DE4017615C2 - Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Steuerventil ist aus der US 3 656 570 bekannt. Dieses Steuerventil umfaßt eine Ventileinrichtung mit einem Zylinder und einem darin angeordneten Kolben. Der Kolben im Zylinder bildet eine erste und eine zweite Druckaufnahmekammer, die zur Aufnahme von Steuerdruck vorgesehen sind. Des weiteren weist dieses Steuerventil ein mit der Ventileinrichtung kommunizierendes Drosselsteuerventil auf. Das Drosselsteuerventil besitzt einen Ventilkörper und Eingangskanäle. Schlielich ist bei diesem Steuerventil eine mit dem Drosselsteuerventil kommunizierende Hauptventileinrichtung mit einem Ventilkörper, einem Einlaßkanal zum Empfang von hydraulischem Druck aus einer Pumpe sowie Auslaßkanälen zur Abgabe von hydraulischem Druck vorgesehen. Der Ventilkörper der Hauptventileinrichtung ist dabei zwischen den Einlaß- und Auslaßkanälen angeordnet. Dieses Steuerventil ist zum Ausgleich der auf die einzelnen Räder eines Kraftfahrzeugs einwirkenden Antriebskraft bei unregelmäßigen Reibungsbedingungen vorgesehen. Wenn beispielsweise eines der linken Räder des Kraftfahrzeugs mit einem glatten Untergrund in Berührung kommt, ist dessen Drehgeschwindigkeit zwangsläufig größer als die Drehgeschwindigkeit des rechten Rades auf der gleichen Achse. Dies hat zur Folge, daß dem antreibenden Hydromotor für das linke Rad eine größere Menge von Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird als demjenigen für das rechte Rad. Dabei wird der bewegbare Kolben der Ventileinrichtung in dem Zylinder längsverschoben. Auf diese Weise wird eine Druckdifferenz zwischen zwei Verbindungsleitungen geschaffen. Infolge dieser Druckdifferenz wird ein Kolben eines Stellmotors entsprechend verschoben. Damit einhergehend wird gleichzeitig der Ventilkörper der (Vierwege-)Hauptventileinrichtung verschoben, der koaxial zu dem Kolben des Stellmotors angeordnet ist. Durch die koaxiale Verschiebung des Ventilkörpers wird der Einlaßkanal der Hauptventileinrichtung geöffnet, der selbst an einer Pumpe angeschlossen ist. Durch Öffnung des Einlaßkanals wiederum wird eine Kammer des Drosselsteuerventils mit Hydraulikdruck beaufschlagt, und zwar über eine Kammer und eine Verbindungsleitung der Hauptventileinrichtung, über eine andere Verbindungsleitung und über eine weitere Verbindungsleitung in dem Drosselsteuerventil. Auf diese Weise wird der Ventilkörper des Drosselsteuerventils nach rechts verschoben. Der Verbindungskanal, der an dem Einlaßkanal zum Empfang von hydraulischem Druck aus einer Pumpe od. dgl. angelegt ist, wird in einem gewissen Maße verschlossen. Die Durchflußmenge der Hydraulikflüssigkeit durch die zugeordnete Durchgangsleitung wird dabei solange verringert, bis die Drehgeschwindigkeit des linken Rades wiederum gleich zu derjenigen des rechten Rades ist. Entsprechendes gilt im umgekehrten Fall für den Ausgleich eines rechten Rades eines Kraftfahrzeugs mit einer größeren Drehgeschwindigkeit gegenüber derjenigen des linken Rades auf der gleichen Achse. Dann wird ein zweiter Kolben in einem zweiten Zylinder der ersten Ventileinrichtung betätigt, dessen erste und zweite Druckaufnahmekammer über Verbindungsleitungen in den Stellmotor einmünden. Mit anderen Worten basiert das Steuerventil quasi auf einer "Selbstregelung" über den Stellmotor. Aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung und der damit eng verbundenen Wirkungsweise dieses Steuerventils ist es nicht möglich und auch nicht vorgesehen, einen Hydraulikdruck aus einer Hydraulikeinrichtung in Form des durchdrehenden bzw. schneller drehenden - hier linken - Rades eines Kraftfahrzeugs auf eine weitere, von dem Steuerventil unabhängige Hydraulikeinrichtung zu übertragen.

Weiterhin ist in der Entgegenhaltung US 3 000 363 ein zweistufiges, hydraulisches Stellventil beschrieben. Dieses bekannte Stellventil umfaßt zwei parallelliegende Ventilkörper, die jeweils in einem Zylinder längsverschiebbar gelagert und mittels einer elektromagnetischen Steuereinrichtung bzw. eines hydraulischen Stellgliedes betätigbar sind. Entsprechend der Stellung der beiden Ventilkörper läßt sich ein in einem Zylinder angeordneter Ventilkörper über einen Hydraulikdruck verschieben. Der Hydraulikdruck kann dabei einerseits von einer ersten Pumpe oder andererseits von einer zweiten Pumpe aufgebracht sein. Bei diesem zweistufigen, hydraulischen Stellventil ist hingegen weder ein Drosselsteuerventil noch eine mit dem Drosselsteuerventil kommunizierende Hauptventileinrichtung verwirklicht. Zudem dient dieses bekannte zweistufige, hydraulische Stellventil lediglich zur Betätigung des Ventilkörpers, über dessen axiale Bewegung rein mechanische Einrichtungen bewegt werden. Hingegen verarbeitet dieses zweistufige, hydraulische Stellventil keinen ankommenden Hydraulikdruck, sei es mittels der ersten Pumpe, sei es mittels der zweiten Pumpe - zu einem Hydraulikdruck als Steuerdruck für eine weitere Hydraulikeinrichtung.

Schließlich ist eine Hydraulikeinrichtung, die eine Differentialsteuerung ausführen kann, aus der FR-PS 2 088 803 bekannt. Bei dieser Hydraulikeinrichtung steht eine Druckkammer eines Druckzylinders, der einen an einer Lenkstange einer Lenkeinheit eines Fahrzeugs befestigten Kolben aufweist, mit einer Druckkammer eines Arbeitszylinders, der einen mit einem hydraulischen Steuerventil verbundenen Kolben aufweist, in Verbindung. Der Arbeitszylinder wird durch Druck betätigt, der nach Maßgabe einer Volumenänderung im Druckzylinder beim Lenken des Fahrzeugs auftritt, wodurch der Öffnungsgrad des Ventils gesteuert wird. Da im Kolben des Arbeitszylinders eine Öffnung vorgesehen ist, wird der Betrieb des Arbeitszylinders nach Maßgabe einer Druckänderungsrate, d. h. des Lenkbetrags eines Lenkrads, geändert. Bei dieser Hydraulikeinrichtung ist jedoch der Arbeitszylinder mit dem hydraulischen Steuerventil über ein Seil zum Antreiben des Ventils gekoppelt. Um also einen sehr guten Betrieb zu erreichen, sind die Befestigungslage und der Befestigungswinkel des hydraulischen Steuerventils und des Arbeitszylinders weitgehend eingeschränkt. Der Freiheitsgrad hinsichtlich der Befestigung und der Auslegung der Hydraulikeinrichtung ist daher unerwünscht klein. Ferner stehen zwei Druckkammern des Druckzylinders, die als Quelle zur Erzeugung eines Steuerdrucks dienen, miteinander durch die Öffnung in Verbindung. Wenn daher von einer anderen hydraulischen Steuereinrichtung, die als Quelle zur Erzeugung von Steuerdruck dient, gelieferter Druck genutzt wird, tritt der von der anderen hydraulischen Steuereinrichtung gelieferte Druck aus der Öffnung aus. Im praktischen Gebrauch dieser Hydraulikeinrichtung kann somit von einer anderen hydraulischen Steuereinheit gelieferter Druck nicht als Steuerdruck Verwendung finden, sondern es muß eine gesonderte Steuerdruckerzeugungseinrichtung vorgesehen sein.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, das konstruktiv besonders einfach und kompakt ausgestaltet ist und eine Verarbeitung eines Hydraulikdrucks als Steuerdruck aus einer Hydraulikeinrichtung unter Berücksichtigung eines Hydraulikdrucks als Drosselsteuerdruck zu einem Hydraulikdruck als Steuerdruck für eine weitere Hydraulikeinrichtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steuerventils ist gewährleistet, daß ein Hydraulikdruck als Steuerdruck aus einer Hydraulikeinrichtung - hier aus der Servolenkung - zu einem Hydraulikdruck als Steuerdruck für eine weitere Hydraulikeinrichtung - hier den Servozylinder der Lenkung der Hinterräder des Kraftfahrzeugs - verarbeitet wird. Damit wird der von der Hydraulikeinrichtung kommende Hydraulikdruck an die Ventileinrichtung angelegt, sodann ggf. über das mit der ersten Ventileinrichtung kommunizierende Drosselsteuerventil umgeformt und schließlich an die mit dem Drosselsteuerventil kommunizierende Hauptventileinrichtung übertragen. Auf diese Weise läßt sich der von der Hydraulikeinrichtung kommende Hydraulikdruck um einen bestimmten Drosselbetrag durch das Drosselsteuerventil, z. B. nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. unter Ausnutzung eines hydraulischen Druckes, welcher von einer vom Ausgleichsgetriebe angetriebenen Pumpe zuführbar ist, ohne Schwierigkeit verändern. Das erfindungsgemäße Steuerventil ist zudem in seiner konstruktiven Ausgestaltung besonders einfach und kompakt.

Insoweit wird mit dem erfindungsgemäßen Steuerventil der Kolben entsprechend dem auf die Druckaufnahmekammer im Zylinder aufgebrachten Steuerdruck verschoben, um das Volumen der einen Ausgangsdruckkammer zu vergrößern und das der anderen zu verkleinern. Daher tritt eine Druckdifferenz zwischen beiden Ausgangsdruckkammern auf. Der Ventilkörper der Hauptventileinrichtung wird nach Maßgabe dieser Druckdifferenz betätigt. Da die beiden Ausgangsdruckkammern miteinander über das Drosselsteuerventil kommunizieren, ändert sich die Druckdifferenz entsprechend einer Änderungsrate der Volumina der Ausgangsdruckkammern, d. h. einer Änderungsrate des Steuerdrucks, wodurch die Hauptventileinrichtung steuerbar ist. Insbesondere wird die Hauptventileinrichtung unter Differentialregelung in bezug auf den Steuerdruck angetrieben. Da ferner die Hauptventileinrichtung von der Druckdifferenz zwischen den beiden Ausgangsdruckkammern betätigt wird, sind die Befestigungslagen der Hauptventileinrichtung und des Kolbens relativ frei bestimmbar. Die Druckaufnahmekammer ist von den beiden Ausgangsdruckkammern durch den Kolben getrennt. Das Drosselsteuerventil ist zwischen den Ausgangsdruckkammern angeordnet. Selbst wenn daher die Druckaufnahmekammer mit einem von einer anderen Hydraulikeinrichtung abgegebenen Druck als dem Steuerdruck beaufschlagt wird, gelangt die andere Hydraulikeinrichtung nicht mit dem Drosselsteuerventil in Verbindung, so daß eine schädliche Auswirkung auf die andere Hydraulikeinrichtung vermieden wird.

Insoweit wird auch ein Steuerventil mit einem relativ einfachen Aufbau angegeben, das mit einem hohen Freiheitsgrad konstruiert werden kann und eine andere Hydraulikeinrichtung auch dann nicht schädlich beeinflußt, wenn der von letzterer gelieferte hydraulische Druck als Steuerdruck genützt wird.

Weitere vorteilhafte konstruktive Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.

Gemäß der konstruktiven Ausbildung des Steuerventils nach Anspruch 4 kann eine Differentialregelung nach Maßgabe des Steuerdrucks und eine Proportionalregelung nach Maßgabe des auf die Druckkammer aufgebrachten hydraulischen Drucks gleichzeitig erreicht werden.

Durch die Ausgestaltung des Steuerventils entsprechend Anspruch 6 kann die Größe des Steuerventils effektiv verringert werden.

Aufgrund der Ausgestaltung des Steuerventils nach Anspruch 7 kann die Verlagerung des Kolbens durch die Druckdifferenz zwischen den Steuerdrücken, die auf die jeweiligen Druckaufnahmekammern aufgebracht werden, bestimmt werden.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Vierradlenk­ systems mit einem Steuerventil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Hauptteil des Steuer­ ventils;

Fig. 3 einen Schnitt III-III nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht des Steuerventils, gesehen aus der Richtung eines Pfeils IV von Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt V-V nach Fig. 4;

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI nach Fig. 2;

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Steuerventil, gesehen aus der Richtung eines Pfeils VII von Fig. 2;

Fig. 8 einen Schnitt VIII-VIII nach den Fig. 4 und 7;

Fig. 9 ein Diagramm, das die Charakteristik einer Ölpumpen-Durchflußmenge zeigt;

Fig. 10 eine größere Ansicht eines Drosselabschnitts;

Fig. 11 ein Diagramm, das die Charakteristiken des Drosselabschnitts von Fig. 10 zeigt;

Fig. 12 und 13 einen Schnitt bzw. eine Perspektivansicht einer Abwandlung des Drosselabschnitts;

Fig. 14 ein Diagramm der Charakteristik des Drossel­ abschnitts der Fig. 12 und 13;

Fig. 15 ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem Steuerdruck und dem hydraulischen Ausgangs­ druck in dem Steuerventil;

Fig. 16 ein Diagramm, das die Charakteristiken von Gleich- und Gegenphasen-Lenkkräften erläutert, die auf einen hinteren Servozylinder wirken;

Fig. 17 ein Diagramm, das die Charakteristiken eines Lenkeinschlags von Hinterrädern zeigt; und

Fig. 18 ein Diagramm, das die Charakteristiken eines Lenkeinschlags von Vorderrädern zeigt.

Die Fig. 1 bis 10 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Steuer­ ventils, das in einem Vierradlenksystem zur Steuerung des Lenkeinschlags von Vorder- und Hinterrädern eines Fahrzeugs unter Anwendung von hydraulischem Druck vorgesehen ist.

Nach Fig. 1 sind ein linkes und ein rechtes Vorderrad 1L und 1R eines Fahrzeugs an Achsschenkeln 2L bzw. 2R drehbar gehaltert. Die Achsschenkel 2L und 2R sind mit einem linken bzw. einem rechten Ende einer Kolbenstange 5 einer Servo­ lenkung 4 über Spurstangen 3L bzw. 3R verbunden. Die Kol­ benstange 5 durchsetzt einen Zylinder 6 und hat einen Kol­ ben 8, der das Innere des Zylinders 6 in eine linke und eine rechte Druckkammer 7L bzw. 7R unterteilt. Die Kolben­ stange 5 hat ferner eine Zahnstange, die mit einem Ritzel (nicht gezeigt) in einem Lenkgehäuse 9 kämmt. Ein Überset­ zungsverhältnis-Wechselmechanismus 14 ist zwischen einer ersten Lenkspindel 12, die über eine Lenksäule 11 eine Lenkeingangsgröße von einem Lenkrad 10 empfängt, und einer zweiten Lenkspindel 13, die mit dem Lenkgehäuse 9 gekoppelt ist, angeordnet. Daher wird die Lenkeingangsgröße vom Lenk­ rad 10 über den Mechanismus 14 auf das Lenkgehäuse 9 über­ tragen. Ein bekanntes Servolenkungsventil ist zwischen der zweiten Lenkspindel 13 und dem Ritzel im Lenkgehäuse 9 an­ geordnet. Dieses Servolenkungsventil regelt die Zufuhr von hydraulischem Druck zu dem Druckkammern 7L und 7R. Eine Ölpumpe 15 zur Zuführung von hydraulischem Druck zu der Servolenkung 4 wird von einer Brennkraftmaschine 16 angetrieben. Die Pumpe 15 ist von der Bauart, deren Auslaßdurchflußmenge mit stei­ gender Drehzahl der Maschine 16 abnimmt, nachdem die Ma­ schinendrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht hat.

Nachstehend wird der Übersetzungsverhältnis-Wechselmecha­ nismus 14 beschrieben. Am unteren Ende der ersten Lenkspin­ del 12 ist ein erster Läufer 18 befestigt, und am oberen Ende der zweiten Lenkspindel 13 ist ein zweiter Läufer 20 befestigt. Ein erster Kolben 22 ist an einer Seitenfläche des ersten Läufers 18 vorgesehen. Der Kolben 22 wird von hydraulischem Druck betätigt und liegt an der entgegenge­ setzten Seitenfläche des zweiten Läufers 20 an. Ein zweiter Kolben 22 ist an einer Seitenfläche des zweiten Läufers vorgesehen und wird von hydraulischem Druck in Anlage an die entgegengesetzte Seitenfläche des ersten Läufers 18 betätigt. Im ersten Läufer 18 ist eine Hydraulikkammer 24 definiert, die die Ausfahrstrecke des ersten Kolbens 22 bestimmt. Ebenso ist im zweiten Läufer 20 eine Hydraulik­ kammer 25 definiert, die die Ausfahrstrecke des zweiten Kolbens 23 bestimmt. Wenn Drucköl aus einer ersten Öffnung 33 der Hydraulikkammer 24 zugeführt wird und der erste Kol­ ben 22 ausfährt, läuft der zweite Läufer 20 relativ zum ersten Läufer 18 im Uhrzeigersinn in Fig. 1 um. Wenn dage­ gen Drucköl aus einer zweiten Öffnung 34 der Hydraulikkam­ mer 25 zugeführt wird, fährt der zweite Kolben 23 aus, und der zweite Läufer 20 läuft relativ zum ersten Läufer 18 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 1 um.

Nachstehend wird die Hinterradlenkvorrichtung der Vierrad­ lenkung beschrieben. Ein linkes und ein rechtes Hinterrad 82L bzw. 82R sind an den Hinterenden von Längslenkern 87 einer Doppelquerlenker-Hinterradaufhängung mit Zugeinstell­ vorrichtung drehbar gehaltert. Insbesondere umfaßt die Hinterradaufhängung einen Querträger 83, ein Paar von obe­ ren und unteren Seitenarmen, die von oberen und unteren Armen 84 und 85 am Querträger 83 gebildet sind, und Zugein­ stellarme 86, die am Querträger 83 befestigt sind. Jeder Zugeinstellarm 86 ist mit dem Vorderende des jeweiligen Längslenkers 87 über ein Zwischengelenk verbunden. Jeder seitliche Arm 84 und 85 ist mit dem Hinterende des jeweili­ gen Längslenkers 87 über ein Kugelgelenk verbunden. Jedes Zwischengelenk umfaßt eine axiale Tragwelle 89, etwa einen Bolzen, dessen Rotationsachse in Vertikalrichtung verläuft. Daher können die Hinterräder durch die Verlagerung des Zwi­ schengelenks in Breitenrichtung des Fahrzeugs eingeschlagen werden.

Die Vorderenden der Längslenker 87 sind jeweils mit dem linken bzw. rechten Ausgangsende einer Kolbenstange 95 in einem hinteren Servozylinder 90 über die linke bzw. die rechte Spurstange verbunden. Der Servozylinder 90 ist am Quer­ träger 83 befestigt. Der Servozylinder 90 ist ein Doppelzylinder und umfaßt einen Zylinder 94 und die darin verschiebbare Kolbenstange 95. Der Zylinder 94 hat eine durchmessergroße Zylinderkammer 91 und durchmesserkleine Zylinderkammern 92R und 92L, die jeweils auf der rechten bzw. linken Seite der Zylinderkammer 91 gebildet sind. Die Kolbenstange 95 hat einen Kolbenabschnitt 95a, dessen Durchmesser der mittigen Zylinderkammer 91 entspricht, und Kolbenabschnitte 95b, deren Durchmesser jeweils den Zylinderkammern 92L bzw. 92R auf der rechten bzw. linken Seite des Kolbenabschnitts 95a entsprechen. Das Innere der Zylinderkammer 91 ist in eine linke und eine rechte Druckkammer 97L und 97R unterteilt, denen für gleichphasiges Lenken hydraulischer Druck zuführ­ bar ist. Hydraulischer Druck zum gegenphasigen Lenken be­ aufschlagt die Zylinderkammern 92L und 92R. Die Hinterräder 82L und 82R werden nach links oder rechts nach Maßgabe der Verlagerung der Kolbenstange 95 in Breitenrichtung des Fahrzeugs eingeschlagen. Die linke und die rechte Druck­ kammer 97L und 97R sind mit einem (Gleichphasen-Lenk-)Steuerventil 98 durch Leitungen 99L bzw. 99R verbunden. Die Zylinderkammern 92R und 92L sind mit einem erfindungsgemäßen Steuer­ ventil durch Leitungen 142A und 142B verbunden.

Das Steuerventil 98 besteht aus einem Drosselschieberventil und hat ein zylindrisches Gehäuse 102 und einen darin ange­ ordneten Schieber 221. Das linke und das rechte Ende des Schiebers 221 sind von einem Paar Federn 220 beaufschlagt, so daß der Schieber in einer Neutralstellung gehalten ist. Ferner hat der Schieber 221 drei Steuerabschnitte. Das Ge­ häuse 102 hat zwei Einlaßbohrungen 225L und 225R zum Emp­ fang von Drucköl, eine Rücklaufbohrung 224 zwischen den Einlaßbohrungen 225L und 225R zum Fördern des Drucköls sowie eine linke und eine rechte Auslaßbohrung 226L und 226R, die jeweils zwischen den Einlaßbohrungen 225L und 225R und der Rücklaufbohrung 224 gebildet sind. Die drei Steuerabschnitte ändern die Verbindungs- und Drossel­ beträge zwischen den benachbarten Bohrungen nach Maßgabe der Verlagerung des Schiebers 221. Daher wird die Druck­ differenz zwischen der linken und der rechten Auslaßbohrung 226L und 226R geregelt. Auf der linken und der rechten Sei­ te des Schiebers 221 sind im Gehäuse 102 eine linke und eine rechte Steuerdruckkammer 228L und 228R definiert. Steuerdruck beaufschlagt die Steuerdruckkammern 228L und 228R zur Steuerung der Verlagerung des Schiebers 221. Die Steuerdruckkammern 228L und 228R kommunizieren jeweils mit der linken bzw. der rechten Druckkammer 7L bzw. 7R in der Servolenkung 4 über Steuerfluidleitungen 103L und 103R. Die beiden Einlaßbohrungen 225L und 225R kommunizieren mit einer Auslaßöffnung einer Ölpumpe 105 über eine Ölleitung 222. Die Ölpumpe 105 wird von einem Tellerrad in einem Aus­ gleichgetriebe zum Antrieb der Hinterräder 82L und 82R angetrieben. Die Ölpumpe 105 erhält Öl von einem Vorratsbehälter 106 durch eine Ölleitung 223 und fördert eine der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechende Ölmenge. Ein Entlastungsventil (nicht gezeigt) ist an der Ausläßöffnung der Ölpumpe 105 vorgesehen, um die Durchflußmenge konstant zu halten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert inner­ halb eines relativ hohen Geschwindigkeitsbereichs über­ steigt. Die Rücklaufbohrung 224 ist mit dem Vorratsbehälter 106 über eine Ölleitung 229 verbunden. Die linke und die rechte Auslaßbohrung 226L und 226R sind mit der linken und der rechten Druckkammer 97L und 97R des hinteren Servozy­ linders 90 über die Ölleitungen 99L bzw. 99R verbunden.

Bei dem so ausgelegten (Gleichphasenlenk-)Steuerventil 98 wird die Verlagerung (der Drosselbetrag) des Schiebers 221 von hydraulischem Druck geregelt, der von der Servolenkung 4 erzeugt wird, und eine in das Steuerventil 98 strömende Ölmenge wird nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit geregelt. Daher ist die Druckdifferenz zwischen der linken und der rechten Auslaßbohrung 226L und 226R (zwischen den Druck­ kammern 97L und 97R) um so höher, je höher der von der Ser­ volenkung 4 erzeugte hydraulische Druck (je größer die Lenkkraft) oder je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Die vom hinteren Servozylinder 90 erzeugte Ausgangsgröße in Gleichphasenlenkrichtung erhöht sich nach Maßgabe dieser Druckdifferenz.

Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt erfindungsgemäße Steuerventil eine Ventileinrichtung 100 mit einem Kolben 110, der durch Druck von der Servolenkung 4 betätigbar ist, ein Drosselsteuerventil 112 zum Steuern eines Verbindungs- und Drosselbetrags zwischen einem Paar von Ausgangsdruckkammern 111L und 111R, deren Volumina sich nach Maßgabe der Verlagerung des Kolbens 110 ändern, und eine Hauptventileinrichtung 113, die durch den Empfang von hydrau­ lischem Druck betätigbar ist, der von den Ausgangsdruck­ kammern 111L und 111R als Steuerdruck erzeugt wird.

Die Fig. 2 bis 8 zeigen im einzelnen den Aufbau des erfindungsgemäßen Steuerven­ tils. Nach den Fig. 2 und 3 besteht der Kolben 110 aus der Verbindung eines linken und eines rechten becherförmi­ gen Kolbenelements 114L und 114R miteinander derart, daß ihre Bodenteile einander kontaktieren. Der Kolben 110 ist in einen Zylinder 117 in einem Ventilgehäuse 116 einge­ setzt. Daher hat der Kolben 110 einen durchmesserkleinen Mittenabschnitt und durchmessergroße abgestufte Endab­ schnitte. Zwischen dem linken und dem rechten Endabschnitt ist beim Verbinden des linken und des rechten Kolbenelements 114L und 114R eine Neutralfeder 119 über ein Paar von Scheiben 118 eingefügt. Ein linker und ein rechter zylin­ drischer Adapter 120L und 120R sind zwischen den Außenflä­ chen des linken und des rechten Endes des Kolbens 110 und den Innenflächen des linken und des rechten Endes des Zy­ linders 117 integral mit dem Ventilgehäuse 116 angeordnet. Der Kolben 110 ist so angeordnet, daß er in bezug auf die Adapter 120L und 120R verschiebbar ist. Ferner sind ein linker und ein rechter Stopfen 121L und 121R am Ventilge­ häuse 116 über Bolzen 123 von den äußeren Endseiten her befestigt. In diesem Zustand liegen die Adapter 120L und 120R an den Scheiben 118 an. Die inneren Endabschnitte der Stopfen 121L und 121R sind in den Kolben 110 eingesetzt, und der Kolben 110 ist in bezug auf die Stopfen 121L und 121R verschiebbar. Die Stopfen 121L und 121R wirken mit dem Kolben 110 zusammen zur Bildung einer linken und einer rechten Druckaufnahmekammer 122L und 122R im Ventilgehäuse 116. Die Stopfen 121L und 121R wirken ferner mit dem linken und dem rechten Ende des Kolbens 110 und den Innenflächen der Adapter 120L und 120R zusammen zur Bildung der linken und der rechten Ausgangsdruckkammern 111L und 111R. Ferner sind, wie Fig. 3 zeigt, ein linker und ein rechter Ein­ laßkanal F_L und F_R, die jeweils mit den Druckaufnahme­ kammern 122L und 122R kommunizieren, in den Stopfen 121L und 121R gebildet.

Wie Fig. 1 zeigt, sind diese Einlaß­ kanäle F_L und F_R mit der linken und der rechten Druckkammer 7L und 7R in der Servolenkung 4 über Ölleitungen 125L bzw. 125R verbunden. Daher wird der Kolben 110 nach Maßgabe des in die Druckaufnahmekammern 122L und 122R eingeführten Steuerdrucks verlagert. Mit dieser Verlagerung werden die Volumina der Ausgangsdruckkammern 111L und 111R größer bzw. kleiner, und umgekehrt. Es ist zu beachten, daß in den Stopfen 121L und 121R Entlüfter 171L und 171R, die mit den Druckaufnahmekammern 122L und 122R in Verbindung bringbar sind, und im Ventilgehäuse 116 Entlüfter 172L und 172R, die jeweils mit den Ausgangsdruckkammern 111L und 111R in Ver­ bindung bringbar sind, vorgesehen sind. Mit 180 in Fig. 3 ist eine Gewindebohrung bezeichnet, die dem Befestigen des Ventilgehäuses 116 an einer Befestigungsvorrichtung dient.

Die Ausgangsdruckkammern 111L und 111R kommunizieren je­ weils mit einer linken und einer rechten Kammer 129L und 129R, die im Drosselsteuerventil 112 gebildet sind, und zwar über Ausschnitte 126L bzw. 126R in den äußeren Enden der Adapter 120L und 120R, Ringnuten 127L und 127R in der Innenfläche des Zylinders 117 und Verbindungsleitungen 128L und 128R im Ventilgehäuse 116. Das Drosselsteuerventil 112 bestimmt den Drosselungsbetrag zwischen der linken und der rechten Kammer 129L und 129R und steuert dadurch den Drossel­ betrag der Ausgangsdruckkammern 111L und 111R. Insbesondere wird das Drosselsteuerventil 112 durch hydraulischen Druck betä­ tigt, der von der vom Ausgleichgetriebe angetriebenen Öl­ pumpe zugeführt wird, deren Durchflußmenge mit steigender Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Daher ändert sich der Drosselbetrag des Drosselsteuerventils 112 nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit.

Wie Fig. 5 zeigt, steuert das Drosselsteuerventil 112 einen Überlappungsbetrag eines Drosselabschnitts 190, der von der Außenfläche eines auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspre­ chenden Ventilkörpers 130 und der Innenfläche des Ventilgehäu­ ses 116 zwischen den Kammern 129L und 129R definiert ist, wodurch ein Drosselbetrag zwischen den Kammern 129L und 129R bestimmt wird. Insbesondere sind Druckkammern 173P und 173R auf der rechten und der linken Seite des auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechenden Ventilkörpers 130, der in den Fig. 1 und 5 von einer Feder 49 nach rechts vorgespannt und verschiebbar angeordnet ist, definiert. In der von der Ölpumpe 105 kommenden Ölleitung 222 ist eine Drossel 50 angeordnet. Drücke V_P und V_R in der Ölleitung 222 auf- und abstrom von der Drossel 50 werden auf im Ventilgehäuse 116 gebildete Einlaßkanäle P_V und R_V aufgebracht, wobei diese Einlaßkanäle P_v und R_v mit den Druckkammern 173P und 173R über Ölleitungen 51 und 52 in Verbindung stehen. Somit wird der Ventilkörper 130 von der Druckdifferenz zwischen dem aufstromseitigen Druck V_P und dem abstromseitigen Druck V_R betätigt. Der Ventilkörper 130 wird gegen die Vorspannkraft der Feder 49 nach Maßgabe der Druckdifferenz (V_P - V_R), die mit steigender Fahrzeugge­ schwindigkeit größer wird, verlagert. Die Länge des Dros­ selabschnitts 190 nimmt daher mit steigender Fahrzeugge­ schwindigkeit ab, und der Drosselbetrag des Drosselsteuerventils 112 wird kleiner. Bei dem Drosselsteuerventil 112 kann durch Einstel­ len der Einschraubtiefe eines Stopfens 174, der die Druckkam­ mer 173R definiert, die Vorspannung der Feder 49 bestimmt werden. Daher können die Fahrzeuggeschwindigkeits-Charak­ teristiken des Ventilkörpers 130 bestimmt werden.

Die Hauptventileinrichtung 113 dient als Vierkanal-Drosselschaltventil vom Schiebertyp. Insbesondere, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, hat die Hauptventileinrichtung 113 einen im Ventilgehäuse 116 gebildeten Zylinderabschnitt 131 und einen Ventilkörper 132 mit drei Steuerabschnitten. Der Ventilkörper 132 ist in Axialrichtung verschiebbar im Zy­ linderabschnitt 131 angeordnet. Das linke und das rechte Ende des Zylinderabschnitts 131 sind mit Stopfen 133L und 133R dicht verschlossen, die in die Stopfen 121L bzw. 121R geschraubt sind. Ein Paar von Federn 134L und 134R ist je­ weils zwischen diesen Stopfen 133L und 133R und dem linken und rechten Ende des Ventilkörpers 132 angeordnet, um den Ventilkörper 132 in eine Neutrallage zu beaufschlagen. Durch Justieren der Einschraubtiefe der Stopfen 133L und 133R kann die Vorspannkraft der Federn 134L und 134R auf den Ventilkörper 132 eingestellt werden. Diese Federn 134L und 134R sind in einer linken und einer rechten Steuerdruckzu­ führkammer 135L und 135R enthalten, die von dem linken und dem rechten Ende des Ventilkörpers 132, dem linken und dem rechten Ende des Zylinderabschnitts 131 und den Stopfen 133L und 133R definiert sind. Die Steuerdruckzuführkammern 135L und 135R kommunizieren mit der obengenannten linken und rechten Ausgangsdruckkammer 111L und 111R durch Verbindungslei­ tungen 136L und 136R , die im Ventilgehäuse 116 gebildet sind. In diesem Fall können, wie Fig. 1 zeigt, die Steuer­ druckzuführkammern 135L und 135R mit den Ausgangsdruckkam­ mern 111L und 111R durch die Kammern 129L und 129R des Drosselsteuerventils 112 kommunizieren.

Zwei Kammern 137L und 137R, die jeweils von einer Ringnut gebildet sind, die zwischen zwei benachbarten Steuerab­ schnitten liegt, sind an der Außenfläche des Ventilkörpers 132 gebildet. Ferner sind drei Kammern 138, 139 und 140, die jeweils von einer Ringnut gebildet sind, an der Innen­ fläche des Zylinderabschnitts 131 gebildet und legen Grenz­ abschnitte der Kammern 137L und 137R fest. Wie die Fig. 1, 2 und 7 zeigen, kommunizieren die Kammern 137L und 137R jeweils mit einem linken und einem rechten Auslaßkanal A und B, die in der Außenfläche des Ventilgehäuses 116 ge­ formt sind, durch im Ventilgehäuse 116 gebildete Leitun­ gen. Diese Auslaßkanäle A und B sind mit den Zylinderkam­ mern 92R und 92L des hinteren Servozylinders 90 durch Leitungen 142A bzw. 142B verbunden. Ferner steht die Kammer 139 mit einem Einlaßkanal P in Verbindung. Der Einlaßkanal P ist durch die Leitung 144 mit einem Auslaßkanal einer (Konstantdurchfluß-Öl-)Pumpe 143 verbunden, die von der Ma­ schine 16 gemeinsam mit der bereits genannten Ölpumpe 15 angetrieben wird. Die Pumpe 143 hat die in Fig. 9 gezeig­ ten Auslaßstrom-Charakteristiken und führt dem Einlaßkanal P Öl mit konstanter Durchflußmenge zu. Die übrigen Kammern 138 und 140 kommunizieren mit einem Rücklaufkanal R in der Außenfläche des Gehäuses 116 durch eine im Ventilgehäuse 116 gebildete Leitung 146 (Fig. 8). Der Rücklaufkanal R ist mit dem Vorratsbehälter 106 durch eine Leitung 145 verbunden.

Die Leitung 146 im Ventilgehäuse 116 ist mit Leitungen 147L und 147R verbunden, die jeweils mit der linken und der rechten Auslaßdruckkammer 111L und 111R über Absperrorgane 148L und 148R kommunizieren. Die Absperrorgane 148L und 148R bilden eine Sicherheitseinheit. Insbesondere werden die Absperrorgane 148L und 148R geöffnet, wenn die linke und die rechte Ausgangsdruckkammer 111L und 111R einen anoma­ len Unterdruck führen, so daß aus dem Vorratsbehälter 106 eine erforderliche Menge Arbeitsfluid zu den Ausgangsdruck­ kammern 111L und 111R geliefert wird. Wie Fig. 8 zeigt, kann durch Justieren der Einschraubtiefe eines Stopfens 175 ein Ventilöffnungsdruck des Absperrorgans 148 eingestellt werden.

Der Betrieb der Ventileinrichtung 100 gemäß der obigen Ausle­ gung wird nachstehend theoretisch erläutert, und zwar unter Bezugnahme auf ein Beispiel, bei dem hoher Steuerdruck auf den Einlaßkanal F_L aufgebracht wird. Wenn auf den Einlaßkanal F_L ein hoher Steuerdruck aufgebracht wird, wird der Kolben 110 nach rechts in den Fig. 1 bis 3 um eine dem angelegten Druck proportionale Strecke verlagert. Wenn man diese Verlagerung mit x₁ bezeichnet, ist das Produkt der Querschnittsfläche A₁ einer Endfläche des Kolbens 110 und der Druckdifferenz P₁ zwischen den Einlaßkanälen F_L und F_R gleich der Federkraft der Feder 119. Daher kann die folgende Beziehung erhalten wer­ den:

A₁ · P₁ = K₁ · x₁ + f₁; x₁ = (A₁ · P₁ - f₁)/K₁ (1)

wobei
K₁ = eine Federkonstante der Feder 119 und
f₁ = ein Vorspannungswert der Feder 119.

Zu diesem Zeitpunkt muß Öl aus der Ausgangsdruckkammer 111R in die Ausgangsdruckkammer 111L nach Maßgabe der Verlagerung des Kolbens 110 eingeleitet werden. Da das Drosselsteuer­ ventil 112 jedoch zwischen den Ausgangsdruckkammern 111R und 111L liegt, wird zwischen diesen Ausgangsdruckkammern eine Druckdifferenz ΔP₁ er­ zeugt. Die Druckdifferenz ΔP₁ ist wie folgt definiert:

ΔP₁ = 8πµ · l · Q₂/d² (2)

wobei
Q₂ = der Öldurchsatz durch den Drosselabschnitt,
d = der Querschnitt des Drosselabschnitts,
l = die Länge des Drosselabschnitts und
µ = der Viskositätskoeffizient des Öls.

Die Druckdifferenz ΔP₁ verlagert den Ventilkörper 132 der Hauptventileinrichtung 113 nach links in den Fig. 1 bis 3. Wenn man diese Verlagerung mit Y₁ bezeichnet, wird die folgende Beziehung erhalten:

Y₁ = (ΔP₁ · D₂ - f₂)/K₂ (3)

wobei
D₂ = ein Querschnitt der Endfläche des Ventilkörpers 132,
K₂ = eine Federkonstante der Feder 134 und
f₂ = ein Vorspannwert der Feder 134.

Das Vierkanal-Drosselschaltventil ist zwischen dem Ventil­ körper 132 und dem Ventilgehäuse 116 gebildet, und die zwischen den Auslaßkanälen A und B erzeugte Druckdifferenz ΔP₂ ist der Verlagerung Y₁ des Ventilkörpers 132 proportional.

Die Verlagerung Y₁ des Ventilkörpers 132 genügt der Be­ ziehung

Y₁ ∝ ΔP₁ ∝ Q₂ ∝ l ∝ 1/d²

nach Maßgabe der obigen Gleichungen (2) und (3), und die folgende Beziehung wird ferner definiert:

Q₂ = B · x₁/t (4)

wobei

B = Querschnitt der Ausgangsdruckkammer und
t = Zeit.

Da aus der obigen Gleichung (1) die Beziehung x₁ ∝ P₁ erhal­ ten wird, ist der an der Hauptventileinrichtung 113 erzeugte Öldruck pro­ portional einer zeitlichen Änderungsrate P₁/t der Druck­ differenz ΔP₁ zwischen den Einlaßkanälen F_L und F_R.

Da der Öldruck ferner der Länge 1 des Drosselabschnitts 190 des Drosselsteuerventils 112 proportional ist, kann der an der Hauptventileinrichtung 113 erzeugte Öldruck aufgrund eines weiteren Eingangssignals geregelt werden (Steuerdruck proportional einer Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. der Druckdifferenz zwischen den Einlaßkanälen P_V und R_V).

Auf diese Weise bestimmt das Steuerventil die zwischen den Auslaßkanälen A und B erzeugte Druckdifferenz aufgrund von zwei Arten von Signaleingängen (Steuerdruck).

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ist der an der Hauptventileinrichtung 113 erzeugte hydraulische Druck dem Querschnitt d des Drosselabschnitts 190 umgekehrt proportional. Wenn daher, wie Fig. 10 zeigt, der Drosselabschnitt 190 parallel so gebildet ist, daß die Querschnittsfläche des Drosselab­ schnitts 190 bei Verschiebung des auf die Fahrzeuggeschwin­ digkeit ansprechenden Ventilkörpers 130 nicht geändert wird, können die Charakteristiken von Fig. 11 (Fahrzeuggeschwin­ digkeits-Ansprechcharakteristiken) erhalten werden. Wenn, wie die Fig. 12 und 13 zeigen, ein auf die Fahrzeugge­ schwindigkeit ansprechender Ventilkörper 130 verwendet wird, der einen verjüngten Drosselabschnitt 190 definiert, so daß sich die Querschnittsfläche des Abschnitts 190 bei Verla­ gerung des Ventilkörpers 130 vergrößert, können die in Fig. 14 gezeigten Charakteristiken (Fahrzeuggeschwindigkeits-An­ sprechcharakteristiken) erhalten werden. Auf diese Weise können durch Änderung der Form des Drosselabschnitts 190 will­ kürliche Fahrzeuggeschwindigkeits-Charakteristiken erhalten werden.

Es ist zu beachten, daß bei Verwendung eines Drosselsteuer­ ventils mit Blendenkonstruktion die folgende Beziehung er­ halten wird:

ΔP = ρQb/(2Cd² · d²)

wobei

ρ = Fluiddichte und
Cd = Durchflußmengenkoeffizient.

Wenn der hydraulische Druck im Einlaßkanal F_R nach einer Erhöhung verringert wird oder der Einlaßkanal F_R mit Steuerdruck beauf­ schlagt ist (Druckanstieg), wird die Ventileinrichtung 100 in eine Richtung entgegengesetzt zur obengenannten Richtung betätigt, und auch die Druckdifferenz zwischen den Auslaßkanälen A und B wird umgekehrt.

Nachstehend wird nochmals kurz der Betrieb der Ventileinrichtung 100 beschrieben. Der Kolben 110 wird entsprechend dem erzeugten hydraulischen Druck verlagert, der von der Ser­ volenkung 4 den Druckaufnahmekammern 122L und 122R als Steuerdruck zugeführt wird, wodurch eine Volumenänderung zwischen den Ausgangsdruckkammern 111L und 111R bewirkt wird. Da die Ausgangsdruckkammern 111L und 111R miteinander durch das Drosselsteuerventil 112 in Verbindung stehen, wird zwi­ schen ihnen eine große Druckdifferenz erzeugt, wenn die Verlagerungsrate des Kolbens 110 groß ist. Wenn die Ver­ lagerungsrate des Kolbens 110 jedoch klein ist, ist die zwischen den Ausgangsdruckkammern 111L und 111R erzeugte Druckdifferenz klein. Somit wird der Verlagerungsrate des Kolbens 110 entsprechender hydraulischer Druck den Steuer­ druckzuführkammern 135L und 135R der Hauptventileinrichtung 113 als Druckdifferenz zugeführt. Der Ventilkörper 132 wird nach Maßgabe dieser Druckdifferenz verlagert und der Verlage­ rung des Ventilkörpers 132 entsprechende hydraulische Drücke werden an den Auslaßkanälen A und B geliefert. Ins­ besondere erhöht sich der von der Ventileinrichtung 100 abgegebene hydraulische Druck mit größerer relativer Verlagerung des Ventilkörpers 132 und größer werdender Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks, der die Verlagerungsrate des Kolbens 110 beeinflußt. Ferner nimmt mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit der Drossel­ betrag (die Länge des Drosselabschnitts 190) des Drossel­ steuerventils 112, der als Verlagerungswiderstand für den Kolben 110 dient, ab. Daher ist der von der Ventileinrichtung 100 gelie­ ferte hydraulische Druck um so größer, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Der hydraulische Ausgangsdruck der Ventileinrichtung 100 wird auf die Zylinderkammern 92R und 92L des hinteren Servozylinders 90 aufgebracht und wirkt als Kraft zum Einschlagen der Hinterräder 82L und 82R in Gegenrichtung in bezug auf die Vorderräder 1L und 1R. Es ist zu beachten, daß das Drosselsteuerventil 112 als Differentialelement wirkt. Wenn daher eine Änderung des hydraulischen Drucks von der Ser­ volenkung 4, wie im Fall eines konstantgehaltenen Lenkein­ schlags, auch bei einem Einschlagen der Vorderräder 1L und 1R nicht auftritt, wird der Kolben 110 von der Feder 119 in die Neutrallage zurückgebracht. Somit kehrt auch der Ventilkörper 132 des Drosselsteuerventils 112 in die Neutrallage zu­ rück, und es wird kein hydraulischer Druck erzeugt. Infol­ gedessen wird der hydraulische Ausgangsdruck der Ventileinrichtung 100 annähernd nach Maßgabe einer Einschlaggeschwin­ digkeit des Lenkrads 10 gesteuert.

Die Arbeitsrichtung und der Arbeitsbetrag des hinteren Ser­ vozylinders 90 werden von einer zusammengesetzten Kraft bestimmt, die aus einer Gleichphasenlenkkraft, die vom Gleichphasenlenksteuerventil 90 auf die Druckkammern 97L und 97R aufgebracht wird, und einer Gegenphasenlenkkraft, die von der Ventileinrichtung 100 auf die Zylinderkammern 92R und 92L aufgebracht wird, besteht. Mit anderen Worten werden die Hinterräder 82L und 82R nach Maßgabe des kombinierten Werts der beiden in Gegenrichtung wirkenden Eingangskräfte einge­ schlagen.

Der erste und der zweite Schlitz 33 und 34 des eingangs erwähnten Übersetzungsverhältnis-Wechselmechanismus 14 stehen über Leitungen 140A und 140B mit den Zwischenab­ schnitten der Leitungen 142A und 142B in Verbindung, die an die Auslaßkanäle A und B der Ventileinrichtung 100 ange­ schlossen sind. Von der Ventileinrichtung 100 abgegebener hydrauli­ scher Druck beaufschlagt auch den Übersetzungsverhältnis- Wechselmechanismus 14 in einer solchen Richtung, daß der Lenkeinschlag der Vorderräder 1L und 1R zusätzlich vergrößert wird. Somit steuert die Ventileinrichtung 100 integral das gegenpha­ sige Einschlagen der Hinterräder 82L und 82R und das Voreilungsphasen­ einschlagen (zusätzlicher Lenkvorgang) der Vorderräder 1L und 1R.

Nachstehend wird der Betrieb der gesamten Vierradlenkung mit der oben beschriebenen Anordnung erläutert.

Wenn das Lenkrad 10 beim Geradeausfahren nach rechts einge­ schlagen wird, beaufschlagt hydraulischer Druck vom Servo­ lenkventil die Druckkammer 7R auf der rechten Seite des Zylinders 6 der Servolenkung 4, um das Einschlagen der Vor­ derräder 1L und 1R nach rechts mit einer Hilfskraft zu unterstüzen. In diesem Zustand hat die Druckkammer 7R auf der rechten Seite des Zylinders 6 einen Hochdruckzustand, während sich die Druckkammer 7L auf der linken Seite in einem Niederdruckzustand befindet. Die Drücke in den Druckkammern 7L und 7R werden dem (Gleichphasenlenk-)Steuerventil 98 und der Ventileinrichtung 100 als Steuerdrücke durch die Lei­ tungen 103L und 103R sowie 125L und 125R zugeführt.

Im Steuerventil 98 ist der Druck in der Steuerdruckkammer 228R hoch, und der Druck in der Steuerdruckkammer 228L ist niedrig. Der Schieber 221 wird nach links in Fig. 1 ent­ sprechend dem von der Servolenkung 4 erzeugten hydrauli­ schen Druck verlagert. Somit werden an den Auslaßbohrungen 226L und 226R ein hoher und ein niedriger hydraulischer Druck nach Maßgabe der Verlagerung des Schiebers 221 und der von der Ölpumpe 105 zugeführten Ölmenge erzeugt. Die hydraulischen Drücke beaufschlagen die linke bzw. die rech­ te Druckkammer 97L und 97R des hinteren Servozylinders 90 über die Leitungen 99L und 99R. Daher empfängt die Kol­ benstange 95 des hinteren Servozylinders 90 von der links­ seitigen Druckkammer 97L den hydraulischen Druck zum Ein­ schlagen der Hinterräder 82L und 82R nach rechts (Gleichphasenrich­ tung). Dieser hydraulische Druck entspricht dem von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Druck und der Fahr­ zeuggeschwindigkeit.

In der Ventileinrichtung 100 werden die Drücke in den Druckaufnahme­ kammern 122R und 122L hoch bzw. niedrig nach Maßgabe des von der Servolenkung 4 auf die Einlaßkanäle F_L und F_R durch die Leitungen 125L und 125R aufgebrachten hydraulischen Drucks. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Zu­ stand der Ventileinrichtung 100 selbst wird der Kolben 110 nach links in Fig. 1 nach Maßgabe des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks verlagert. Die Verlagerungsstrecke des Kolbens 110 entspricht der Änderungsrate des von der Servo­ lenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks. Die Ausgangs­ druckkammern 111L und 111R kommunizieren jedoch miteinander über das Drosselsteuerventil 112. Das Drosselsteuerventil 112 dient als Widerstand bei einer Volumenänderung der Aus­ gangsdruckkammern 111L und 111R. Daher wird eine Druckän­ derung, die nach Maßgabe der Volumenänderung der Ausgangs­ druckkammern 111L und 111R auftritt, mit zunehmender Ver­ lagerungsstrecke des Kolbens 110 größer (die Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks wird größer), oder der Drosselbetrag wird größer (die Länge des Drosselabschnitts 190 ist größer, d. h. die Fahrzeug­ geschwindigkeit ist niedriger). Der Ventilkörper 132 der Hauptventileinrichtung 113 wird nach Maßgabe der Druckdifferenz zwi­ schen den Ausgangsdruckkammern 111L und 111R, die aufgrund der Druckänderung auftritt, verlagert. Da die von der Pumpe 143 zugeführte Ölmenge konstant ist, erzeugt die Hauptventileinrichtung 113 hydraulischen Druck, der nur der Verlage­ rung des Ventilkörpers 132 entspricht. Die Drücke an den Ausgangskanälen A und B sind jeweils hoch und niedrig vorgegeben. Die hydraulischen Drücke beaufschlagen die Zy­ linderkammern 92R und 92L des hinteren Servozylinders 90 durch die Leitungen 142A bzw. 142B. Daher empfängt die Kolbenstange 95 des hinteren Servozylinders 90 aus der Zy­ linderkammer 92R auf der rechten Seite den hydraulischen Druck zum Einschlagen der Hinterräder 82L und 82R nach links (Gegen­ phasenrichtung). Je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit oder je größer die Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks, um so höher ist der Öldruck zum Einschlagen der Hinterräder 82L und 82R in Gegenphasenrichtung. Es ist zu beachten, daß die Beziehung zwischen dem Eingangs­ steuerdruck und dem von der Ventileinrichtung 100 erzeugten Öldruck in Fig. 15 gezeigt ist.

Im hinteren Servozylinder 90 werden der hydraulische Druck, der auf die Druckkammer 97L zum Einschlagen der Hinterräder 82L und 82R nach rechts (Gleichphasenrichtung) wirkt, und der hyrauli­ sche Druck, der auf die Zylinderkammer 92R zum Einschlagen der Hinterräder 82L und 82R nach links (Gegenphasenrichtung) wirkt, auf die Kolbenstange 95 in entgegengesetzten Richtungen aufge­ bracht. Somit wird der Betrieb der Kolbenstange 95 durch die kombinierte Kraft der beiden hydraulischen Drücke be­ stimmt. Inbesondere zeigt Fig. 16 eine Beziehung zwischen einer Gleichphasenlenkkraft, die entsprechend dem von der Servolenkung 4 erzeugten Öldruck erzeugt wird, und einer Gegenphasenlenkkraft, die entsprechend einer Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten Öldrucks erzeugt wird. Wenn beide Lenkkräfte miteinander synthetisiert sind, wird ein Lenkeinschlag jedes Hinterrads 82L und 82R mit den Charakteristiken nach Fig. 17 erhalten.

Wenn der von der Servolenkung 4 erzeugte hydraulische Druck höher wird, etwa wenn das Lenkrad 10 aus seiner Neutrallage eingeschlagen wird, nimmt der Lenkeinschlag der Hinterräder 82L und 82R in Gleichphasenrichtung, der aufgrund der Erhöhung des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks zum Anstei­ gen tendiert, entsprechend der Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks ab. Im wesent­ lichen werden die Hinterräder 82L und 82R beim Beginn des Einschlagens der Vorderräder 1L und 1R vorübergehend in Gegenphasenrichtung und anschließend in Gleichphasenrichtung eingeschlagen. Je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit, um so niedriger ist die Gegenphasenlenkkraft. Ein Lenkeinschlag in Gegenphasenrich­ tung beim Beginn des Lenkvorgangs wird mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit verringert, und ein Lenkeinschlag in Gleichphasenrichtung wird vergrößert. Wenn dagegen die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, wird die Gleichphasen­ lenkkraft verringert, und die Gegenphasenlenkkraft wird erhöht. Daher wird ein Lenkeinschlag in Gegenphasenrichtung beim Beginn des Lenkbetriebs vergrößert, und ein Lenkein­ schlag in Gleichphasenrichtung wird vermindert.

Der von der Servolenkung 4 erzeugte hydraulische Druck ändert sich nicht, wenn z. B. die Ventileinrichtung 100 keinen hydraulischen Druck erzeugt. Daher werden die Hinterräder 82L und 82R in Gleichpha­ senrichtung um einen Winkel eingeschlagen, der dem von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Druck entspricht.

Wenn der von der Servolenkung 4 erzeugte hydraulische Druck abnimmt, wenn etwa das Lenkrad 10 aus einer eingeschlagenen Stellung in die Neutrallage zurückgebracht wird, werden die hydraulischen Ausgangsdrücke der Ventileinrichtung 100 umge­ kehrt. Daher wird der Lenkeinschlag der Hinterräder 82L und 82R in Gleichphasenrichtung, der aufgrund der Verringerung des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks abnimmt, nach Maßgabe der Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks vergrößert.

Der von der Ventileinrichtung 100 gelieferte hydraulische Druck be­ aufschlagt den hinteren Servozylinder 90, wie oben be­ schrieben, um den Lenkeinschlag der Hinterräder 82L und 82R in Gegen­ phasenrichtung zu korrigieren. Ferner beaufschlagt dieser hydraulische Druck den Übersetzungsverhältnis-Wechselme­ chanismus 14 durch die Leitungen 150A und 150B. Hoher hydraulischer Druck, der am Auslaßkanal A der Ventileinrichtung 100 beim Rechtseinschlagen des Lenkrads 10 erzeugt wird, wird in den ersten Schlitz 33 durch die Ölleitung 150A eingeführt und beaufschlagt die Druckkammer 24 des ersten Läufers 18. Die Druckkammer 25 des zweiten Läufers 20 kommuniziert mit dem Ausgangskanal B der Ventileinrichtung 100 durch die Leitung 150B und hat daher einen Nieder­ druckzustand. Der erste Kolben 22 wird von dem der Druck­ kammer 24 zugeführten hydraulischen Druck ausgefahren, und zwischen dem ersten und dem zweiten Läufer 18 und 20 findet eine relative Verlagerung statt. Der zweite Kolben 23 wird in die in einem Niederdruckzustand befindliche Druckkammer gezogen. In diesem Zustand wird die zweite Lenkspindel 13 weiter im Uhrzeigersinn in bezug auf die erste Lenkspindel 12 gedreht, die aufgrund eines Eingangswerts vom Lenkrad im Uhrzeigersinn nach rechts gedreht wird, so daß die zweite Lenkspindel 13 um einen größeren Winkel als der Einschlag­ winkel des Lenkrads 10 gedreht wird. Daher wird eine äqui­ valente Lenkgetriebeübersetzung geändert, um eine Phasen­ voreilungsregelung zur Vergrößerung des Lenkeinschlags der Vorderräder 1L und 1R entsprechend der Änderungsrate des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks zu erreichen. Die Ventileinrichtung 100 erzeugt nur dann hydraulischen Druck, wenn sich der von der Servolenkung 4 erzeugte hydraulische Druck ändert. Daher wird, wie Fig. 18 zeigt, die oben be­ schriebene Phasenvoreilungsregelung nur ausgeführt, wenn das Lenkrad 10 eingeschlagen wird, und wird unterbrochen, wenn das Lenkrad 10 unter einem bestimmten Winkel gehalten wird. Wenn der von der Servolenkung 4 erzeugte hydraulische Druck abnimmt, wenn etwa das Lenkrad 10 in die Neutrallage zurück­ gedreht wird, werden die von der Ventileinrichtung 100 abgegebenen hydraulischen Drücke umgekehrt. Daher nimmt der Lenkein­ schlag der Vorderräder 1L und 1R entsprechend der Änderungsrate des von der Servolenkung erzeugten hydraulischen Drucks ab.

Bei der Vierradlenkung gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel wird die Gleichphasenlenksteuerung für die Hinterräder 82L und 82R nach Maßgabe des von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks ausgeführt, der im wesentlichen der Lenkkraft des Lenkrads 10 entspricht. Die Gegenphasenlenksteuerung der Hin­ terräder 82L und 82R und die Phasenvoreilungsregelung der Vorderräder 1L und 1R wird entsprechend der Änderungsrate des von der Servolen­ kung 4 erzeugten hydraulischen Drucks ausgeführt, der im we­ sentlichen der Einschlaggeschwindigkeit des Lenkrads 10 ent­ spricht. Daher können sowohl das Gier-Ansprechverhalten als auch das Querbeschleunigungs-Ansprechverhalten des Fahr­ zeugs verbessert werden, so daß in effektiver Weise und gleichzeitig eine ausgezeichnete Lenkreaktion und sehr gute Fahrstabilität erhalten werden. Ein schwerkraftbedingter Schlupf-Winkel beim Umlenken aus einer Richtung in die andere wird außerdem Null angenähert, und das Kurvenfahr­ gefühl wird effektiv verbessert. Ferner können hohe Zuver­ lässigkeit und Dauerhaftigkeit erzielt werden, da sämtliche Betriebsvorgänge der genannten Vierradlenkung unter Anwen­ dung von hydraulischen Drücken gesteuert werden.

Insbesondere kann bei der Ventileinrichtung 100 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel der von der Hauptventileinrichtung 113 zu erzeugende hydraulische Druck nach Maßgabe einer Änderungsrate eines ersten Steuerdrucks (eines von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Drucks) und eines zweiten Steuerdrucks (eines der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden hydraulischen Drucks) gesteuert werden. Wenn daher eine Differentialre­ gelung und eine umgekehrte Proportionalregelung (oder Pro­ portionalregelung) in bezug auf die beiden Steuerdrücke ausgeführt wird, kann eine komplexe und hochgenaue Öldruck­ einstellung wirksam realisiert werden.

Bei der Ventileinrichtung 100 wird der Kolben 110 durch den von der Servolenkung 4 erzeugten hydraulischen Druck, der als Steuerdruck zugeführt wird, verlagert, und der Betrieb des Hauptventils 113 wird durch den hydraulischen Druck ge­ steuert, der in den Ausgangsdruckkammern 111L und 111R erzeugt wird, deren Volumina sich nach Maßgabe der Verla­ gerung des Kolbens 110 ändern. Daher kann der Steuerdruck ohne nachteilige Beeinflussung der Servolenkung 4 erhalten werden, und der Freiheitsgrad hinsichtlich der Auslegung der Lagebeziehung zwischen dem Kolben 110 und der Haupt­ ventileinrichtung 113 kann vergrößert werden.

Durch Ändern der Querschnitte der Druckaufnahme- und Aus­ gangsdruckkammern, der Vorspannung und der Federkonstanten jeder Feder oder der Form des Drosselabschnitts können die verschiedensten Charakteristiken erhalten werden. Da der Kolbenabschnitt, der Drosselabschnitt und der Ventilkörper­ abschnitt jeweils unabhängig angeordnet sind, kann die Einstellung jedes Abschnitts separat erfolgen, so daß effektiv eine gute Abstimmung erzielbar ist. Ferner sind diese Abschnitte jeweils unabhängig angeordnet, so daß eine gute Bearbeitung und Montage der Teile ermöglicht wird.

Claims (9)

1. Steuerventil, umfassend

• - eine Ventileinrichtung (100) mit einem Zylinder (117) und einem darin angeordneten Kolben (110), der im Zylinder (117) eine erste und eine zweite Druckaufnahmekammer (122L, 122R) bildet,
• - ein mit der Ventileinrichtung (100) kommunizierendes Drosselsteuerventil (112) mit einem Ventilkörper (130) und Einlaßkanälen (Rv, Pv), und
• - eine mit dem Drosselsteuerventil (112) kommunizierende Hauptventileinrichtung (113) mit einem Ventilkörper (132), einem Einlaßkanal (P) zum Empfang von hydraulischem Druck aus einer Pumpe (143) sowie Auslaßkanälen (A, B) zur Abgabe von hydraulischem Druck, wobei der Ventilkörper (132) zwischen den Einlaß- (P) und Auslaßkanälen (A, B) angeordnet ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß die erste und die zweite Druckaufnahmekammer (122L, 122R) der Ventileinrichtung (100) zur Aufnahme von Steuerdruck aus einer Servolenkung (4) vorgesehen sind, wobei der Kolben (110) nach Maßgabe des die Druckaufnahmekammern (122L, 122R) beaufschlagenden Steuerdrucks verschiebbar ist, um das Volumen der ersten Druckaufnahmekammer (122L) zu vergrößern und das Volumen der zweiten Druckaufnahmekammer (122R) zu verkleinern, und umgekehrt,
• - daß die Ventileinrichtung (100) eine erste und eine zweite Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) aufweist, deren Volumina sich nach Maßgabe der Verlagerung des Kolbens (110) ändern,
• - daß das Drosselsteuerventil (112) die Änderungsrate der Volumina der ersten und der zweiten Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) bestimmt und hierzu mit den Ausgangsdruckkammern (111L, 111R) über Verbindungsleitungen (128L, 128R) angeschlossen ist, und
• - daß die Auslaßkanäle (A, B) der Hauptventileinrichtung (113) zur Abgabe von hydraulischem Druck mit einem Servozylinder (90) kommunizieren, wobei der Ventilkörper (132) nach Maßgabe der Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) verlagerbar ist zur Steuerung des von den Auslaßkanälen (A, B) abgegebenen Hydraulikdrucks entsprechend der Stellung des Ventilkörpers (132).

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) der Ventileinrichtung (100) über das Drosselsteuerventil (112) mit Steuerdruckzuführkammern (135L, 135R) zur Beaufschlagung des Ventilkörpers (132) kommunizieren.

3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) der Ventileinrichtung (100) und die diesen zugeordneten Verbindungsleitungen (128L, 128R) des Drosselsteuerventils (112) über Kammern (129L, 129R) des Drosselsteuerventils (112) und Verbindungsleitungen (136L, 136R) mit den Steuerdruckzuführkammern (135L, 135R) verbunden sind.

4. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (130) des Drosselsteuerventils (112) einen Drosselabschnitt (190) aufweist, der zwischen den Kammern (129L, 129R) gebildet ist, um einen Drosselbetrag zwischen den Kammern (129L, 129R) entsprechend der Verlagerung des Ventilkörpers (130) zu bestimmen.

5. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselsteuerventil (112) Druckkammern (173R, 173P) aufweist, die beiden Seiten des Ventilkörpers (130) zugeordnet sind und Steuerdruck über die damit in Verbindung stehenden Eingangskanäle (Rv, Pv) empfangen, und daß der Ventilkörper (130) nach Maßgabe des den Druckkammern (173R, 173P) zugeführten Steuerdrucks verlagerbar ist.

6. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (110) der Ventileinrichtung (100) und der Ventilkörper (132) der Hauptventileinrichtung (113) so angeordnet sind, daß sie in zueinander parallele Richtungen bewegbar sind, und daß ein gemeinsames Ventilgehäuse (116) vorgesehen ist, daß die erste Ventileinrichtung (100), das Drosselsteuerventil (112) und die Hauptventileinrichtung (113) aufnimmt.

7. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (110) der Ventileinrichtung (100) so ausgelegt ist, daß er durch den auf die erste Druckaufnahmekammer (122L) wirkenden Steuerdruck in eine erste Richtung und durch den auf die zweite Druckaufnahmekammer (122R) wirkenden Steuerdruck in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung verlagerbar ist.

8. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruckzuführkammern (135L, 135R) der Hauptventileinrichtung (113) auf beiden Seiten des Ventilkörpers (132) definiert sind und mit der ersten bzw. der zweiten Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) der Ventileinrichtung (100) kommunizieren, wobei der Ventilkörper (132) nach Maßgabe einer Druckdifferenz zwischen diesen Steuerdruckkammern (135L, 135R) verlagerbar ist.

9. Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ausgangsdruckkammer (111L, 111R) mit Leitungen (147L, 147R) über Absperrorgane (148L, 148R) kommunizieren.