DE4003981A1 - Lenkgetriebeverhaeltnis-wechselvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Lenkgetrie­ beverhältnis-Wechselvorrichtung bzw. -Änderungsvorrichtung zur Änderung des Radeinschlags von Fahrzeugrädern analog mit der Drehung eines Lenkrads.

Eine konventionelle Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrich­ tung ist in der veröffentlichten und geprüften JP-Patent­ anmeldung 54-34 212 (US-PS 38 31 701) angegeben.

Diese Vorrichtung ist so ausgelegt, daß ein Mechanismus zum Wechseln des Übersetzungsverhältnisses eines Umlaufgetrie­ besystems im Mittelabschnitt einer Lenksäule angeordnet ist, und das Lenkgetriebeverhältnis wird durch Betätigung des Verhältniswechselmechanismus geändert. Insbesondere ist der Wechselmechanismus so ausgelegt, daß eine Antriebs­ und eine Abtriebswelle jeweils mit dem Zentralrad des ersten und des zweiten Umlaufgetriebes gekoppelt sind, deren Planetenträger miteinander gekoppelt sind. Dabei wird von einer Stelleinheit dem Hohlrad des zweiten Umlaufge­ triebes eine differentielle Eingangsgröße zugeführt, um den Betrag der Drehbewegung der Abtriebswelle nach Maßgabe des Betrags der Drehbewegung der Antriebswelle zu regeln.

Da jedoch bei der konventionellen Lenkgetriebeverhältnis- Wechselvorrichtung der Verhältniswechselmechanismus des Umlaufgetriebesystems verwendet wird, besteht die Gefahr der Erzeugung von Lenkradspiel aufgrund des Spiels der Zahnräder.

Wenn die Wechselvorrichtung mit einer Servolenkung kombi­ niert ist, besteht die Gefahr einer übergroßen Hysterese im Lenkdrehmoment/Öldruckverlauf (es tritt eine große Diffe­ renz im Hydraulikdruck auf, der von der Servolenkung zwi­ schen der Einschlagseite und der Rückstellseite des Lenk­ rads erzeugt wird) aufgrund von Reibung zwischen Zahnrädern während der Rotation.

Ein weiteres Problem der Wechselvorrichtung besteht in ihrer komplizierten und großen Konstruktion. Ferner muß die mechanische Festigkeit jedes Zahnrads gegenüber einer über­ mäßigen Eingabe vom Lenkrad gewährleistet sein, und das Hohlrad muß von der Stelleinheit betätigt werden. Aus die­ sen Gründen ist es sehr schwierig, die Vorrichtung kleiner zu bauen, so daß zur Montage der Vorrichtung in einem Fahr­ zeug viel Platz benötigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer kompakt gebauten Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrichtung mit hoher Betriebszuverlässigkeit.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung nach der Erfindung eine erste Lenkspindel mit einem Lenkrad ge­ koppelt, während eine zweite Lenkspindel mit einem Lenk­ getriebe gekoppelt ist. Diese Lenkspindeln sind miteinander durch einen Drehstab verbunden und davon so gehalten, daß in Umfangsrichtung des Drehstabs beabstandete Zwischenräume bzw. Spalte zwischen den Spindeln definiert sind. Zwischen den Lenkspindeln ist eine Stelleinheit vorgesehen, die eine zwangsweise relative Drehverlagerung zwischen den Lenkspin­ deln durch Verstellen der Spaltbreiten bewirkt.

Da bei der so aufgebauten Wechselvorrichtung die erste und die zweite Lenkspindel, die miteinander durch den Drehstab gekoppelt sind, über die in Umfangsrichtung des Drehstabs beabstandeten Zwischenräume miteinander verbunden sind, wird bei einer Zwangsveränderung der Spaltbreite der Rad­ einschlag der Fahrzeugräder in bezug auf den Drehwinkel (den Rotationswinkel) des Lenkrads nach Maßgabe von Ände­ rungen der Breite der Spalte geändert. Eine Einstellung der Spaltbreite erfolgt durch den Betrieb der Stelleinheit. Wenn die Stelleinheit unwirksam ist, wird eine Eingabe von der ersten Lenkspindel so, wie sie ist, auf die zweite Lenkspindel über den Drehstab übertragen, ohne daß eine relative Drehbewegung zwischen der ersten und der zweiten Spindel erzeugt wird. Wenn jedoch die Stelleinheit wirksam ist und den Drehstab zwangsweise verdreht und die Breite der Spalte ändert, tritt eine Differenz des Drehwinkels zwischen der ersten und der zweiten Lenkspindel auf, und infolgedessen wird das Lenkgetriebeverhältnis geändert.

Gegenüber der mit Umlaufgetriebe arbeitenden konventionel­ len Vorrichtung kann die Konstruktion der Erfindung verein­ facht und kompakt gemacht werden. Außerdem stellen das Spiel von Zahnrädern und ihr Rotationswiderstand im Gegen­ satz zu der konventionellen Vorrichtung kein Problem dar.

Auch wenn der Drehstab bricht, kann ohne einen gesonderten Mechanismus ein ausfallsicherer Betrieb gewährleistet wer­ den, weil die erste und die zweite Lenkspindel miteinander verbunden sind und eine Lenkeingabe zwischen sich übertra­ gen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt die Stelleinheit einen ersten Kolben, der an einer der Lenkspindeln an einem Verbindungsabschnitt zwischen diesen angeordnet ist und die andere Lenkspindel in Um­ fangsrichtung beaufschlagt, um eine relative Rotation zwi­ schen den Lenkspindeln zu bewirken, und einen zweiten Kol­ ben, der an der anderen Lenkspindel an einem Verbindungs­ abschnitt zwischen den Lenkspindeln angeordnet ist und die andere Lenkspindel in Umfangsrichtung beaufschlagt, um eine relative Rotation zwischen den Lenkspindeln in Gegenrich­ tung zum ersten Kolben zu bewirken. Jeder Kolben ist in einer in der jeweiligen Lenkspindel gebildeten Druckkammer angeordnet, und die Ausfahrstrecke des Kolbens wird nach Maßgabe des Zustands des in die Druckkammer eingeleiteten Hydraulikdrucks geregelt, wodurch die Größe der Vorrichtung in wirksamer Weise verringert wird.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen der zweiten Lenkspindel und dem Getriebe ein Steuerventil für eine Servolenkung angeordnet, und im Steuerventil ist ein Drehstab für das Ventil ange­ ordnet, der zwischen die zweite Lenkspindel und das Getrie­ be gekoppelt ist. Die Steifigkeit des zwischen den beiden Lenkspindeln angeordneten Drehstabs ist größer als dieje­ nige des Drehstabs für das Ventil. Mit dieser Vorrichtung kann eine Lenkkrafteingabe zum Lenkrad in wirksamer Weise dem Steuerventil für die Servolenkung zugeführt werden, wodurch gewährleistet ist, daß die Vorrichtung problemlos mit der Servolenkung kompatibel ist.

Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die den Betrieb der Stelleinheit so steuert, daß der Einschlagwin­ kel der Fahrzeugräder nach Maßgabe der Änderungsgröße eines Einschlagzustands des Lenkrads vergrößert wird. Da diese Steuereinrichtung den Betrieb der Stelleinheit in Richtung einer Vergrößerung des Einschlags der Fahrzeugräder nach Maßgabe der Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeug­ ten Hydraulikdrucks steuert, wird die Gierreaktion des Fahrzeugs bei einem schnellen Lenkvorgang verbessert, und die oben beschriebene Steuerung kann durch Verwendung nur einer Hydrauliksteuerung realisiert werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vierrad­ lenkanlage, wobei die Vorrichtung zum Wechseln des Lenkgetriebeverhältnisses gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist;

Fig. 2 ein Diagramm eines Hydraulikkreises der Lenk­ anlage;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung;

Fig. 4 eine teilweise weggeschnittene Perspektivan­ sicht der Vorrichtung;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch ein Hauptteil der Vorrichtung von Fig. 3;

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI von Fig. 5;

Fig. 7 und 8 Darstellungen zur Erläuterungen des Betriebs eines Fig. 6 entsprechenden Teils;

Fig. 9 einen Schnitt durch ein Gleichphasenstell­ ventil;

Fig. 10 einen Schnitt durch ein Gegenphasenstell­ ventil;

Fig. 11 ein Diagramm, das die Durchflußkennlinie einer Ölpumpe zeigt;

Fig. 12 ein Diagramm, das den Verlauf des auf eine verstellbare Drossel aufzubringenden Stell­ drucks zeigt;

Fig. 13 eine schematische Anordnung der verstellbaren Drossel;

Fig. 14 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Eingangs-Hilfssteuerdruck und dem Ausgangs- Hydraulikdruck im Gegenphasenstellventil zeigt;

Fig. 15 ein Diagramm der Beziehung zwischen Gleich- und Gegenphasen-Lenkkräften, die auf einen hinte­ ren Servozylinder wirken;

Fig. 16 ein Diagramm, das die Radeinschlag-Charakte­ ristiken der Hinterräder zeigt;

Fig. 17 ein Diagramm, das die Radeinschlag-Charakte­ ristiken der Vorderräder zeigt;

Fig. 18 einen Schnitt durch die Vorrichtung zum Wech­ seln des Lenkgetriebeverhältnisses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 19 einen Schnitt XIX-XIX von Fig. 18.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1-17 wird ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel der Vorrichtung erläutert. Dabei findet die Vorrichtung zum Wechseln des Lenkgetriebeverhältnisses im Vorderradlenksystem einer Vierradlenkanlage zur Steuerung des Radeinschlags der Vorder- und Hinterräder Anwendung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch die Vierradlenkanlage. Linke und rechte Vorderräder 1 L und 1 R sind von Achsschen­ keln 2 L und 2 R drehbar gehaltert. Die Achsschenkel 2 L und 2 R sind jeweils mit dem linken und rechten Ende einer Kol­ benstange 5 einer Servolenkung 4 über Spurstangen 3 L und 3 R verbunden. Die Kolbenstange 5 verläuft durch einen Zylinder 6 und hat einen Kolben 8, der das Innere des Zylinders 6 in eine linke und eine rechte Druckkammer 7 L und 7 R unter­ teilt. Ferner hat die Kolbenstange 5 eine Zahnstange 40, die mit einem Ritzel 39 (Fig. 3) in einem Lenkgetriebe 9 in Eingriff steht. Eine Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrich­ tung 14 ist zwischen einer ersten und einer zweiten Lenk­ spindel 12 und 13 angeordnet. Die erste Lenkspindel 12 erhält von einem Lenkrad 10 über eine Lenksäule 11 eine Lenkeingabe. Die zweite Lenkspindel 13 ist mit dem Lenkge­ triebe 9 gekoppelt. Bei dieser Anordnung wird eine Lenk­ eingabe vom Lenkrad 10 auf das Lenkgetriebe 9 durch die Wechselvorrichtung 14 für das Lenkgetriebeverhältnis über­ tragen. Ein bekanntes Servolenkungsventil 180 ist zwischen der zweiten Lenkspindel 13 und dem Ritzel 39 angeordnet und regelt die Hydraulikdruckzufuhr zu den Druckkammern 7 L und 7 R des Zylinders 16. Eine Ölpumpe 15 fördert Hydraulikdruck zur Servolenkung 4. Die Ölpumpe 15 wird von einer Maschine 16 angetrieben, und ihre Fördermenge wird mit zunehmender Maschinendrehzahl verringert, nachdem die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert überschritten hat.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3-8 wird die Konstruktion der Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrichtung 14 und des Lenk­ getriebes 9 beschrieben.

Die Wechselvorrichtung 14 hat ein im wesentlichen zylin­ drisches Gehäuse 26, in dem die erste und die zweite Lenk­ spindel 12 und 13 drehbar und koaxial angeordnet sind. Das Unterende der Lenksäule 11, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist mit einem Kardangelenk 17 (Fig. 3) verbunden. Das Kardangelenk 17 ist mit dem oberen Ende der ersten Lenk­ spindel 12 verbunden. Ein erster ringförmiger Rotor 18 ist integral mit dem Unterende der ersten Lenkspindel 12 gebil­ det. Wie aus den Schnitten der Fig. 4 und 6 ersichtlich ist, gehen drei erste Klinken 19 in Axialrichtung vom Unterende des ersten Rotors 18 so aus, daß sie zur Achse der Lenkspindel 12 versetzt sind. Die ersten Klinken 19 sind in Umfangsrichtung des Rotors 18 gleichbeabstandet angeordnet. Ein ringförmiger zweiter Rotor 20 ist integral mit dem oberen Ende der zweiten Lenkspindel 13 gebildet. Wie aus den Schnitten der Fig. 4 und 6 hervorgeht, gehen drei zweite Klinken 21 in Axialrichtung vom oberen Endab­ schnitt des zweiten Rotors 20 so aus, daß sie zur Achse der Lenkspindel 13 versetzt sind. Die zweiten Klinken 21 sind in Umfangsrichtung des Rotors 20 gleichbeabstandet ange­ ordnet. Der erste und der zweite Rotor 18 und 20 sind so angeordnet, daß die drei ersten Klinken 19 und die drei zweiten Klinken 21 in Umfangsrichtung ineinandergreifen. Wie Fig. 6 zeigt, ist zwischen der ersten Klinke 19 und der links davon befindlichen zweiten Klinke 21 ein Spalt S 1 definiert, und zwischen der ersten Klinke und der rechts davon befindlichen zweiten Klinke 21 ist ein Spalt S 2 defi­ niert. An einer Seitenfläche jeder ersten Klinke 19 ist ein erster Kolben 22 vorgesehen. Der erste Kolben 22 wird aus der Klinke 19 durch Hydraulikdruck ausgefahren und liegt an einer Seitenfläche der entsprechenden zweiten Klinke 21 an, die der Seitenfläche der ersten Klinke 19 gegenübersteht. Ein zweiter Kolben 23 ist an einer Seitenfläche jeder zwei­ ten Klinke 21 vorgesehen. Der zweite Kolben 23 wird aus der Klinke 21 durch Hydraulikdruck ausgefahren und liegt an der Seitenfläche der entsprechenden ersten Klinke 19 an, an der kein Kolben vorgesehen ist. Ferner ist eine Hydraulikkammer 24 zum Einstellen der Ausfahrstrecke des ersten Kolbens 22 in jeder ersten Klinke 19 gebildet. Gleichermaßen ist eine Hydraulikkammer 25 zum Einstellen der Ausfahrstrecke des zweiten Kolbens 23 in jeder zweiten Klinke 21 gebildet. Es ist zu beachten, daß die Kolben 22 und 23 und die Hydrau­ likkammern 24 und 25 eine Stelleinheit bilden.

Wenn bei dieser Anordnung Hydraulikdruck in die Hydraulik­ kammern 24 geleitet wird, um die ersten Kolben 22 auszu­ fahren, wird jeder Spalt S 2 verkleinert und jeder Spalt S 1 vergrößert. Infolgedessen wird der zweite Rotor 20 im Uhr­ zeigersinn in Fig. 6 relativ zum ersten Rotor 18 gedreht, und der in Fig. 7 gezeigte Zustand wird erhalten. Wenn dagegen Hydraulikdruck in die Hydraulikkammern 25 einge­ leitet wird, um die zweiten Kolben 23 auszufahren, wird jeder Spalt S 1 verkleinert und jeder Spalt S 2 vergrößert. Infolgedessen wird der zweite Rotor 20 im Gegenuhrzeiger­ sinn in Fig. 6 relativ zum ersten Rotor 20 gedreht, und der Zustand von Fig. 8 wird erhalten. Es ist zu beachten, daß bei Auftreten der oben beschriebenen Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Rotor 18 und 20 ein oberer Drehstab 38 a (wird noch erläutert) zwangsverdreht wird.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, sind auf dem Außenumfang der Rotoren 18 und 20 jeweils Ölleitringe 29 und 30 befestigt und definieren ringförmige Ölkanäle 27 und 28 zwischen der Innenfläche des Gehäuses 26 und den Rotoren 18 und 20. Ein Ölkanal 31 ist in jeder ersten Klinke 19 gebildet und ver­ bindet die Hydraulikkammer 24 mit einem ringförmigen Öl­ kanal 27. Ferner ist in jeder zweiten Klinke 21 ein Ölkanal 32 gebildet und verbindet die Hydraulikkammer 25 mit dem ringförmigen Ölkanal 28. Im Gehäuse 26 ist eine erste und eine zweite Öffnung 33 und 34 zur Verbindung mit den ring­ förmigen Ölkanälen 27 und 28 gebildet.

Wie Fig. 3 zeigt, bildet der untere Teil der zweiten Lenk­ spindel 13 ein Innenventil 35 des Servolenkventils 180. Das Innenventil 35 steuert den Betrieb der Servolenkung 4 zu­ sammen mit einem Außenventil 37, das außerhalb des Innen­ ventils 35 angeordnet ist. Das Außenventil 37 ist mit dem Oberende einer dritten Lenkspindel 36 verbunden. Der untere Teil der dritten Lenkspindel 36 ist mit der Kolbenstange 5 über eine Zahnstangenvorrichtung verbunden. Die zweite und die dritte Lenkspindel 13 und 36 entsprechen jeweils der Ventilan- und -abtriebswelle einer normalen Servolenkung. Mit anderen Worten entsprechen die Spindeln 12 und 13 jeweils der oberen und der unteren Hälfte einer normaler­ weise verwendeten Antriebswelle.

Die erste, die zweite und die dritte Lenkspindel 12, 13 und 36 sind miteinander durch Zapfen 43, 44 und 45 über eine zweiteilige Drehstabeinheit 38 verbunden, die aus einem oberen Drehstab 38 a und einem unteren Drehstab 38 b besteht. Diese Drehstabeinheit 38 ist so ausgelegt, daß der obere Drehstab 38 a, der die Lenkspindeln 12 und 13 miteinander verbindet, einen Steifigkeitsgrad hat, der fünf- bis zehn­ mal so hoch wie derjenige des unteren Drehstabs 38 b ist, der die Lenkspindeln 13 und 36 miteinander verbindet. Eine solche Anordnung dient dazu, eine Lenkkrafteingabe zur ersten Lenkspindel 12 auf die zweite Lenkspindel 13 durch den oberen Drehstab 38 a zu übertragen. Eine Phasenverschie­ bung zwischen den Lenkspindeln 12 und 13 aufgrund einer Betätigung der Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrichtung 14 wird durch Zwangsverdrehen des oberen Drehstabs 38 a ermög­ licht. Die Servolenkung 4 ist so ausgelegt, daß sie Hydrau­ likdruck nach Maßgabe des Betrags der Verdrehung des unte­ ren Drehstabs 38 b (einer auf die zweite Lenkspindel 13 zu übertragende Lenkkraft) ermöglicht. In Fig. 3 ist mit 41 ein Ölzufuhrkanal für die Servolenkung und mit 42 ein Öl­ auslaßkanal bezeichnet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird ein Hinterrad­ lenksystem beschrieben. Ein linkes und ein rechtes Hinter­ rad 82 L und 82 R sind von den Hinterenden von Längslenkern 37 einer Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung mit Anhänge­ steuereinrichtung drehbar gehaltert. Dabei sind bei der Hinterradaufhängung zwei Paare von seitlichen Armen, die jeweils aus einem oberen und unteren Arm 84 und 85 beste­ hen, und Anhängesteuerarme 86 an einem Querteil 83 ange­ ordnet, während die Vorderenden jedes Anhängesteuerarms 86 und der entsprechende Längslenker 87 miteinander über ein Zwischengelenk verbunden sind; jedes Paar seitliche Arme und das Hinterende des entsprechenden Längslenkers 87 sind miteinander über Kugelgelenke verbunden. Jedes Zwischenge­ lenk hat eine Stützwelle 89, z. B. einen Bolzen mit einer vertikalen Rotationsachse. Bei dieser Anordnung können die Hinterräder 82 L und 82 R bei Verlagerung der Zwischengelenke in Richtung der Fahrzeugbreite gelenkt werden.

Die Vorderenden der Längslenker 87 sind jeweils mit dem linken und dem rechten Ausgangsende eines hinteren Servo­ zylinders 90 über linke und rechte Spurstangen verbunden. Der hintere Servozylinder 90 ist am Querteil 83 befestigt. Dieser Zylinder 90 ist ein Duplex-Zylinder und hat einen Zylinderkörper 94 mit einer durchmessergroßen Zylinderkam­ mer 91 in der Zylindermitte und durchmesserkleinen Zylin­ derkammern 92 R und 92 L zu beiden Seiten der Zylinderkammer 91. Eine Kolbenstange 95 ist im Zylinderkörper 94 ver­ schiebbar angeordnet. Die Kolbenstange 95 hat einen Kol­ benteil 95 a und Kolbenteile 95 b, die jeweils auf beiden Seiten des Kolbenteils 95 a vorgesehen sind. Der Durchmesser des Kolbenteils 95 a entspricht demjenigen der Zylinderkam­ mer 91, und der Durchmesser der Kolbenteile 95 b entspricht demjenigen der Zylinderkammern 92 R und 92 L. Die Zylinder­ kammer 91 ist von dem Kolbenteil 95 a in eine linke und eine rechte Druckkammer 97 L und 97 R unterteilt zur Aufnahme von hydraulischen Ausgängen für phasengleiches Lenken. Hydrau­ likdrücke für gegenphasiges Lenken beaufschlagen die Zylin­ derkammern 92 R und 92 L. Die Hinterräder 82 L und 82 R werden bei Verschiebung der Kolbenstange 95 in Breitenrichtung des Fahrzeugs eingeschlagen. Die linke und rechte Druckkammer 97 L und 97 R sind mit einem Gleichphasen-Lenksteuerventil 98 über Ölkanäle 99 L bzw. 99 R verbunden. Die Zylinderkammern 92 R und 92 L sind mit einem Hilfslenksteuerventil 100 über Ölkanäle 101 L bzw. 101 R verbunden.

Wie die Fig. 2 und 9 zeigen, besteht das Gleichphasen-Lenk­ steuerventil 98 aus einem Schieber vom Drosselsteuertyp. Insbesondere hat das Ventil 98 ein zylindrisches Gehäuse 102 und einen darin angeordneten Schieber 221. Beide Enden des Schiebers 221 sind von einer linken und einer rechten Feder 220 beaufschlagt und in Neutrallage gehalten. Der Schieber 221 hat drei Steuerflächen. Das Gehäuse 102 hat zwei Einlaßkanäle 225 L und 225 R, denen Drucköl zugeführt wird, einen Rücklaufkanal 224 zwischen den Kanälen 225 L und 225 R zur Ableitung des Drucköls sowie einen linken und einen rechten Auslaßkanal 226 L und 226 R, die jeweils zwi­ schen dem Kanal 225 L und dem Rücklaufkanal 224 bzw. dem Kanal 225 R und dem Rücklaufkanal 224 liegen. Die drei Steu­ erflächen ändern die Verbindung und den Drosselungsgrad zwischen den jeweils aneinandergrenzenden Kanälen entspre­ chend der Verschiebung des Schiebers 221 und bestimmen da­ durch die Druckdifferenz zwischen dem linken und dem rech­ ten Auslaßkanal 226 L und 226 R. Auf beiden Seiten des Schie­ bers 221 sind im Gehäuse 102 eine linke und eine rechte Führungsdruckkammer 228 L und 228 R gebildet. Führungsdrücke zur Regelung des Betriebs des Schiebers 221 werden in die Führungsdruckkammern 228 L und 228 R eingeführt. Die Füh­ rungsdruckkammern 228 L und 228 R stehen mit der linken bzw. der rechten Druckkammer 7 L bzw. 7 R der Servolenkung 4 über Führungsölkanäle 103 L und 103 R in Verbindung. Die beiden Einlaßkanäle 225 L und 225 R sind mit dem Auslaß einer Ölpum­ pe 105 über einen Ölkanal 222 verbunden. Die Ölpumpe 105 wird von einem Hohlrad in einem Ausgleichgetriebe zum An­ treiben der Hinterräder angetrieben. Die Ölpumpe 105 saugt Öl aus einem Behälter 106 durch einen Ölkanal 223 an und fördert eine der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Öl­ menge. Es ist zu beachten, daß ein Entlastungsventil 190 am Auslaß der Ölpumpe 105 angeordnet ist, so daß die Förder­ menge der Pumpe auf einen Konstantwert einstellbar ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein vorbestimm­ ter Wert ist, der einem ziemlich hohen Geschwindigkeits­ bereich entspricht. Der Rücklaufkanal 224 ist mit dem Be­ hälter 106 über einen Ölkanal 229 verbunden. Der linke und der rechte Auslaßkanal 226 L und 226 R sind jeweils mit der linken bzw. der rechten Druckkammer 97 L und 97 R des hinte­ ren Servozylinders 90 durch die Ölkanäle 99 L und 99 R ver­ bunden.

Bei dem Gegenphasen-Lenksteuerventil 98 mit der oben erläu­ terten Auslegung wird die Verschiebung (der Drosselungs­ grad) des Schiebers 221 durch Hydraulikdruck bestimmt, der von der Servolenkung 4 erzeugt wird, und die dem Ventil 98 zugeführte Ölmenge wird entsprechend einer Fahrzeugge­ schwindigkeit bestimmt. Aus diesem Grund wird die Differenz zwischen den Drücken im linken und rechten Auslaßkanal 226 L und 226 R (in den Druckkammern 97 L bzw. 97 R) mit zunehmendem Hydraulikdruck (bei zunehmender Lenkhelfkraft), der von der Servolenkung 4 erzeugt wird, und mit zunehmender Fahrzeug­ geschwindigkeit größer. Die vom hinteren Servozylinder 90 erzeugte Kraft in der Gegenphasen-Lenkrichtung wird mit zunehmender Druckdifferenz größer.

Fig. 10 zeigt im einzelnen den Aufbau des Hilfslenksteuer­ ventils 100. Dieses Steuerventil 100 ist ein Vierkanal- Drosselumschaltventil vom Schiebertyp mit einem zylindri­ schen Gehäuse 107 und einem darin angeordneten Schieber 110 mit drei Steuerflächen. Die Außenflächen beider Endab­ schnitte des Schiebers 110 sind von Lagerteilen 111 in der Innenfläche des Gehäuses 107 abgestützt, so daß der Schie­ ber 110 in Axialrichtung des Gehäuses 107 verschiebbar ist. Zwischen den beiden Enden des Schiebers 110 und beiden En­ den des Gehäuses 107 sind zwei Federn 112 L bzw. 112 R ange­ ordnet und beaufschlagen den Schieber 110 in eine Neutral­ lage. Diese Federn 112 L und 112 R sind in einer linken und einer rechten Führungsdruckeinlaßkammer 108 L bzw. 108 R auf­ genommen, die außerhalb der Lagerteile 111 des Gehäuses 107 definiert sind. Die Führungsdruckeinlaßkammern 108 L und 108 R sind über Ölkanäle 109 L bzw. 109 R mit den Zwischenab­ schnitten der Ölkanäle 103 L und 103 R verbunden, die mit der linken bzw. rechten Druckkammer 7 L und 7 R der Servolenkung 4 in Verbindung stehen.

Die Innenfläche des Gehäuses 107 zwischen den beiden Lager­ teilen 111 hat größeren Durchmesser. Eine Buchse 114, deren Außendurchmesser diesem durchmessergroßen Teil entspricht, ist verschiebbar auf den Zwischenabschnitt des Schiebers 110 aufgesetzt, der im durchmessergroßen Teil liegt. Beide Enden der Buchse 114 sind von zwei an dem Schieber 110 be­ festigten Federn 115 L und 115 R in eine Neutrallage in bezug auf den Schieber 110 beaufschlagt. Die von den Endabschnit­ ten der Buchse 114 und den Lagerteilen 111 definierten Zwi­ schenräume bilden Druckaufnahmekammern 117 L und 117 R, die auch als Federkammern dienen.

Zwei Kammern 119 und 120, die von Ringnuten zwischen den beiden benachbarten Steuerflächen definiert sind, sind nebeneinander auf der Außenumfangsfläche des von der Buchse 114 überdeckten Teils des Schiebers 110 definiert. Zusätz­ lich sind drei von Ringnuten definierte Kammern 121, 122 und 123 an der Innenumfangsfläche der Buchse 114 gebildet und liegen an den Grenzen der Kammern 119 und 120. Von die­ sen Kammern stehen die Kammern 119 bzw. 120 mit dem linken bzw. dem rechten Auslaßkanal 126 L und 126 R im Gehäuse 107 in Verbindung, und zwar durch zwischen der Buchse 114 und der Innenfläche des Gehäuses 107 definierte Zwischenlei­ tungen 124 und 125. Diese Auslaßkanäle 126 L und 126 R sind jeweils mit den Zylinderkammern 92 R und 92 L des hinteren Servozylinders 90 durch die Ölkanäle 101 L und 101 R verbun­ den. Die Kammer 122 steht mit einem Einlaßkanal 129 in Ver­ bindung, der im Gehäuse 107 durch eine Zwischenleitung 128 gebildet ist. Der Einlaßkanal 129 ist mit der Ölpumpe 15 und mit dem Auslaß einer eine Konstantmenge fördernden Öl­ pumpe 131, die von einer Maschine 16 angetrieben wird, durch einen Ölkanal 130 verbunden. Diese Ölpumpe 131 hat eine Fördermengenkennlinie entsprechend Fig. 11 und fördert eine Konstantölmenge zum Kanal 129.

Die übrigen Kammern 121 und 123 stehen jeweils mit Rück­ laufkanälen 135 und 136 im Gehäuse 107 durch Zwischenlei­ tungen 133 und 134 in Verbindung, die in der Buchse 114 und der Innenfläche des Gehäuses 107 gebildet sind. Diese Rück­ laufkanäle 135 und 136 sind über Ölkanäle 137 parallel mit­ einander verbunden und an den Behälter 106 angeschlossen. Die Druckaufnahmekammern 117 L und 117 R auf beiden Seiten der Buchse 114 sind mit den Ölkanälen 137 durch Ölkanäle 138 und 139 parallel verbunden. Absperrorgane 140 L und 140 R zur Drosselung des Ölstroms zum Behälter 106 sind in den Ölkanälen 138 bzw. 139 angeordnet.

Der Teil des Ölkanals 138 zwischen dem Absperrorgan 140 L und der Druckaufnahmekammer 117 L ist mit dem Teil des Öl­ kanals 139 zwischen dem Absperrorgan 140 R und der Druckauf­ nahmekammer 117 R über eine Verbindungsleitung 142 zur Bil­ dung einer Druckdifferenz verbunden. In der Verbindungs­ leitung 142 ist eine regelbare Strömungsdrossel 141 ange­ ordnet. Diese wird von Hydraulikdruck von der Ölpumpe 105 betätigt, die von der Ausgleicheinheit angetrieben wird und deren Kennlinien in Fig. 12 gezeigt sind, und ihr Drosse­ lungsbetrag wird nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert. Insbesondere ist die verstellbare Drossel 141 so ausgelegt, daß sie den Drosselungsbetrag der Verbindungs­ leitung 142 durch Regelung der Überlappung zwischen einem verstellbaren Schieber 136 und einem Gehäuse 53 (Fig. 3) einstellt. Der Schieber 136 liegt in der Verbindungsleitung 142 und ist von einer Feder 49 in eine Richtung zur Ver­ größerung des Drosselbetrags der Verbindungsleitung 142 beaufschlagt. Der aufstrom- und der abstromseitige Druck eines Drosselteils 50 in der Ölauslaßleitung der Ölpumpe 105 werden als Differenzdruck auf beide Seiten des Schie­ bers 136 durch Ölleitungen 51 und 52 aufgebracht, so daß der Drosselungsbetrag der Drossel 141 mit zunehmender Fahr­ zeuggeschwindigkeit vermindert wird.

Bei dem so aufgebauten Steuerventil 100 verschiebt sich der Schieber 110 entsprechend dem von der Servolenkung 4 er­ zeugten und in die Führungsdruckkammern 108 L und 108 R ein­ geführten Hydraulikdruck. Die auf beiden Seiten der Buchse 114 befindlichen Druckaufnahmekammern 117 L und 117 R stehen jedoch durch die Drossel 141 miteinander in Verbindung. Wenn daher die Verschiebegeschwindigkeit des Schiebers 110 hoch ist, kann die Buchse der Verschiebung des Schiebers 110 nicht sofort folgen, sondern spricht mit Verzögerung an. Wenn zwischen dem Schieber 110 und der Buchse 114 auf diese Weise eine relative Verschiebung bewirkt wird, wird Hydraulikdruck entsprechend dieser relativen Verschiebung als Differenzdruck von dem durch die Außenfläche des Schie­ bers 110 und die Innenfläche der Buchse 114 gebildeten Ven­ til an die Auslaßkanäle 126 L und 126 R geliefert. Das heißt also, vom Steuerventil 100 ausgegebener Hydraulikdruck wird mit zunehmender relativer Verschiebung zwischen dem Schie­ ber 110 und der Buchse 114 erhöht. Daher wird der Hydrau­ likdruck vom Ventil 100 mit zunehmender Änderungsgröße des Hydraulikdrucks (der von der Servolenkung erzeugt wird), der die Verschiebegeschwindigkeit des Schiebers 110 erhöht, und mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit, die den Dros­ selungsbetrag der verstellbaren Drossel 141 bestimmt, erhöht. Der Drosselungsbetrag der Drossel 141 dient als Widerstand gegen die Verschiebung der Buchse 114. Vom Steu­ erventil 100 gelieferter Hydraulikdruck wird den Zylinder­ kammern 92 R und 92 L des hinteren Servozylinders 90 zuge­ führt und dient als Hilfskraft zum Einschlagen der Hinter­ räder in Gegenphasenrichtung relativ zu den Vorderrädern. Es ist zu beachten, daß die verstellbare Drossel 141 als ein Differenzelement dient. Wenn also auch während einer Lenkbetätigung der Vorderräder keine Änderung des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks eintritt, was etwa der Fall ist, wenn der Einschlagwinkel des Lenkrads kon­ stant gehalten wird, wird die Buchse 114 in die Neutrallage relativ zum Schieber 110 von den Federn 115 L und 115 R rück­ gestellt. Aus diesem Grund wird der vom Steuerventil 100 gelieferte Hydraulikdruck angenähert nach Maßgabe der Ein­ schlaggeschwindigkeit des Lenkrads geregelt.

Die Betätigungsrichtung und -größe des hinteren Servozy­ linders 90 werden von einer zusammengesetzten Kraft be­ stimmt, bestehend aus der Gleichphasen-Lenkkraft, die auf die Druckkammern 97 L und 97 R von dem Gleichphasen-Lenk­ steuerventil 98 aufgebracht wird, und der Gegenphasen-Lenk­ kraft, die auf die Zylinderkammern 92 R und 92 L von dem Hilfslenksteuerventil 100 aufgebracht wird. D. h., die Hinterräder werden entsprechend einem zusammengesetzten Wert aus zwei entgegengesetzen Ausgangsgrößen eingeschla­ gen.

Ein erster und ein zweiter Kanal 33 und 34 der Lenkge­ triebeverhältnis-Wechselvorrichtung 14 sind über Ölkanäle 145 R bzw. 145 L mit den Zwischenabschnitten der Ölkanäle 101 R und 101 L verbunden, die mit den Auslaßkanälen 126 R und 126 L des Steuerventils 100 verbunden sind. Daher wirkt der vom Steuerventil 100 gelieferte Hydraulikdruck auch auf die Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrichtung 14 in eine Rich­ tung, in die der Vorderradeinschlag vergrößert wird. Dem­ entsprechend steuert das Steuerventil 100 synthetisch das Gegenphasenlenken der Hinterräder und das Phasenvoreilungs- Lenken (Vergrößern des Radeinschlags) der Vorderräder.

Nachstehend wird der Betrieb der Vierradlenkanlage gemäß der vorstehenden Beschreibung erläutert.

Wenn, wie die Fig. 1-3 zeigen, das Lenkrad 10 aus einem Vorwärtsfahrzustand nach rechts gedreht wird, wird eine Lenkeingabe vom Lenkrad 10 auf die erste Lenkspindel 12 durch die Lenksäule 11 und weiter zur zweiten Lenkspindel 13 durch den oberen Drehstab 38 a übertragen. Die Lenkkraft­ eingabe zur zweiten Lenkspindel 13 trachtet danach, durch den unteren Drehstab 38 b auf die dritte Lenkspindel 36 übertragen zu werden. Da jedoch die Drehsteifigkeit des unteren Drehstabs 38 b gering ist, wird der Drehstab 38 b verdreht und erzeugt eine Phasendifferenz zwischen dem Innen- und dem Außenventil 35 und 37. Infolgedessen wird ein bekannter Servolenkvorgang durchgeführt. Insbesondere wird ein vom Servolenkungsventil 180 gelieferter Hydrau­ likdruck auf die rechte Druckkammer 7 R des Zylinders 6 aufgebracht und unterstützt ein Einschlagen der Vorderräder nach rechts. In diesem Zustand befindet sich die rechte Druckkammer 7 R des Zylinders 6 in einem Hochdruckzustand, wogegen sich die linke Druckkammer 7 L in einem Niedrig­ druckzustand befindet. Diese Druckzustände der linken und der rechten Druckkammer 7 L und 7 R werden jeweils als Füh­ rungsdrücke in das Gleichphasen-Lenksteuerventil 98 und das Hilfslenksteuerventil 100 durch die Ölleitungen 103 L und 103 R eingeführt.

Bei dem Gleichphasen-Lenksteuerventil 98 sind die Führungs­ druckkammern 228 R und 228 L jeweils auf hohen bzw. niedrigen Druck eingestellt, und der Schieber 221 wird nach links in Fig. 1 entsprechend dem von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdruck verschoben. Daher stellen Hydraulikdrücke, die nach Maßgabe der Verschiebung des Schiebers 22 und der von der Ölpumpe 105 zugeführten Ölmenge erzeugt werden, den Auslaßkanal 226 L auf Hochdruck und den Auslaßkanal 226 R auf Niedrigdruck, und dieser Hoch-bzw. Niedrigdruck wird je­ weils auf die linke bzw. die rechte Druckkammer 97 L bzw. 97 R des hinteren Servozylinders 90 durch die Ölkanäle 99 L bzw. 99 R aufgebracht. Infolgedessen wird Hydraulikdruck zum Einschlagen der Hinterräder nach rechts (Gleichphasenrich­ tung) von der linken Druckkammer 97 L auf die Kolbenstange 95 des hinteren Servozylinders 90 aufgebracht. Dieser Hydraulikdruck entspricht der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdruck.

Bei dem Hilfslenksteuerventil 100 sind die Führungsdruck­ kammern 108 R bzw. 108 L auf Hoch- bzw. Niedrigdruck einge­ stellt, und zwar von Hydraulikdrücken, die von der Servo­ lenkung erzeugt und durch die Ölkanäle 109 L und 109 R ein­ geführt werden. Infolgedessen wird der Schieber 110 nach links in Fig. 1 entsprechend dem von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdruck verschoben. Die Verschiebegröße des Schiebers 110 entspricht der Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks. Die Buchse 114, die von den Federn 115 L und 115 R auf dem Schieber 110 in die Neutrallage beaufschlagt ist, kann jedoch der Verschiebung des Schiebers 110 nicht unmittelbar folgen, weil die Druck­ aufnahmekammern 117 L und 117 R auf beiden Seiten der Buchse 114 miteinander durch die Drossel 141 in Verbindung stehen und diese Drossel 141 als Widerstand gegen Volumenänderun­ gen der Kammern 117 L und 117 R dient. Daher wird nur der Schieber 110 vorübergehend stark nach links verschoben, was zu einer relativen Verschiebung zwischen dem Schieber 110 und der Buchse 114 führt. Die Buchse 114 wird jedoch bald durch die Federkraft verschoben und folgt dem Schieber 110. Diese vorübergehende relative Verschiebung wird mit zuneh­ mender Verschiebegeschwindigkeit des Schiebers 110 (die Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydrau­ likdrucks wird erhöht) und zunehmendem Drosselungsbetrag der Drossel 141 (bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit) größer. In dem Zustand, in dem die vorstehend beschriebene relative Verschiebung bewirkt wird, werden dieser relativen Verschiebung entsprechende Hydraulikdrücke in der Haupt­ sache erzeugt, weil die von der Ölpumpe 131 zugeführte Ölmenge konstant ist, und die Auslaßkanäle 126 R und 126 L des Ventils 100 werden auf einen hohen bzw. einen niedri­ geren Druck eingestellt. Diese Drücke werden auf die Zylin­ derkammern 92 R und 92 L des hinteren Servozylinders 90 durch die Ölleitungen 101 R bzw. 101 L aufgebracht. Infolgedessen wird Hydraulikdruck zum Einschlagen der Hinterräder nach links (in Gegenphasenrichtung) auf die rechte Kammer 92 R der Kolbenstange 95 des hinteren Servozylinders 90 aufge­ bracht. Dieser Hydraulikdruck wird mit abnehmender Fahr­ zeuggeschwindigkeit und mit zunehmender Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks erhöht. Es ist zu beachten, daß Fig. 14 die Beziehung zwischen Ein­ gangsführungsdrücken und Ausgangshydraulikdrücken im Steu­ erventil 100 zeigt.

Im hinteren Servozylinder 90 wird Hydraulikdruck zum Ein­ schlagen der Hinterräder nach rechts (in Gleichphasenrich­ tung), der auf die Druckkammer 97 L wirkt, und Hydraulik­ druck zum Einschlagen der Hinterräder nach links (in Gegen­ phasenrichtung), der auf die Zylinderkammer 92 R wirkt, auf die Kolbenstange 95 gegensinnig aufgebracht. Der Betrieb der Kolbenstange 95 wird also durch die zusammengesetzte Kraft beider Hydraulikdrücke bestimmt. Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen der Gleichphasen-Lenkkraft, die entspre­ chend dem Hydraulikdruck von der Servolenkung erzeugt wer­ den soll, und der Gegenphasen-Lenkkraft, die entsprechend einer Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks erzeugt werden soll. Wenn die beiden Lenk­ kräfte synthetisiert werden, zeigt der Lenkwinkel der Hin­ terräder den Verlauf nach Fig. 16.

Wenn dabei von der Servolenkung erzeugter Hydraulikdruck erhöht wird, was der Fall ist, wenn das Lenkrad aus einer Neutrallage heraus eingeschlagen wird, wird der Einschlag der Hinterräder in Gleichphasenrichtung, der mit zunehmen­ dem Hydraulikdruck von der Servolenkung vergrößert wird, entsprechend der Änderungsgröße des Hydraulikdrucks ver­ ringert. Praktisch heißt das, daß in einer Anfangsperiode, in der die Vorderräder eingeschlagen werden, die Hinter­ räder in Gleichphasenrichtung eingeschlagen werden, nachdem sie kurzzeitig in Gegenphasenrichtung eingeschlagen wurden. Da ferner die Gleichphasen-Lenkkraft erhöht und die Gegen­ phasen-Lenkkraft verringert wird, wenn die Fahrzeugge­ schwindigkeit hoch ist, wird der Betrag der Gegenphasen­ lenkung in einer Anfangslenkperiode verringert, und der Radeinschlag in Gleichphasenrichtung wird vergrößert. Dage­ gen wird bei Fahren mit niedriger Geschwindigkeit die Gleichphasen-Lenkkraft verringert und die Gegenphasen-Lenk­ kraft erhöht. Somit wird der Betrag der Gegenphasenlenkung in einer Anfangslenkperiode vergrößert und der Radeinschlag in Gegenphasenrichtung verringert.

Wenn sich der von der Servolenkung erzeugte Hydraulikdruck nicht ändert, wenn etwa das Lenkrad stabil gehalten wird, liefert das Steuerventil 100 keinen Hydraulikdruck. Daher kann ein Hinterradeinschlag entsprechend dem von der Servo­ lenkung erzeugten Hydraulikdruck erhalten werden.

Wenn von der Servolenkung erzeugter Hydraulikdruck verrin­ gert wird, wenn etwa das Lenkrad aus einem eingeschlagenen Zustand wieder in die Neutrallage rückgestellt wird, wird ein von dem Steuerventil 100 gelieferter Hydraulikdruck umgekehrt. Daher wird der Hinterradeinschlag in Gleichpha­ senrichtung, der mit einer Verringerung des von der Servo­ lenkung erzeugten Hydraulikdrucks abnimmt, entsprechend der Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydrau­ likdrucks vergrößert.

Der von dem Hilfssteuerventil 100 abgegebene Hydraulikdruck beaufschlagt den hinteren Servozylinder 90 in der vorste­ hend beschriebenen Weise, um den Hinterradeinschlag in Gegenphasenrichtung zu korrigieren, und beeinflußt durch die Ölkanäle 145 L und 145 R ferner die Lenkgetriebeverhält­ nis-Wechselvorrichtung 14. Hoher Hydraulikdruck, der am Auslaßkanal 126 R des Steuerventils 100 erzeugt wird, wenn das Lenkrad 10 nach rechts gedreht wird, wird in den ersten Kanal 33 der Wechselvorrichtung 14 durch die Ölkanäle 101 R und 145 R eingeführt und auf die Hydraulikkammern 24 der ersten Klinken 19 durch den ringförmigen Ölkanal 27 und den Ölkanal 31 aufgebracht. Da die Hydraulikkammern 25 in den zweiten Klinken 21 mit dem Auslaßkanal 126 L des Steuerven­ tils 100 durch die Ölkanäle 32 und 28, den zweiten Kanal 34 und die Ölkanäle 145 L und 101 L in Verbindung stehen, sind sie auf einen Niedrigdruckzustand eingestellt. Wie Fig. 7 zeigt, werden die ersten Kolben 22 durch den auf die Hydraulikkammern 24 aufgebrachten Hydraulikdruck ausgefah­ ren und verschieben die zweiten Klinken 21 zum Verdrehen des zweiten Rotors 20. Damit wird der obere Drehstab 38 a verdreht, und es wird eine relative Verlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Rotor 18 und 20 erzeugt. Da die Hydraulikkammern 25 den Niedrigdruckzustand haben, sind die zweiten Kolben 23 in die zweiten Klinken 21 zurückgezogen. In diesem Zustand wird die Breite der Spalte S 1 vergrößert und diejenige der Spalte S 2 verkleinert, so daß der zweite Rotor 20 in bezug auf den ersten Rotor 18 im Uhrzeigersinn verdreht wird. Insbesondere wird in bezug auf die erste Lenkspindel 12, die durch die Eingabe vom Lenkrad im Uhr­ zeigersinn gedreht wird, die zweite Lenkspindel 13 weiter im Uhrzeigersinn gedreht. Daher wird die zweite Lenkspindel 13 um einen größeren Winkel als der Einschlagwinkel des Lenkrads 10 gedreht. Dabei wird das Lenkgetriebeverhältnis äquivalent geändert unter Durchführung einer Phasenvorei­ lungsregelung, wobei der Vorderradeinschlag entsprechend der Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks vergrößert wird. Da das Steuerventil 100 nur dann einen Hydraulikdruck abgibt, wenn der von der Ser­ volenkung erzeugte Hydraulikdruck sich ändert, wird die vorher beschriebene Phasenvoreilungsregelung durchgeführt, wenn das Lenkrad eingeschlagen wird, aber diese Steuerung wird angehalten, wenn das Lenkrad stabil gehalten wird, wie Fig. 17 zeigt. Wenn der von der Servolenkung erzeugte Hydraulikdruck verringert wird, wenn etwa das Lenkrad aus der eingeschlagenen Stellung in die Neutrallage rückge­ stellt wird, wird, da die Hydraulikdruckabgabe vom Steuer­ ventil 100 umgekehrt wird, der Vorderradeinschlag entspre­ chend der Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks verkleinert. Selbst wenn bei der Lenkge­ triebeverhältnis-Wechselvorrichtung 14 das Lenkrad 10 mit einer übermäßigen Eingabegröße beaufschlagt wird und der obere Drehstab 38 a bricht, treten die ersten Klinken 19 in direkten Kontakt mit den zweiten Klinken 21 und übertragen die Lenkkraft vom Lenkrad 10 auf die zweite Lenkspindel 12.

Während bei der Vierradlenkanlage gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Gleichphasenlenken der Hinterräder nach Maßgabe des von der Servoeinheit erzeugten Hydraulik­ drucks, der im wesentlichen der Drehkraft des Lenkrads ent­ spricht, gesteuert wird, wird der Hinterradeinschlag ver­ ringert und der Vorderradeinschlag vergrößert nach Maßgabe der Änderungsgröße des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks, wobei diese Änderungsgröße im wesentlichen der Drehgeschwindigkeit des Lenkrads entspricht. Mit dieser Konstruktion können die Gierreaktion und die Querbeschleu­ nigungsreaktion des Fahrzeugs verbessert werden, so daß sowohl die Lenkreaktion als auch die Lenkstabilität zufrie­ denstellend verbessert werden. Zusätzlich nähert sich der Schräglaufwinkel des Schwerpunkts während eines Einschlag­ übergangszustands dem Wert Null, wodurch das Lenkgefühl verbessert wird. Da ferner sämtliche Operationen der oben beschriebenen Vierradlenkanlage unter hydraulischer Steue­ rung durchgeführt werden, sind hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer sichergestellt.

Insbesondere sind bei der Lenkgetriebeverhältnis-Wechsel­ vorrichtung 14 gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die geteilten Lenkspindeln 12 und 13 miteinander über Zwi­ schenräume bzw. Spalte verbunden, die in Umfangsrichtung des Drehstabs beabstandet sind, und die Breite jedes Spalts wird von dem Kolben bestimmt, so daß das Lenkgetriebever­ hältnis äquivalent geändert wird. Daher wird gegenüber der konventionellen, mit Umlaufgetriebe arbeitenden Wechselvor­ richtung eine kompakte Wechselvorrichtung mit einfachem Aufbau erhalten.

Auch wenn der Drehstab 38 bricht, kann durch die Verbindung der Lenkspindeln 12 und 13 miteinander die Lenkeingabe zu­ verlässig auf das Lenkgetriebe übertragen werden. Infolge­ dessen kann ein ausfallsicherer Betrieb ohne besondere zu­ sätzliche Maßnahmen gewährleistet werden.

Anders als bei der konventionellen Lenkgetriebeverhältnis- Wechselvorrichtung mit Umlaufgetriebe ergeben sich hier keine Probleme hinsichtlich eines Spiels und des Drehwider­ stands der Zahnräder. Somit wird kein Spiel erzeugt, und die Lenkdrehmoment/-Öldruck-Charakteristik der Servolenkung zeigt keine übergroße Hysterese.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19 beschrieben; dabei sind gleiche Teile wie vorher gleich bezeichnet und werden nicht nochmals erläutert.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel entfallen die Kolben 22 und 23 des ersten Ausführungsbeispiels, und eine Hydraulik­ kammer 60 ist jeweils zwischen einer ersten Klinke 19 und einer angrenzenden zweiten Klinke 21 definiert, und eine Hydraulikkammer 61 ist zwischen der ersten Klinke und der anderen angrenzenden zweiten Klinke definiert. Hydraulik­ druck wird auf diese Hydraulikkammern 60 und 61 aufgebracht bzw. davon weggenommen, wodurch das Lenkgetriebeverhältnis äquivalent geändert wird.

Dabei sind insbesondere vier erste Klinken 19 am Unterende eines ersten Rotors 18 auf einer ersten Lenkspindel 12 und vier zweite Klinken 21 am Oberende eines zweiten Rotors 20 an einer zweiten Lenkspindel 13 gebildet. Diese Klinken 19 sind in Umfangsrichtung gleichbeabstandet angeordnet, springen in Axialrichtung vom Rotor 18 vor und sind relativ zur Rotorachse versetzt. Die zweiten Klinken 21 sind in Umfangsrichtung des Rotors 20 gleichbeabstandet angeordnet, springen in Axialrichtung vom Rotor 20 vor und sind relativ zur Rotorachse versetzt. Der erste und der zweite Rotor 18 und 20 sind koaxial einander zugewandt angeordnet. Die ersten und die zweiten Klinken 19 und 21 stehen in Umfangs­ richtung miteinander in Eingriff. Wie Fig. 19 zeigt, ist jeweils zwischen einer ersten Klinke 19 und einem Paar von zweiten Klinken 21, die zu beiden Seiten der ersten Klinken liegen, ein Paar von Spalten definiert, und diese Spalte bilden die Hydraulikkammern 60 und 61. Ein Ölleitring 62 ist auf dem Außenumfang des zweiten Rotors 20 festgelegt und bildet die Außenwandungen der Hydraulikkammern 60 und 61. Die Innenwandungen der Hydraulikkammern 60 und 61 sind von einer Nabe 63 des ersten Rotors 18 gebildet. Zwischen dem Ölleitring 62 und einer Ölführungsauskleidung 64, die an der Innenfläche eines Gehäuses 26 befestigt ist, sind ein oberer und ein unterer ringförmiger Ölkanal 65 und 66 definiert. Der ringförmige Ölkanal 65 ist mit den Hydrau­ likkammern 60 verbunden, und der Ölkanal 66 ist mit den Kammern 61 verbunden. Zwischen der Ölführungsauskleidung 64 und dem Gehäuse 26 sind ein oberer und ein unterer ring­ förmiger Ölkanal 67 und 68 definiert. Der ringförmige Öl­ kanal 67 steht mit einem ersten im Gehäuse 26 gebildeten Kanal 33 und dem ringförmigen Ölkanal 65 in Verbindung. Der ringförmige Ölkanal 68 steht mit einem im Gehäuse 26 gebil­ deten zweiten Kanal 34 und dem ringförmigen Ölkanal 66 in Verbindung. Bei dieser Anordnung kommunizieren die Hydrau­ likkammern 60 und 61 normalerweise mit dem ersten bzw. dem zweiten Kanal 33 bzw. 34. Ebenso wie bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel wird der Betrieb der Wechselvorrichtung unter der Bedingung beschrieben, daß ein Hydraulikdruck vom Steuerventil 100 den ersten Kanal 33 beaufschlagt, während das Lenkrad im Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenn hoher Hydraulikdruck in die Hydraulikkammern 60 durch die ring­ förmigen Ölkanäle 67 und 65 eingeführt wird, wird der obere Drehstab 38 a zwangsverdreht, wodurch die Hydraulikkammern 60 erweitert und die Hydraulikkammern 61 verengt werden. Infolgedessen wird die zweite Lenkspindel 13 im Uhrzeiger­ sinn (Fig. 19) relativ zur ersten Lenkspindel 12 gedreht.

Dabei wird die zweite Lenkspindel 13 um einen größeren Winkel gedreht als der Winkel der ersten Lenkspindel 12, d. h. der Einschlagwinkel des Lenkrads. Daher wird ebenso wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Lenkgetriebever­ hältnis äquivalent geändert, und es wird eine Phasenvorei­ lungsregelung der Vorderräder durchgeführt.

Mit dem zweiten Ausführungsbeispiel können die gleichen Vorteile wie mit dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Da die Hydraulikkammern 60 und 61 durch die zwi­ schen der ersten und der zweiten Lenkspindel definierten Zwischenräume gebildet sind und diese Hydraulikkammern 60 und 61 im wesentlichen als Stelleinheiten dienen, kann außerdem die Konstruktion gegenüber dem ersten Ausführungs­ beispiel weiter vereinfacht werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrichtung nach der Erfin­ dung unabhängig von einer Vierradlenkanlage eingesetzt werden.

Claims (14)

1. Lenkgetriebeverhältnis-Wechselvorrichtung zum Ändern des Einschlags von Fahrzeugrädern, der nach Maßgabe eines Dreh­ winkels eines Lenkrads eines Fahrzeugs erzeugt wird, gekennzeichnet durch
eine erste Lenkspindel (12), die mit dem Lenkrad verbun­ den und integral damit drehbar ist;
eine zweite Lenkspindel (13), die mit einem Lenkgetriebe (9) verbunden und im wesentlichen koaxial mit der ersten Lenkspindel angeordnet und drehbar ist;
einen Drehstab (38 a), der die erste und die zweite Lenk­ spindel miteinander verbindet, wobei diese von dem Drehstab so gehalten sind, daß zwischen den Lenkspindeln Spalte (S 1, S 2), die in Umfangsrichtung des Drehstabs beabstandet sind, definiert sind; und
Stellmittel zum Verstellen der Breite der Spalte, um eine relative Rotation zwischen der ersten und der zweiten Lenk­ spindel zu bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lenkspindel (12) eine erste Klinke (19) und die zweite Lenkspindel (13) eine zweite Klinke (21) auf­ weist, wobei die erste und die zweite Klinke so angeordnet sind, daß sie einander an den Spalten in Umfangsrichtung des Drehstabs (38 a) gegenüberstehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Lenkspindel (12) einen an ihrem einen Ende koaxial geformten scheibenartigen ersten Rotor (18) auf­ weist, wobei die erste Klinke (19) aus dem ersten Rotor in Richtung zur zweiten Lenkspindel (13) vorsteht und zur Achse der ersten Lenkspindel versetzt ist; und
daß die zweite Lenkspindel (13) einen an ihrem einen Ende koaxial geformten scheibenartigen zweiten Rotor (20) aufweist, wobei die zweite Klinke (21) von dem zweiten Rotor in Rich­ tung zur ersten Lenkspindel vorsteht und zur Achse der zweiten Lenkspindel versetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lenkspindel (12) eine Mehrzahl von ersten Klinken (19) aufweist, die gleichbeabstandet in Umfangs­ richtung der ersten Lenkspindel angeordnet sind, und die zweite Lenkspindel (13) eine Mehrzahl von zweiten Klinken (21) aufweist, die gleichbeabstandet in Umfangsrichtung der zweiten Lenkspindel angeordnet sind, wobei die ersten und die zweiten Klinken abwechselnd aufeinanderfolgend mitein­ ander in Eingriff stehen, so daß jeweils zwischen zwei benachbarten ersten und zweiten Klinken ein Spalt (S 1, S 2) definiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel erste Kolben (22), die an einer der beiden Lenkspindeln (12, 13) angeordnet sind und die je­ weils andere Lenkspindel um ihre Achse beaufschlagen, um eine relative Rotation zwischen der ersten und der zweiten Lenkspindel zu bewirken, und zweite Kolben (23) aufweisen, die an einer der beiden Lenkspindeln angeordnet sind und die erste oder die zweite Lenkspindel in Umfangsrichtung derselben beaufschlagen, um eine relative Rotation zwischen der ersten und der zweiten Lenkspindel entgegengesetzt zu der Richtung der durch die ersten Kolben bewirkten rela­ tiven Rotation zu bewirken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und die zweiten Kolben jeweils eine Druck­ kammer (24, 25) aufweisen, die in der Lenkspindel (12, 13), an der der Kolben angeordnet ist, gebildet ist, und daß die Stellmittel Mittel zum Aufbringen von Hydraulikdruck auf die Druckkammer zur Regelung der Ausfahrstrecke der Kolben aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Lenkspindel (12, 13) jeweils hohle Abschnitte aufweisen und die Drehstabeinheit (38) in die hohlen Abschnitte der Lenkspindeln eingesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Steuerventil für eine Servolenkung, das zwischen der zweiten Lenkspindel (13) und dem Lenkgetriebe (9) angeord­ net ist, wobei das Steuerventil einen zweiten Drehstab (38 b) aufweist, der zwischen die zweite Lenkspindel und das Lenkgetriebe gekoppelt ist, und die Steifigkeit des Dreh­ stabs (38 a) größer als diejenige des zweiten Drehstabs (38 b) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehstab (38 a) und der zweite Drehstab (38 b) ko­ axial angeordnet und integral ausgebildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuermittel zum Steuern des Betriebs der Stellmittel der­ art, daß ein Radeinschlag der vom Lenkgetriebe (9) gedreh­ ten Fahrzeugräder nach Maßgabe einer Änderungsgröße eines Einschlagzustands des Lenkrads vergrößert wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (100) Mittel zur Steuerung der Stell­ mittel derart aufweisen, daß der Radeinschlag der Fahrzeug­ räder nach Maßgabe einer Änderungsgröße des von einer Ser­ volenkung (4) zur Unterstützung des Lenkens der Fahrzeug­ räder erzeugten Hydraulikdrucks vergrößert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel Mittel zur Erzeugung eines Ausgangs­ hydraulikdrucks zur Betätigung der Stellmittel umfassen, wobei der Ausgangshydraulikdruck mit zunehmender Fahrge­ schwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird, und die Stell­ mittel so ausgelegt sind, daß sie die relative Drehbewegung zur Vergrößerung eines Einschlags der Fahrzeugräder nach Maßgabe des Ausgangshydraulikdrucks bewirken.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel umfassen:
eine Servolenkung (4) zur Unterstützung des Lenkens der Fahrzeugräder unter Anwendung von Hydraulikdruck;
eine Ölpumpe (131) mit konstanter Fördermenge; und
ein Steuerventil (100) mit einem ersten Ventilelement (110), das bei Empfang des von der Servolenkung erzeugten Hydraulikdrucks als Führungsdruck verschoben wird, mit einem zweiten Ventilelement (114), das in bezug auf das erste Ventilelement federnd abgestützt ist, wobei das zweite Ventilelement nach der Verschiebung des ersten Ven­ tilelements verschoben wird, mit einem Paar von Druckkam­ mern (117 L, 117 R), deren Volumina nach Maßgabe der Ver­ schiebung des zweiten Ventilelements änderbar sind, mit einem Verbindungsweg (142) zur Kommunikation des Paars von Druckkammern miteinander, und mit einer in dem Verbindungs­ weg angeordneten verstellbaren Drossel (141), die so ausge­ legt ist, daß ihr Drosselungsgrad mit zunehmender Fahrge­ schwindigkeit des Fahrzeugs verringert wird, wobei das Steuerventil Öl von der Ölpumpe empfängt und das Öl als Hydraulikdruckausgang entsprechend einer relativen Ver­ schiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilelement abgibt; und
wobei die Stellmittel die relative Rotation zur Änderung des Einschlags der Fahrzeugräder nach Maßgabe des Hydrau­ likdruckausgangs vom Steuerventil (100) bewirken.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel aufweisen:
eine erste Druckkammer (60), die durch einen der Spalte definiert ist und eine relative Rotation der ersten und der zweiten Lenkspindel (12, 13) in eine erste Richtung be­ wirkt, wenn sich ein Volumen der ersten Druckkammer ändert,
eine zweite Druckkammer (61), die durch den Spalt definiert ist, der sich von dem die erste Druckkammer bildenden Spalt unterscheidet, und eine relative Rotation der ersten und der zweiten Lenkspindel entgegengesetzt zu der ersten Rich­ tung bewirkt, wenn sich ein Volumen der zweiten Druckkammer ändert, und Steuermittel zur Zuführung von Hydraulikdruck zu der ersten und der zweiten Druckkammer zur Einstellung der Volumina dieser Druckkammern.