wahlventil, so daß im Ergebnis das
hydraulische Steuersystem einen beträchtlichen Raumbedarf
hat und eine komplizierte Leitungsführung aufweist. Daher
ist ein großer Installationsraum erforderlich, der
seinerseits zu einer Zunahme der Herstellungskosten
führt.
Schließlich besteht das zufriedenstellendste Verfahren der
Annäherung und Erreichung einer Ventilleistung, die allen
dreien der vorerwähnten Fahrzuständen im wesentlichen
gerecht wird, darin, die Ventilcharakteristik in
Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu verändern
bzw. zu modulieren.
Ein System, das eine bessere
Veränderung der Lenkunterstützung in Abhängigkeit von der
Fahrzeuggeschwindigkeit gewährleistet, ist in der US-PS
45 61 521 gezeigt und verwendet ein Drehventil mit einem
ersten und einem zweiten Ventilabschnitt. Ein
geschwindigkeitsempfindliches Ventil wird verwendet, um
die Ölströmung von der Pumpe zu dem zweiten
Ventilabschnitt zu steuern, so daß bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten ein paralleler Strömungspfad
zwischen dem Drehventil und der Pumpe eingerichtet wird,
wenn Öl sowohl zu dem ersten als auch zu dem zweiten
Ventilabschnitt verteilt wird. Bei niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten beschränkt das
geschwindigkeitsempfindliche Ventil die Ölströmung von
der Pumpe zu dem zweiten Ventilabschnitt. Während der
Ausführung von Parkmanövern ist der erste Ventilabschnitt
allein in normaler, üblicher Weise wirksam, und der zweite
Ventilabschnitt ist druckentlastet und wird nicht von der
Pumpe mit Öl versorgt. Eine Änderung von einem hohen
Niveau der Lenkunterstützung zu einem niedrigen Niveau
der Lenkunterstützung und umgekehrt wird dadurch
ausgeführt, daß ein in seiner Anzugskraft variabler
Schaltmagnet verwendet wird, der angewandt wird, um einen
parallelen Strömungspfad von der Pumpe zu dem zweiten
Ventilabschnitt durch eine variable
Strömungsdrosselstelle einzurichten. Ein
Geschwindigkeitserfassungsmodul steuert den
Schaltmagneten zum Öffnen und Schließen eines variablen
Strömungsdrosselventiles, so daß auf diese Weise
allmähliche Veränderungen im Niveau der Lenkunterstützung
herbeigeführt werden, wenn sich die
Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Das Drehventil, das in
diesem Servolenksystem verwendet wird, enthält ein
Ventilgehäuse mit einer kreisförmigen Öffnung, die eine
Ventilhülse aufnimmt. In der Ventilhülse ist ein
Innenventil angeordnet.
Das Innenventil ist mit einem ersten Satz Längsnuten
versehen, die einen ersten Ventilabschnitt bilden, und
weist einen zweiten Satz von Längsnuten auf, die einen
zweiten Ventilabschnitt bilden. Der erste und zweite Satz
Längsnuten stimmen ausgerichtet mit einem ersten und
zweiten Satz Innennuten überein, die in der Innenwandung
der Ventilhülse jeweils ausgenommen sind. Der erste und
zweite Satz Innennuten ist jedoch schwierig herzustellen
und zu bearbeiten und erfordert hohes Fachkönnen, da sie
in der zylindrischen Innenwandung der Ventilhülse mit
hoher Präzision ausgenommen und hergestellt werden
müssen. Dies zieht eine erhöhte Anzahl von
Produktionsstufen nach sich und erhöht die
Herstellungskosten.
Aus der DE-OS 37 33 102 ist eine variable Servolenkung der eingangs genannten Art
für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der das Steuerventil
eine Bypasseinrichtung mit einer in Abhängigkeit von einer
Druckdifferenz veränderlichen Drosselstelle aufweist, die
betrieblich mit einem druckabhängig beweglichen Teil
einer Betätigungseinrichtung verbunden ist und in ihrem
Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von der Bewegung des
druckabhängig beweglichen Teiles veränderlich ist.
In diesem Servolenksystem ist somit eine
Betätigungseinrichtung erforderlich, die die
veränderlichen Strömungsdrosselventile in den Bypasspfaden
gleichzeitig und gleichsinnig in Abhängigkeit von einer
Druckdifferenz über einer Drosselstelle betätigt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
variable Servolenkeinrichtung zu schaffen, die weniger
teuer und weniger kompliziert ist als bisher und bei der
auf eine Pumpe mit hoher Förderkapazität und einem
zweiten Ventilabschnitt zur Erzielung einer
Lenkunterstützung auf niedrigem Niveau für bei hoher bis
mittlerer Geschwindigkeit erfolgenden Geradeausfahrten
bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Niveaus an
Lenkunterstützung für niedrige Geschwindigkeiten und für
Parkmanöver und bei Gewährleistung eines adäquaten
Niveaus an Lenkunterstützung für mittlere bis hohe
Geschwindigkeiten bei Kurvenfahrten bzw.
Kurvenfahrlenkmanövern verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das veränderliche Strömungsdrosselventil in einem der
Bypasspfade geschlossen ist, wenn das veränderliche
Strömungsdrosselventil des anderen der Bypasspfade
geöffnet ist und jedes veränderliche
Strömungsdrosselventil in jedem Bypasspfad eine
Strömungsdrosselfläche aufweist, die in jeweils
unterschiedlicher Weise bezüglich der Art der Veränderung
der Strömungsdrosselflächen der
Hauptströmungsdrosselstelle und der zusätzlichen
veränderlichen Strömungsdrosselstelle veränderlich ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes
sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei
spielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In
diesen zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbei
spieles der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) Diagramme, die zeigen, wie die
Drosselflächen der veränderlichen Strömungs
drosselstellen sich in Abhängigkeit von dem
Lenkdrehmoment ändern,
Fig. 2(d) ein Diagramm, das zeigt, wie die Drosselfläche
jedes der von außen gesteuerten variablen Strö
mungsdrosselventile sich in Abhängigkeit von der
Fahrzeuggeschwindigkeit ändert,
Fig. 3 ein Querschnitt eines Drehsteuerventiles, das
eine Ventilhülse mit einem in dieser angeordneten
Innenventil zeigt, im Zustand einer mittleren
Ruhelage des Drehsteuerventiles,
Fig. 4 ein Diagramm, das die Lenkunterstützung über dem
Lenkdrehmoment in charakteristischen Kurven für
niedrige und hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten
zeigt,
Fig. 5 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispie
les der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispie
les der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 7 ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispie
les der vorliegenden Erfindung.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen und insbe
sondere auf Fig. 1 wird nachfolgend ein erstes Ausfüh
rungsbeispiel einer variablen Servolenkeinrichtung für
ein Kraftfahrzeug nach der vorliegenden Erfindung erläu
tert. Die Servolenkeinrichtung enthält eine Ölpumpe 10
als Hydraulikfluidquelle, einen Reservoirbehälter 11 als
Fluidreservoir, ein Steuerventil 12, das einen
Fluidströmungs-Verteilerschaltkreis mit offener Diagonale
realisiert, einen Arbeits- bzw. -servozylinder 13, der
mit einem Lenkgestänge des Kraftfahrzeuges verbindbar ist
und ein Lenkrad 14. Das Lenkrad 14 ist betrieblich mit
dem Steuerventil 2 verbunden, derart, daß das Lenkein
gangsdrehmoment, das von einem Fahrer aufgebracht wird,
d. h. das Lenkdrehmoment, das auf das Lenkrad 14 einwirkt,
in die Torsion eines Torsionsstabes (nicht gezeigt) über
tragen wird, der seinerseits eine Verlagerung der Ventil
elemente des Steuerventiles 12 veranlaßt. Ebenfalls ge
zeigt sind ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16, ein
Winkelsensor 17 für die Erfassung des Winkeleinschlages
des Lenkrades und eine Steuereinheit U.
In üblicher Weise enthält die
Fluidströmungs-Verteilerschaltung des Steuerventiles 12
zwei parallele Fluidströmungspfade L1-L4 und L2-L3, die
zwischen einem Pumpen-Fluidbereitschaltungsanschluß CA 1
und einem Fluid-Rückführungsanschluß CA2 verlaufen bzw.
angeschlossen sind. Der Fluidströmungspfad L1-L4 hat
einen Zylinderanschluß CB 1, wo er mit einer linken Zylin
derkammer 13L des Servozylinders 13 kommunizierend ver
bunden ist, während der andere Fluidströmungspfad L2-L3
einen Zylinderanschluß CB 2 aufweist, wo er mit einer
rechten Zylinderkammer 13R des Servozylinders 13 verbun
den ist. Der Fluidströmungspfad L1-L4 kann in einen
stromaufseitigen Abschnitt L1 und einen stromabseitigen
Abschnitt L4 in bezug auf seinen Zylinderanschluß CB 1 un
terteilt werden. In gleicher Weise kann der Fluidströ
mungspfad L2-L3 in einen stromaufseitigen Abschnitt L2
und einen stromabseitigen Abschnitt L3 in bezug auf den
Zylinderanschluß CB 2 unterteilt werden. In den stromauf
seitigen Abschnitten L1 und L2 sind zwei variable
Hauptströmungsdrosseleinheiten bzw. -drosselstellen 1R
und 1L angeordnet. In den stromabseitigen Abschnitten L4
und L3 sind zwei variable Hauptströmungsdrosseleinheiten
bzw. -drosselstellen 3L und 3R vorgesehen. Diese variab
len Strömungsdrosselstellen 1R, 1L, 3L, 3R sind betrieb
lich mit dem Lenkrad 14 derart verbunden, daß dann, wenn
sich das Lenkrad 14 in seiner mittleren Ruhelage befin
det, diese Drosseleinheiten bzw. Drosselstellen geöffnet
sind, um eine uneingeschränkte parallele Fluidströmung
jeweils zwischen dem Fluidzuführungsanschluß CA 1 und dem
Fluidrückführungsanschluß CA 2 zu gewährleisten. Wenn das
Lenkrad 14 im Uhrzeigersinn aus seiner mittleren Ruhelage
gedreht wird, veranlaßt dies die veränderlichen Strö
mungsdrosselstellen 1R und 3R ihre Drosselflächen zu ver
ringern, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt, wobei die ande
ren variablen Strömungsdrosselstellen 1L und 3L offen
bleiben, um eine uneingeschränkte Fluidströmung durch den
stromaufseitigen Abschnitt L2 und den stromabseitigen Ab
schnitt L4 zu gewährleisten. Wenn das Lenkrad 14 aus sei
ner mittleren Ruhelage im Gegenuhrzeigersinn gedreht
wird, veranlaßt dies die variablen Strömungsdrosselstel
len 1L und 3L ihre Drosselflächen zu verringern, d. h.
ihren Öffnungsquerschnitt zu verringern, wenn das Lenk
drehmoment zunimmt, wobei die anderen beiden variablen
Strömungsdrosselstellen 1R und 3R offenbleiben, um eine
uneingeschränkte Fluidströmung durch den stromaufseitigen
Abschnitt L1 und den stromabseitigen Abschnitt L3 zu ge
währleisten.
Bezugnehmend auf die Fig. 2(a) und 2(c) wird erläutert,
wie die Öffnungs- bzw. Drosselfläche A1 der variablen
Strömungsdrosselstelle 1L oder 1R sich verändert, wenn
das Lenkdrehmoment T zunimmt und wie die Öffnungs- bzw.
Drosselfläche A3 der variablen Strömungsdrosselstelle 3L
oder 3R sich verändert, wenn das Drehmoment T zunimmt.
Wie in Fig. (a) gezeigt ist, hat die Öffnungs- bzw.
Drosselfläche A1 der variablen Strömungsdrosselstelle 1R
während einer Drehung des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn
derart abgenommen, daß die Drosselfläche A1 rapide
abnimmt und sich verringert, wie dies durch den
Linienabschnitt L11 verdeutlicht ist, wenn das
Lenkdrehmoment T von Null bis auf einen ersten Wert T1
zunimmt. Anschließend nimmt der Durchflußquerschnitt
weniger steil auf im wesentlichen Null ab, wie dies durch
den Linienzug L12 verdeutlicht wird, bis das
Lenkdrehmoment T einen zweiten Wert T2 erreicht, der
größer als der erste Wert T1. Wenn das Lenkdrehmoment T
über den zweiten Wert T2 weiter zunimmt, bleibt der
Durchflußquerschnitt A1 im wesentlichen Null. Während
einer Drehung des Lenkrades 14 im Gegenuhrzeigersinn
verändert sich die Durchfluß- bzw. -drosselfläche A1 der
variablen Strömungsdrosselstelle 1L in exakt der gleichen
Weise, wie dies durch die Linienzüge L11 und L12 in Fig.
2(a) dargestellt ist. Wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, nimmt
während einer Drehung des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn
die Öffnungs- bzw. Drosselfläche A3 der variablen
Strömungsdrosselstelle 3R derart ab, daß die
Drosselfläche A3 sich noch schneller in ihrem
Durchflußquerschnitt verringert als die Drosselfläche A1,
wie dies durch den Linienzug L31 gezeigt ist, wenn das
Lenkdrehmoment T von Null bis auf einen dritten Wert T1′′
ansteigt, der kleiner ist als der erste Wert T1.
Anschließend nimmt der Strömungsquerschnitt A3 weniger
schnell auf im wesentlichen Null ab, wie dies durch den
Linienzug L32 dargestellt ist, bis das Lenkdrehmoment T
einen vierten Wert T2′′ erreicht, der größer ist als der
zweite Wert T2. Wenn das Lenkdrehmoment T über den
vierten Wert T2′′ hinaus weiter zunimmt, bleibt die
Öffnungsfläche bzw. Drosselfläche A3 im wesentlichen
Null.
Wenn man nun annimmt, daß nur die variablen
Strömungsdrosseleinheiten 1R, 1L, 3R und 3L in dem
Fluidströmungs-Verteilerschaltkreis angeordnet sind, ver
anlaßt eine Drehung des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn
eine Drosselung im stromaufseitigen Zweig L1 und im
stromabseitigen Zweig L3, obwohl der stromaufseitige
Zweig L2 und der stromabseitige Zweig L4 ungedrosselt
bleiben, so daß im Ergebnis ein Druckanstieg in der rech
ten Zylinderkammer 13R und ein Druckabfall bzw. eine
Druckverringerung in der linken Zylinderkammer 13L auf
tritt. Die Charakteristik dieses Druckanstieges in Abhän
gigkeit vom Lenkdrehmoment wird in der Hauptachse durch
die Charakteristik der Veränderung des Strömungsquer
schnittes bzw. der Drosselstelle A1 in Abhängigkeit vom
Lenkdrehmoment T bestimmt, die in Fig. 2(a) gezeigt ist,
derart, daß die Drosselfläche A3 progressiver abnimmt als
die Drosselfläche A1. Die A1/T-Charakteristik, die in
Fig. 2(a) gezeigt ist, ist so gewählt, daß sie zu einer
im Niedriggeschwindigkeitsbereich wirksamen Lenkunter
stützung in Abhängigkeit vom Lenkdrehmoment führt, wie
sie durch eine entsprechende Kennlinie lL, gezeigt in
Fig. 4, wiedergegeben wird.
Diese Lenkunterstützungskennlinie lL für den
Niedriggeschwindigkeitsbereich führt zu einem jeweils ho
hen Niveau an Lenkkraftunterstützung für niedrige Ge
schwindigkeiten und für Parkmanöver. Mit einer derartigen
Kennlinie kann jedoch keine auf niedrigem Niveau befind
liche Lenkunterstützung erreicht werden, wie sie im
Hochgeschwindigkeitsbereich erforderlich ist. Eine gewün
schte Kennlinie für den Hochgeschwindigkeitsbereich in
Abhängigkeit von dem Lenkdrehmoment wird durch die Kurve
LH in Fig. 4 verdeutlicht.
Um diese Charakteristik für hohe Geschwindigkeiten, d. h.
die lH/T-Kennlinie zu realisieren, sind zwei zusätzliche
variable Strömungsdrosseleinheiten bzw. Drosselstellen 2R
und 2L in Reihe in den stromaufseitigen Zweigen L1 und L2
der Hydraulikfluid-Verteilerschaltung angeordnet, wie
dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die variable Strömungsdros
selstelle 2R ist insofern von gleicher Art wie die va
riablen Hauptströmungsdrosselstelle 1R und 3R als ihre
Durchfluß- bzw. Drosselfläche A2 sich während einer Dre
hung des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn verringert. Die va
riable Strömungsdrosselstelle 2L ist insoweit von glei
cher Art, wie die variablen Hauptströmungsdrosselstellen
1L und 3L, als ihre Strömungs- bzw. Drosselfläche A2 wäh
rend einer Drehung des Lenkrades 14 im Gegenuhrzeigersinn
sich verringert.
Die Drosselflächen-/Lenkdrehmoment-Kennlinie
A2/T-Charakteristik ist in Fig. 2(b) gezeigt. Wie in Fig.
2(b) gezeigt ist, nimmt der Öffnungsquerschnitt bzw.
Drosselquerschnitt A2 der variablen Strömungsdrosselstel
le 2R während der Drehung des Lenkrades 14 im Uhrzeiger
sinn derart ab, daß die Drosselfläche A2 linear entlang
des Linienzuges L21 abnimmt, bis das Lenkdrehmoment T
einen fünften Wert T1, erreicht, der größer als der vier
te Wert T2′′. Anschließend nimmt die Drosselfläche A2 we
niger progressiv entlang des Linienzuges L22 bis herunter
auf im wesentlichen Null ab, bis das Lenkdrehmoment T
einen sechsten Wert T2′ erreicht. Wenn das Lenkdrehmoment
über diesen Wert T2′ weiter ansteigt, bleibt die Drossel
fläche A2 im wesentlichen auf Null. Während der Drehung
des Lenkrades 14 im Gegenuhrzeigersinn verändert sich die
Öffnungs- bzw. Drosselfläche A2 der variablen Strömungs
drosselstelle 2L exakt in gleicher Weise, wie dies durch
die Linienzüge L21 und L22 dargestellt ist. Die Festle
gung der Drosselflächen-/Drehmoment-Kennlinie
(A2/T-Charakteristik), die in Fig. 2(b) gezeigt ist, er
folgt derart, daß eine Servolenkunterstützung in Abhän
gigkeit vom Lenkdrehmoment für den
Hochgeschwindigkeitsbereich erreicht wird, wie sie durch
die Kurve LH, gezeigt in Fig. 4, verdeutlicht wird. Die
zusätzliche variable Strömungsdrosselstelle 2R ist näher
am Zylinderanschluß CB 1 als die variable
Hauptströmungsdrosselstelle 1R angeordnet, während die
andere zusätzliche variable Strömungsdrosselstelle 2L
näher an dem Zylinderanschluß CB 2 der variablen
Hauptströmungsdrosselstelle 1L angeordnet ist. Um während
der Drehung des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn die variab
le Hauptströmungsdrosselstelle 1R durch einen Bypass kurz
zuschließen, ist ein Bypasspfad L5 vorgesehen, dessen
eines Ende am Zylinderanschluß CB 2 mit dem Fluidströ
mungspfad L2-L3 verbunden ist und dessen gegenüberliegen
des Ende mit dem Fluidströmungspfad L1-L4 an einer Stelle
CC 1 verbunden ist, die weiter von dem Zylinderanschluß
CB 1 entfernt als die zusätzliche variable Strömungs
drosselstelle 2R, die jedoch näher zu dem Zylinderan
schluß CB 1 hin angeordnet ist als die variable
Hauptströmungsdrosselstelle 1R. Ein variables Strömungs
drosselventil 4L ist in dem Bypasspfad L5 angeordnet, um
diesen während einer Drehung des Lenkrades 14 im Gegen
uhrzeigersinn zu verschließen.
Um während einer Drehung des Lenkrades 14 im Gegenuhrzei
gersinn die variable Hauptströmungsdrosselstelle 1L in
einem Bypass kurzzuschließen, ist ein Bypasspfad L6 vorge
sehen, dessen eines Ende am Zylinderanschluß CB 1 mit dem
Fluidströmungspfad L1-L4 kommunizierend verbunden ist und
dessen gegenüberliegendes Ende mit dem anderen Fluidströ
mungspfad L2-L3 an einer Stelle CC 2 verbunden ist, die
weiter von dem Zylinderanschluß CB 2 entfernt ist als die
zusätzliche variable Strömungsdrosselstelle 2L, die je
doch näher zu dem Zylinderanschluß CB 2 hin liegt als die
variable Haupströmungsdrosselstelle 1L. Ein variables
Strömungsdrosselventil 4R ist in einem Bypasspfad L6 ange
ordnet, um diesen während einer Drehung des Lenkrades 14
im Uhrzeigersinn zu verschließen.
Die variablen Strömungsdrosselventile 4R und 4L sind in
Form von magnetspulenbetätigten Strömungsdrosselventilen
ausgebildet und sind so ausgelegt, daß ihre Öffnungs- bzw.
Drosselflächen A4 nicht nur in Abhängigkeit von einer
Drehrichtung des Lenkrades 14 variabel sind, sondern sich
ebenso in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit
bezüglich ihres Öffnungsquerschnittes verändern. Ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 liefert ein eine Fahr
zeuggeschwindigkeit repräsentierendes Signal VD zu einer
Steuereinheit U. Zu der Steuereinheit U ist ferner ein
den Lenkwinkel des Lenkrades repräsentierendes Signal VD
von einem Lenkrad-Winkelsensor 17 her zugeführt. In der
Steuereinheit U wird auf der Basis des den Einschlagwin
kel des Lenkrades repräsentierenden Signales bestimmt, ob
das Lenkrad 14 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeiger
sinn gedreht wurde. Während einer Drehung des Lenkrades
14 im Uhrzeigersinn erzeugt die Steuereinheit U ein dem
elektrischen Stromwert Null entsprechendes Signal, so daß
der die Magnetspule durchfließende Magnetspulenstrom IVR
Null ist, daß das variable Strömungsdrosselventil 4R
vollständig geschlossen bleibt, unabhängig vom Wert des
die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Signales
VD. Die Steuereinheit U erzeugt ein Signal entsprechend
einer geeigneten Stärke des elektrischen Stromes zum
Durchfließen der Magnetspule, d. h. einen angemessenen
Magnetspulenstrom IVL, um den Öffnungsgrad des variablen
Strömungsdrosselventiles 4L im Verhältnis zum Wert des
die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Signales VD
zu steuern. Während einer Drehung des Lenkrades 14 im Ge
genuhrzeigersinn stellt die Steuereinheit U entsprechend
einen Null-Strom als Magnetspulenspeisestrom IVL zur Ver
fügung, um das variable Strömungsdrosselventil 4L voll
ständig geschlossen zu halten, unabhängig vom Wert des
die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Signales VD
und erzeugt einen geeigneten Strom von entsprechender
Stärke als Magnetspulenstrom IVR, so daß der Öffnungsgrad
des variablen Strömungsdrosselventiles 4R im Verhältnis
zum Wert des die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentieren
den Signales VD gesteuert wird.
Die Magnetspulenströme IVR und IVL werden an die variab
len Strömungsdrosselventile 4R und 4L gelegt, so daß die
Öffnungsquerschnitte bzw. Drosselflächen A4 jedes der va
riablen Strömungsdrosselventile 4R und 4L in Abhängigkeit
von der Stärke des jeweiligen, die zugehörigen Magnetspule
durchströmenden Magnetspulenstromes IVR und IVL verändert
wird. Wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, ändert sich die
Drosselfläche A4 in Abhängigkeit von der Fahrzeugge
schwindigkeit V. Das heißt im einzelnen, die Drosselflä
che A4 nimmt in ihrem Öffnungsquerschnitt allmählich zu,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt.
Bezugnehmend auf Fig. 3 wird nachstehend erläutert, wie
die variblen Strömungdrosselglieder bzw. Drosselstellen
1R, 1L, 3R, 3L, 2R und 2L zwischen zwei relativ zueinan
der verlagerbaren Ventilelementen eines Drehsteuerventi
les 20 ausgebildet werden.
Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält das Drehsteuerventil 20
eine Ventilhülse oder einen Ventilkörper 21, die bzw. der
mit einem Ritzel eines Lenkgetriebes, z. B. einer Zahn
stangenlenkung, verbunden ist und ein Innenventil 22, das
drehbar in der Ventilhülse 21 angeordnet und mit einem
Lenkrad 14 verbunden ist. Das Innenventil 22 ist hohl, um
einen Torsionsstab 23 aufzunehmen, der mit einem Ende mit
dem Lenkrad 14 verbunden ist und mit einem gegenüberlie
genden Ende mit einem Ritzel des Lenkgetriebes verbunden
ist.
In der zylindrischen Innenwandung der Ventilhülse 21 sind
acht sich in Längsrichtung erstreckende und als Grundaus
nehmungen endende Innennuten C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7
und C8 ausgenommen, die in Umfangsrichtung abfolgend von
einander beabstandet sind. In der äußeren Umfangswandung
des Innenventiles 22 sind acht sich in Längsrichtung er
streckende und als Grundausnehmungen endende Nuten E1,
E2, E3, E4, E5, E6, E7 und E8 ausgenommen, die voneinan
der durch acht Stege D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7 und D8
getrennt sind, die den Innennuten C1 bis C8 jeweils gegen
überliegen. In der mittleren Ruhelage, die in Fig. 3 ge
zeigt ist, überdeckt die Nut E8 die benachbarten Innennu
ten C8 und C1, die Nut E2 überdeckt die benachbarten In
nennuten C2 und C3, die Nut E4 überlappt die benachbarten
Innenuten C4 und C5 und die Nut E6 überdeckt die benach
barten Innennuten C6 und C7.
Im folgenden wird beschrieben, auf welche Art und Weise
die variablen Hauptdrosselstellen 1R, 1L, 3R und 3L durch
eine relative Verlagerung des Innenventiles 22 in bezug
auf die Ventilhülse 21 gebildet werden. In diesem Fall
werden zwei Sätze derartiger variabler
Hauptströmungsdrosselstellen gebildet. Zwei veränderliche
Strömungsdrosselstellen 1R werden zwischen den einander
zugewandten Kanten der Nuten E8 und C8 und zwischen den
einander zugewandten Kanten der Nuten E4 und C4 gebildet.
Zwei variable Strömungsdrosselstellen 1L werden zwischen
den einander zugewandten Kanten der Nuten E8 und C1 und
zwischen den einander zugewandten Kanten der Nuten E4 und
C5 gebildet. Zwei veränderliche Strömungsdrosselstellen
3R werden zwischen den einander zugewandten Kanten der
Nuten E2 und C2 und zwischen den einander zugewandten
Kanten der Nuten E6 und C6 gebildet. Die zwei veränder
lichen Strömungsdrosselstellen 3L werden zwischen den
einander zugewandten Kanten der Nuten E2 und C3 und zwi
schen den einander zugewandten Kanten der Nuten E6 und C7
gebildet.
Zwei Sätze zusätzlicher variabler Strömungsdrosselstel
len 2R und 2L werden gebildet. Die beiden zusätzlichen
variablen Strömungsdrosselstellen 2R werden zwischen den
einander zugewandten Kanten der überdeckenden Nuten E3
und C3 und zwischen den einander zugewandten Kanten der
überdeckenden Nuten E7 und C7 gebildet. Zwischen den ein
ander zugewandten Kanten der überdeckenden Nuten E1 und
C1 und zwischen den einander zugewandten Kanten der über
deckenden Nuten E5 und C6 werden zwei zusätzliche verän
derliche Strömungsdrosselstellen 2L gebildet.
Die Innennuten C2 und C6 der Ventilhülse 21 sind mit einer
rechten Kammer 13R eines Servozylinders 13 verbunden,
während die Innennuten C3 und C7 der Ventilhülse 21 mit
einer linken Kammer 13L des Servozylinders 13 verbunden
sind. Die Nuten E8 und E4 des Innenventiles 22 sind über
geeignete Fluidkanäle, die in einer Ventilhülse 21 ausge
nommen sind, mit einer Ölpumpe 10 verbunden. Die Nuten E2
und E6 des Innenventiles 22 sind über radiale und axiale
Kanäle, die in dem Innenventil 22 ausgenommen sind, mit
einem Reservoirbehälter 11 verbunden. Die Nuten E1 und E5
sind über Fluidkanäle, die sich durch die Ventilhülse 21
erstrecken und über ein veränderliches Strömungsdrossel
ventil 4R mit der linken Kammer 13L des Servozylinders 13
verbunden. Die Nuten E5 und E7 sind über Fluidkanäle, die
in der Fluidhülse 21 ausgenommen sind und über ein verän
derliches Strömungsdrosselventil 4L mit der rechten Kam
mer 13R des Servozylinders 13 verbunden.
Es wird zunächst angenommen, daß das Lenkrad 14 sich in
seiner mittleren Ruhelage befindet, wenn das Fahrzeug
stillsteht. In diesem Zustand sind die veränderlichen
Hauptströmungsdrosselstellen 1R, 1L, 3R, 3L und die zu
sätzlichen veränderlichen Strömungsdrosselstellen 2R, 2L
vollständig geöffnet, während die veränderlichen Strö
mungsdrosselventile 4R und 4L vollständig geschlossen
sind, da die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16
erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist, Bypasspfade L5
und L6 sind vollständig geschlossen, obwohl die paralle
len Fluidströmungswege L1-L4 und L2 und L3 vollständig
offen sind. Somit wird das Druckfluid, das von der Pumpe
10 gefördert wird, gleichmäßig durch die veränderlichen
Strömungsdrosselstellen 1R, 2R und 3L in die eine Rich
tung und durch die veränderlichen Strömungsdrosselstellen
1L, 2L und 3R in die entgegengesetzte Richtung verteilt.
Dies führt zu keinerlei Druckdifferenz zwischen der rech
ten und linken Kammer 13R und 13L des Servozylinders 113.
Im Ergebnis dessen findet keine Servolenkunterstützung
statt.
Beim Drehen des Lenkrades 13 ist im Uhrzeigersinn bei Fahr
zeuggeschwindigkeit Null, verlagern sich die Ventilele
mente des Steuerventiles 20 relativ zueinander in einer
solchen Richtung, daß die Strömungs- bzw. Drosselquer
schnitte A1, A2 und A3 der veränderlichen Strömungsdrosselstellen
1R, 2R und 3R abnehmen, wenn das Lenkdrehmo
ment T zunimmt und so, daß die anderen veränderlichen
Strömungsdrosselstellen 1L, 2L und 3L vollständig offen
bleiben.
Die veränderlichen Strömungsdrosselstellen 1R, 2R und 3R
bewirken eine Drosselung in jedem der zugehörigen paral
lelen Fluidströmungspfade und führen jeweils einen Druck
abfall herbei, der seinerseits zu einem Druckanstieg in
der rechten Kammer 13R des Servozylinders 13 führt. Wie
aus einem Vergleich der Fig. 2(a) und 2(b) ersichtlich
ist, weist bei gleichem Lenkdrehmomet T die veränder
liche Strömungsdrosselstelle 2R eine größere Durchfluß
fläche bzw. Strömungs- oder Drosselquerschnitt auf als
dies bei der veränderlichen Strömungsdrosselstelle 1R der
Fall ist.
Somit wird die Ventilcharakteristik bei diesem Betriebs
zustand lediglich durch die veränderlichen Strömungsdros
selstellen 1R und 3R bestimmt. Dies führt dazu, daß ein
hohes Niveau an Lenkunterstützung und Servolenkkraft zur
Verfügung steht, wie dies durch die P/T-Kurve lL in Fig.
4 gezeigt ist.
Beim Drehen des Lenkrades 14 im Gegenuhrzeigersinn werden
die Drosselflächen der veränderlichen Strömungsdrossel
stellen 1L, 2L und 3L in ihrem Durchflußquerschnitt ver
ringert, wenn das Lenkdrehmoment T zunimmt, wobei die an
deren veränderlichen Strömungsdrosselstellen 1R, 2R und
3R vollständig offenbleiben.
Somit wird jeweils ein hohes Niveau an Lenkunterstützung
und Servolenkhilfe gewährleistet, wenn das Lenkrad 14 im
Gegenuhrzeigersinn gedreht wird.
Während einer Geradeausfahrt mit hoher Fahrzeuggeschwin
digkeit und bei Festhalten des Lenkrades 14 in seiner
mittleren Ruhelage gibt das den Einschlagwinkel des Lenk
rades repräsentierendes Signal RD des
Lenkrad-Winkelsensors 17 an, daß das Lenkrad sich in sei
ner mittleren Ruhelage befindet, während ein die Fahr
zeuggeschwindigkeit repräsentierendes Signal VD des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 16 eine hohe Fahrzeugge
schwindigkeit ausweist. Somit werden verhältnismäßig hohe
Magnetspulenbetriebsströme IVL IVR durch die Steuerein
heit U ausgegeben bzw. gesteuert, so daß die magnetspu
lengesteuerten Betätigungseinrichtungen so betätigt wer
den, daß die Querschnitts- bzw. Drosselflächen A4 der
veränderlichen Strömungsdrosselventile 4R und 4L auf
einem verhältnismäßig großen Strömungsdurchflußwert ge
halten werden.
Da in diesem Zustand das Lenkrad 14 nicht verdreht wird,
tritt kein Lenkdrehmoment auf und sämtliche veränderliche
Strömungsdrosselstellen 1R, 1L, 3R, 3L, 2R, 2L sind voll
ständig offen, so daß keine Druckdifferenz zwischen den
beiden Kammern 13R und 13L des Servozylinders 13 auftritt
und somit keine Servolenkunterstützung stattfindet.
Beim Drehen des Lenkrades 14 im Uhrzeigersinn sind in
diesem Zustand die veränderlichen Strömungsdrosselstellen
1L, 2L und 3L vollständig offen und die Drosselflächen
der anderen variablen Strömungsdrosselstellen 1R, 2R und
3R nehmen nach dem Maße der Zunahme des Lenkdrehmomentes
T ab. Das veränderliche Strömungsdrosselventil 4L ist
vollständig geöffnet und das veränderliche Strömungsdros
selventil 4R ist vollständig geschlossen.
Da die veränderliche Strömungsdrosselstelle 1R durch den
Bypass des vollständig offenen stromaufseitigen Zweiges L2
und des vollständig offenen Bypasspfades L5 überbrückt
ist, wirkt die Drosselflächen/Drehmoment-Charakteristik
der veränderlichen Strömungsdrosselstelle 2R mit derje
nigen der veränderlichen Strömungsdrosselstelle 3R zusam
men und bestimmt somit die Ventilleistung bei hohen
Fahrzeuggeschwindigkeiten. Diese Ventilleistung führt zu
einem adäquaten niedrigen Niveau an Servolenkunterstüt
zung, wie dies durch die
Lenkunterstützungs-/Lenkdrehmoment-Kennlinie LH, gezeigt
in Fig. 4 für den Hochgeschwindigkeitszustand angegeben
ist.
Bei niedrigen und mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten und
Geradeausfahrt verändern sich die Drosselflächen A4 der
veränderlichen Strömungsdrosselventile 4R und 4L allmäh
lich in Abhängigkeit von dem die Fahrzeuggeschwindigkeit
repräsentierenden Signal VD, wie dies in Fig. 2(d) ge
zeigt ist. Dies bedeutet, daß der Grad der Fluidströmun
gen, die in einem Bypass die veränderlichen Strömungsdros
selstellen 1R und 2L kurzschließen, allmählich zunimmt,
wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Somit ist beim
Drehen des Lenkrades 14 unter diesem Zustand eines der
veränderlichen Strömungsdrosselventile 4R oder 4L voll
ständig geschlossen, mit dem Ergebnis, daß ein mittleres
Niveau an Servolenkunterstützung erhalten wird, wie dies
durch die Lenkunterstützungs-/Lenkdrehmoment-Kennlinie
bzw. -Kennlinienfeld ersichtlich ist, daß in Fig. 4 zwi
schen den Kurven lL und lH eingezeichnet werden kann.
Bezugnehmend auf Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbei
spiel der Erfindung gezeigt. Diese Ausführungsform ent
spricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel, wie dies
unter Bezugnahme auf Fig. 1 bereits erläutert wurde, mit
Ausnahme einer Anordnung der zusätzlichen veränderlichen
Strömungsdrosselstellen 2R, 2L und von Bypasspfaden L7,
L8, die mit veränderlichen Strömungsdrosselventilen 4L,
4R versehen sind.
Nach diesem Ausführungsbeispiel wird, wie leicht aus Fig.
5 ersichtlich ist, die zusätzliche variable Strömungs
drosselstelle 2R in einem stromabseitigen Zweig L3 strom
auf der veränderlichen Hauptdrosselstelle 3R angeordnet,
während die andere zusätzliche variable Strömungsdrossel
stelle 2R in einem stromabseitigen Zweig L4 stromauf der
veränderlichen Hauptströmungsdrosselstelle 3L angeordnet
ist. Um die veränderliche Strömungsdrosselstelle 3R durch
einen Bypass zu überbrücken, ist der Bypasspfad L₇ mit
einem Ende mit einem Zylinderanschluß CB 1 verbunden, wäh
rend sein gegenüberliegendes Ende mit dem stromabseitigen
Zweig L3 an einer Stelle CC 3 verbunden ist, die weiter
von einem Zylinderanschluß CB 2 entfernt ist als die zu
sätzliche Drosselstelle 2R, jedoch weniger weit von die
sem Anschluß CB 2 entfernt ist als die veränderliche
Hauptströmungsdrosselstelle 3R. Das veränderliche Strö
mungsdrosselventil 4L, das während einer Drehung des
Lenkrades 14 im Gegenuhrzeigersinn vollständig geschlos
sen ist, ist in diesem Bypasspfad L7 vorgesehen. Um die
veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle 3R in einem By
pass zu überbrücken, ist der Bypasspfad L8 mit einem Ende
mit dem Zylinderanschluß CB 2 verbunden und mit seinem ge
genüberliegenden Ende mit dem stromabseitigen Zweig L4 an
einer Stelle CC 4 verbunden, die weiter von dem Zylinder
anschluß CB 1 entfernt ist als die zusätzliche veränder
liche Strömungsdrosselstelle 2L, jedoch näher zu diesem
Anschluß CB 1 liegt als die veränderliche
Hauptströmungsdrosselstelle 3L.
In den vorerläuterten Ausführungsbeispielen wurden ma
gnetspulenbetätigte Strömungssteuerventile als veränderli
che Strömungsdrosselventile 4R und 4L verwendet. Der Auf
bau der veränderlichen Strömungsdrosselventile 4R und 4L
ist jedoch nicht auf eine derartige Ausführungsform be
schränkt. Zum Beispiel kann jedes der veränderlichen
Strömungsdrosselventile durch eine Reihenschaltung einer
veränderlichen Strömungsdrosselstelle, deren
Querschnitts- bzw. Drosselfläche in Abhängigkeit von der
Fahrzeuggeschwindigkeit veränderlich ist, mit einem
EIN/AUS-Ventil erhalten werden, das in Abhängigkeit von
einer Drehrichtung geöffnet oder geschlossen wird, in die
das Lenkrad 14 gerade gedreht wird.
In den vorerwähnten Ausführungsbeispielen wurden die ver
änderlichen Strömungsdrosselventile 4R und 4L in Abhän
gigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Richtung
der Lenkraddrehung gesteuert. Die Art der Steuerung der
veränderlichen Strömungsdrosselventile 4R und 4L ist je
doch nicht hierauf beschränkt. Nur einige wenige der an
deren möglichen Ausführungsformen sind in den Fig. 6 und
7 erläutert.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist im wesentlichen
das gleiche, wie das vorerläuterte Ausführungsbeispiel,
das in Fig. 1 gezeigt ist, mit Ausnahme der Anordnung
eines Lenkdrehmomentwählers 40 anstelle des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 16. Der Lenkdrehmoment
wähler 40 besteht in der Hauptsache aus einem Drehschal
ter, der durch den Fahrer des Fahrzeuges manuell betätig
bar ist, sowie aus einem veränderlichen Widerstand und
erzeugt ein Ausgangssignal TD, das ein Niveau an Lenkun
terstützung bzw. an Lenkdrehmoment angibt, das durch den
Fahrer ausgewählt bzw. bevorzugt wird. Dieses Signal TD
und ein den Lenkradeinschlagwinkel repräsentierendes Si
gnal R werden zu einer Steuereinheit U geführt, durch die
Stärke eines Magnetspulenspeisestromes IVR und IVL, die
zu den veränderlichen Strömungsdrosselventilen 4R, 4L ge
führt werden, in Abhängigkeit vom Ausgangssignal TD ver
ändert wird, so daß die Lenk- bzw. Servounterstützung
nach den Wünschen des Fahrers verändert wird.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung, das im wesentlichen das Gleiche ist,
wie das vorerläuterte Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1
gezeigt wurde, mit Ausnahme der Anbringung eines
Reibungskoeffizientensensors 41 anstelle des
Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 16. Dieses Ausführungs
beispiel ist so gestaltet, daß die Stärke der Magnetspu
lenspeiseströme IVL und IVR in Abhängigkeit von einem
Reibkoeffizienten der Straße geändert wird, der durch den
Reibungskoeffizientensensor 16 erfaßt wird.
Im einzelnen wird das den Straßenreibungskoeffizienten
repräsentierende Signal RD durch den Sensor 41 ausgegeben
und an die Steuereinheit U gelegt, durch die die
Magnetspulenspeiseströme IVR und IVL auf ein verhältnis
mäßig hohes Stromstärkeniveau für einen niedrigen Rei
bungskoeffizienten, auf ein verhältnismäßig niedriges
Stromstärkeniveau für einen hohen Reibungskoeffizienten
und auf ein mittleres Stromstärkeniveau für einen mittle
ren Reibungskoeffizienten festgelegt werden. Beispiele
für den Reibungskoeffizientensensor 41 sind ein Wahl
schalter, der mit einem Scheibenwischerschalter zusammen
wirkt, und eine Vorrichtung, die einen
Straßenreibungskoeffizienten indirekt erfaßt, wie z. B.
einen Regentropfensensor. Es ist auch möglich, den
Straßenreinigungskoeffizienten durch Berechnung einer Dif
ferenz zwischen den Umfangsdrehzahlen der Vorder- und
Hinterräder zu bestimmen, die durch entsprechende Rad
drehzahlsensoren erfaßt werden. Es ist auch möglich, den
Straßenreinigungskoeffizienten indirekt durch Erfassung des
Schlupfes von den Traktionsrädern zu erfassen.
Nach diesem Ausführungsbeispiel wird die Stärke der Ma
gnetspulenspeiseströme IVR und IVL als Funktion des
Straßenreibkoeffizienten und eines Lenkradwinkels (Ein
schlagwinkel) bestimmt. Es ist auch möglich, die Stärke
der die Magnetspulen durchfließenden Ströme IVR und IVL
vorläufig auf der Grundlage lediglich der Fahrzeugge
schwindigkeit festzulegen und das Ergebnis mit dem
Straßenreibkoeffizienten zu korrigieren.
Es ist auch möglich, die
Strömungsquerschnitts-/Fahrzeuggeschwindigkeits-Kennlinie
die in Fig. 2(d) gezeigt ist, in Übereinstimmung mit
der Veränderung des Fahrzeugantriebszustandes zu ändern,
der auf der Grundlage des Ergebnisses einer Berechnung
der Zählung oder Berechnung der Häufigkeit von Beschleu
nigungen und Verzögerungen des Fahrzeuges bestimmt wird,
wobei diese Fahränderungszustände durch einen Sensor er
faßt werden, der das Auftreten einer Beschleunigung und
einer Abbremsung erfaßt. Es ist auch möglich, die vorer
wähnte Kennlinie in Übereinstimmung nicht nur mit dem
Winkel des Lenkrades zu ändern, sondern auch in Abhängig
keit von der Geschwindigkeit des Lenkradeinschlags. Es
ist auch möglich, die veränderlichen Strömungsdrossel
ventile 4R und 4L in Abhängigkeit von einer Veränderung
der Belastung zu ändern, die durch die Vorderräder des
Fahrzeuges aufgenommen wird, wobei diese Belastung durch
einen Vorderrad-Belastungssensor erfaßt wird.
In den vorerläuterten Ausführungsbeispielen wurde als
Beispiel eines Lenkgetriebes eine Zahnstangenlenkung er
wähnt. Selbstverständlich können auch andere Arten von
Lenkgetrieben verwendet werden.
Obwohl in den vorerwähnten Ausführungsbeispielen das
Drehsteuerventil 20 als Beispiel eines Steuerventiles er
wähnt wurde, kann auch ein lenkdrehmomentabhängiges
Schiebersteuerventil verwendet werden, um die Fluidver
teilerschaltung zu realisieren, die in dem vorerläuterten
Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Servo
lenkeinrichtung mit einem Fluidverteilerschaltkreis mit
offener Mitte. Der Fluidverteilerschaltkreis enthält zwei
parallele Fluidströmungspfade, von denen jeder mit einer
Kammer eines Servozylinders verbunden ist, um eine Druck
differenz zwischen den beiden Zylinderkammern des Servo
zylinders in Abhängigkeit vom Lenkdrehmoment zu erzeugen.
Zur Modulation bzw. Veränderung der Ventilkennlinien sind
zwei zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstellen
2R, 2L in Reihe mit den zwei veränderlichen
Hauptströmungsdrosselstellen 1R, 1L sowie zwei Bypasspfade
L5, L6 vorgesehen, wobei Letztere die veränderlichen
Hauptströmungsdrosselstellen 1R, 1L überbrücken. Die By
passpfade L5, L6 sind jeweils mit veränderlichen Strö
mungsdrosselventilen 4L, 4R versehen, die in Abhängigkeit
von einer Drehrichtung des Lenkrades 14 und auch in Ab
hängigkeit von einem äußeren Signal, wie z. B. der Fahr
zeuggeschwindigkeit steuerbar sind.
Claims (11)
1. Veränderliche Servolenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug
mit einem Lenkrad (14), einer Pumpe (10), einem
Reservoir (11), einem Servozylinder (13), der mit einem
Lenkgetriebe verbindbar ist, wobei der Servozylinder
(13) zwei Kammern (13L, 13R) enthält, mit:
einem Steuerventil (12, 20) mit Ventilelementen (21, 22), die relativ voneinander in Abhängigkeit von einer ersten, vorgegebenen Variablen in Form eines Lenkdrehmomentes (T), das auf das Lenkrad (14) einwirkt, verlagerbar sind, um zwischen sich zwei parallele Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) zwischen der Pumpe (10) und dem Reservoir (11) zu bilden und eine Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern (13R, 13L) des Servozylinders (13) in Abhängigkeit von der ersten vorgegebenen Variablen (T) zu erzeugen, wobei die zwei parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) Anschlüsse (CB 1, CB 2) aufweisen, die mit den zwei Kammern (13R, 13L) des Servozylinders (13) verbunden sind, wobei jeder der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) in einen stromaufseitigen Zweig und einen stromabseitigen Zweig in bezug auf seinen Anschluß (CB 1, CB 2) unterteilt ist,
wobei jeder der stromaufseitigen und stromabseitigen Zweige (L1, L2, L4, L3) der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) eine veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle (1R, 1L, 3R, 3L) enthält, deren Strömungsdrosselquerschnitt mit der ersten vorgegebenen Variablen (T) veränderlich ist,
wobei der stromaufseitige oder der stromabseitige Zweig jeder der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) eine zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) enthält, die eine Drosselfläche aufweisen, die mit der ersten vorgegebenen Variablen (T) veränderlich ist und die in Reihe mit der zugehörigen, im jeweiligen Zweig vorhandenen, veränderlichen Hauptströmungsdrosselstelle (1R, 3R, 1L, 3L) angeordnet ist, wobei die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) und die zugehörige veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle bezüglich einer der Anschlüsse (CB 1, CB 2) gemeinsam auf der gleichen Seite und die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) näher an dem jeweiligen Anschluß (CB 1, CB 2) als die zugehörige veränderliche Hauptdrosselstelle (1R, 3R; 1L, 3L) angeordnet ist,
einem Paar Bypasspfade (L5, L6; L7, L8), von denen jeder ein Ende aufweist, das mit einem der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) verbunden ist und an seinem gegenüberliegenden Ende mit dem jeweils anderen der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) an einer Stelle (CC 1, CC 2) verbunden ist, die weiter von dem Anschluß (CB 1, CB 2) des anderen parallelen Fluidströmungspfades entfernt ist als die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle, die jedoch weniger weit von dem Anschluß (CB₁, CB₂) entfernt ist als die zugehörige veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle (1R, 3R, 1L, 3L),
wobei in jedem Bypasspfad (L₅, L₆; L₇, L₈) ein veränderliches Strömungsdrosselventil (4R, 4L) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das veränderliche Strömungsdrosselventil (4R) in einem der Bypasspfade (L₆, L₈) geschlossen ist, wenn das veränderliche Strömungsdrosselventil (4L) des anderen der Bypasspfade (L₅, L₇) geöffnet ist und jedes veränderliche Strömungsdrosselventil (4R, 4L) in jedem Bypasspfad (L₅, L₆; L₇, L₈) eine Strömungsdrosselfläche (A₄) aufweist, die in jeweils unterschiedlicher Weise bezüglich der Art der Veränderung der Strömungsdrosselflächen der Hauptströmungsdrosselstellle (1R, 3R; 1L, 3L) und der zusätzlichen veränderlichen Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) veränderlich ist.
einem Steuerventil (12, 20) mit Ventilelementen (21, 22), die relativ voneinander in Abhängigkeit von einer ersten, vorgegebenen Variablen in Form eines Lenkdrehmomentes (T), das auf das Lenkrad (14) einwirkt, verlagerbar sind, um zwischen sich zwei parallele Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) zwischen der Pumpe (10) und dem Reservoir (11) zu bilden und eine Druckdifferenz zwischen den zwei Kammern (13R, 13L) des Servozylinders (13) in Abhängigkeit von der ersten vorgegebenen Variablen (T) zu erzeugen, wobei die zwei parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) Anschlüsse (CB 1, CB 2) aufweisen, die mit den zwei Kammern (13R, 13L) des Servozylinders (13) verbunden sind, wobei jeder der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) in einen stromaufseitigen Zweig und einen stromabseitigen Zweig in bezug auf seinen Anschluß (CB 1, CB 2) unterteilt ist,
wobei jeder der stromaufseitigen und stromabseitigen Zweige (L1, L2, L4, L3) der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) eine veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle (1R, 1L, 3R, 3L) enthält, deren Strömungsdrosselquerschnitt mit der ersten vorgegebenen Variablen (T) veränderlich ist,
wobei der stromaufseitige oder der stromabseitige Zweig jeder der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) eine zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) enthält, die eine Drosselfläche aufweisen, die mit der ersten vorgegebenen Variablen (T) veränderlich ist und die in Reihe mit der zugehörigen, im jeweiligen Zweig vorhandenen, veränderlichen Hauptströmungsdrosselstelle (1R, 3R, 1L, 3L) angeordnet ist, wobei die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) und die zugehörige veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle bezüglich einer der Anschlüsse (CB 1, CB 2) gemeinsam auf der gleichen Seite und die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) näher an dem jeweiligen Anschluß (CB 1, CB 2) als die zugehörige veränderliche Hauptdrosselstelle (1R, 3R; 1L, 3L) angeordnet ist,
einem Paar Bypasspfade (L5, L6; L7, L8), von denen jeder ein Ende aufweist, das mit einem der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) verbunden ist und an seinem gegenüberliegenden Ende mit dem jeweils anderen der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4, L2-L3) an einer Stelle (CC 1, CC 2) verbunden ist, die weiter von dem Anschluß (CB 1, CB 2) des anderen parallelen Fluidströmungspfades entfernt ist als die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle, die jedoch weniger weit von dem Anschluß (CB₁, CB₂) entfernt ist als die zugehörige veränderliche Hauptströmungsdrosselstelle (1R, 3R, 1L, 3L),
wobei in jedem Bypasspfad (L₅, L₆; L₇, L₈) ein veränderliches Strömungsdrosselventil (4R, 4L) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das veränderliche Strömungsdrosselventil (4R) in einem der Bypasspfade (L₆, L₈) geschlossen ist, wenn das veränderliche Strömungsdrosselventil (4L) des anderen der Bypasspfade (L₅, L₇) geöffnet ist und jedes veränderliche Strömungsdrosselventil (4R, 4L) in jedem Bypasspfad (L₅, L₆; L₇, L₈) eine Strömungsdrosselfläche (A₄) aufweist, die in jeweils unterschiedlicher Weise bezüglich der Art der Veränderung der Strömungsdrosselflächen der Hauptströmungsdrosselstellle (1R, 3R; 1L, 3L) und der zusätzlichen veränderlichen Strömungsdrosselstelle (2R, 2L) veränderlich ist.
2. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die zusätzlichen veränderlichen
Strömungsdrosselstellen (2R, 2L) in den stromaufseitigen
Zweigen der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4,
L2-L3) angeordnet sind.
3. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die zusätzlichen veränderlichen
Strömungsdrosselstellen (2R, 2L) in den stromabseitigen
Zweigen der beiden parallelen Fluidströmungspfade (L1-L4,
L2-L3) angeordnet sind.
4. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet daß die veränderlichen
Strömungsdrosselventile (4R, 4L) durch eine Steuereinheit
(U) in Abhängigkeit von einer Richtung der Drehung des
Lenkrades (14) steuerbar sind, wobei diese Steuerung auf der
Grundlage eines einen Einschlagwinkel des Lenkrades (14)
repräsentierenden Signals (RD), das durch einen
Lenkrad-Winkelsensor (17), und eines äußeren Signales (VD,
TD, RD), das durch einen zweiten Sensor (16, 40, 41) erzeugt
wird, erfolgt.
5. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Sensor ein
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ist.
6. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Sensor eine
Lenkdrehmoment-Wahleinrichtung (40) ist.
7. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der zweite Sensor ein
Straßen-Reibungskoeffizientsensor (41) ist.
8. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch Einrichtungen (U, 16, 17; U, 40, 17; U,
41, 17) zum Steuern der veränderlichen
Strömungsdrosselventile der Bypasspfade derart, daß der
Strömungsquerschnitt des veränderlichen
Strömungsdrosselventiles eines der Bypasspfade geschlossen
ist, wenn die Strömungsfläche des veränderlichen
Strömungsdrosselventiles des anderen Bypasspfades geöffnet
ist.
9. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine
Sensoreinrichtung (17) zur Erfassung der Drehrichtung eines
Lenkrades (14) aufweist und ein die Drehrichtung des
Lenkrades repräsentierendes Signal (RD) erzeugt, das die
erfaßte Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentiert, eine
Sensoreinrichtung (16) zur Erfassung einer
Fahrzeuggeschwindigkeit, mit der sich das Fahrzeug bewegt,
vorgesehen ist und die ein die Fahrzeuggeschwindigkeit
repräsentierendes Signal (VD) erzeugt, das die erfaßte
Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentiert, und eine Einrichtung
(U) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem die
Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentierenden Signales
(RD) und des die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden
Signales (VD) zur Steuerung des veränderlichen
Strömungsdrosselventiles in einem der Bypasspfade arbeitet,
um die Strömungsfläche desselben vollständig zu schließen,
und die das veränderliche Strömungsdrosselventil des anderen
Bypasspfades steuert, um den Strömungsquerschnitt desselben
in Abhängigkeit von dem die Fahrzeuggeschwindigkeit
repräsentierenden Signal (VD) zu verändern, wenn das die
Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentierende Signal (RD)
eine der beiden entgegengesetzten Lenkeinrichtung angibt.
10. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine
Sensoreinrichtung (17) zur Erfassung einer Drehrichtung des
Lenkrades (14) enthält, zur Erzeugung eines die Drehrichtung
des Lenkrades (14) repräsentierenden Signales (RD), das die
erfaßte Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentiert, eine
Sensoreinrichtung (40) zur Erfassung eines Lenkdrehmomentes,
mit dem das Lenkrad (14) gedreht worden ist, vorgesehen ist,
zur Erzeugung eines das Lenkdrehmoment repräsentierenden
Signales (TD), das das erfaßte Lenkdrehmoment repräsentiert,
und eine Einrichtung (U) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit
von dem die Richtung der Lenkraddrehung repräsentierenden
Signal (RD) und dem das Lenkdrehmoment repräsentierenden
Signal (TD) arbeitet, um das veränderliche
Strömungsdrosselventil in einem der Bypasspfade zu steuern,
um den Strömungsquerschnitt desselben vollständig zu
schließen und um das veränderliche Strömungsdrosselventil
des anderen Bypasspfades zu steuern, um den
Strömungsquerschnitt desselben in Abhängigkeit von dem das
Lenkdrehmoment repräsentierenden Signal zu verändern, wenn
das die Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentierende
Signal (RD) eine Drehung in eine der beiden
entgegengesetzten Drehrichtungen angibt.
11. Variable Servolenkeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine
Sensoreinrichtung (17) zur Erfassung einer Drehrichtung des
Lenkrades (14) aufweist, die ein die Drehrichtung des
Lenkrades (14) repräsentierendes Signal (RD), das die
erfaßte Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentiert,
abgibt, eine Sensoreinrichtung (41) zum Erfassen eines
Reibungskoeffizienten einer Straße, auf der sich das
Fahrzeug bewegt und zur Erzeugung eines den
Reibungskoeffizienten repräsentierenden Signales (RD), das
den erfaßten Reibungskoeffizienten repräsentiert, und eine
Einrichtung (U) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem
die Drehrichtung des Lenkrades (14) repräsentierenden Signal
(RD) und dem den Reibungskoeffizienten repräsentierenden
Signal (RD) arbeitet, um das veränderliche
Strömungsdrosselventil in einem der Bypasspfade zu steuern,
so daß der Strömungsquerschnitt desselben vollständig
geschlossen wird, und um das veränderliche
Strömungsdrosselventil in dem anderen Bypasspfad zu steuern,
um den Strömungsquerschnitt desselben in Abhängigkeit von
dem den Reibungskoeffizienten repräsentierenden Signal (RD)
zu verändern, wenn das die Drehrichtung des Lenkrades
repräsentierende Signal (RD) eine der zwei entgegengesetzten
Drehrichtungen angibt.
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