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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lenkventilvorrichtung,
um eine Abweichung zwischen einem Lenkrad und gelenkten Rädern eines Motorfahrzeugs
zu korrigieren.
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Eine
Servolenkvorrichtung
90, die angeordnet ist, um beim Drehen
der gelenkten Räder
34 in Erwiderung
auf den Drehvorgang des Lenkrads
4 zu unterstützen, wie
es in
3 gezeigt ist, ist in der Technik bekannt (siehe
Dokument
EP 0 872 405
A ). Die Servolenkvorrichtung
90, die einen Hydrauliksteuerungsschaltkreis
hat, in dem es eine Hydraulikquelle, wie z. B. eine Pumpe
2 und
einen Tank
21, ein Servolenkventil
91, das mit
der Quelle verbunden ist, und einen Servolenkzylinder (hiernach
als SL-Zylinder)
3 gibt, der durch Schläuche
911,
912 mit
dem Ventil
91 verbunden ist, ist in Betrieb, um gelenkte Räder
34 nach
links und rechts zu drehen. In Erwiderung auf einen Drehvorgang
des Lenkrads
4 verteilt das Lenkventil
91 Fluid
von der Quelle zu entweder einer rechten oder linken Kammer des
SL-Zylinders
3 und führt
Fluid von der anderen Kammer zu der Quelle entsprechend der Drehrichtung
41 des
Lenkrads
4 zurück.
Der SL-Zylinder bzw. Servolenkzylinder dreht dann die gelenkten
Räder
34 in
die Richtung
31, die der Fluidverteilung entspricht.
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Das
Lenkrad
4 hat einen Knauf
43 an diesem, durch
den eine Betätigungsperson
den Lenkwinkel des Rads
4 bestimmen kann, was den Winkel der
gelenkten Räder
34 widerspiegelt.
Jedoch gibt es eine Situation, in der der Knauf
43 den
Winkel der gelenkten Räder
34 inkorrekt
angibt; das ist dann, wenn es eine Abweichung in den relativen Winkelpositionen
des Lenkrads
4 und der gelenkten Räder
34 aufgrund eines
Auslaufens von Hydraulikflüssigkeit
aus dem Schaltkreis gibt. Um die Hydraulikflüssigkeit wieder aufzufüllen, hat
der Hydraulikschaltkreis ferner ein Korrekturventil
92 zwischen
dem Lenkventil
91 und dem Servolenkzylinder
3.
Das Korrekturventil
92 schließt die Schläuche
911,
912 kurz,
wie in den Dokumenten
JP
3-030544 B ,
JP 4-024270 B und
JP 7-005364 Y offenbart
ist. Ein Steuergerät
5 und
Sensoren
32,
42 sind ferner zum Erfassen von Winkeln von
einem von den gelenkten Rädern
34 bzw.
dem Lenkrad
4 vorgesehen. Das Steuergerät
5 steuert das Ventil
92,
um basierend auf Signalen von den Sensoren
32,
42 geöffnet und
geschlossen zu werden, welche anzeigen, ob es eine Abweichung in
der Positionsbeziehung zwischen dem Lenkrad
4 und den gelenkten
Rädern
34 gibt.
Entsprechend wird die Knaufposition des Lenkrads
4 durch
die Öffnungs- und
Schließsteuerung
des Korrekturventils
92 korrigiert.
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Jedoch
hat die konventionelle Servolenkvorrichtung 90 mehrere
Nachteile. Erstens sind das Servolenkventil 91 und das
Korrekturventil 92 in den jeweiligen Gehäusen 93, 94 angeordnet,
die entfernt voneinander angeordnet sind. Dieser Aufbau ist umständlich,
da getrennte Teile in dem begrenzten Raum platziert werden müssen. Zweitens
werden Leitungen, wie z. B. ein Schlauch, zwischen dem Servolenkventil 91 und
dem Korrekturventil 92 benötigt. Die Einbeziehung solcher
Leitungen erhöht
Herstellungskosten und eine Zusammenbauzeit.
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Dokument
DE 4 438 359 A offenbart
eine Servolenkvorrichtung mit einem Hauptventil und einem Umgehungsventil,
das sich entweder stromaufwärts
oder stromabwärts
von dem Hauptventil befindet. Das Umgehungsventil öffnet einen
dazugehörigen
Umgehungsdurchgang, falls Kräfte,
die auf den Ventilkörper
des Umgehungsventils aufgrund einer Querbeschleunigung eines Fahrzeugs
wirken, den Ventilkörper
aus seiner neutralen Position auslenken. Das Umgehungsventil und
der zugeordnete Umgehungsdurchgang können räumlich in dem Hauptventil integriert
sein.
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Eine
Lenkventilvorrichtung mit dem Merkmal, das in dem Oberbegriff des
Patentanspruchs zusammengefasst ist, ist aus einem Dokument
EP 0 872 405 A bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenkventilvorrichtung
vorzusehen, die derart entworfen ist, dass der für die Vorrichtung notwendige
Raum in dem Fahrzeug verringert ist, und dass auch die Kosten und
Zeit zur Herstellung der Vorrichtung verringert werden.
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Gemäß der Erfindung
wird diese Aufgabe durch die in dem Patentanspruch definierte Lenkventilvorrichtung
erreicht.
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Der
bemerkenswerteste Punkt der vorliegenden Erfindung ist, dass das
Hauptventil, der Verbindungsdurchgang, der Anschlussdurchgang, das
Korrekturventil und das Entlastungsventil zusammen in dem Gehäuse angeordnet
sind.
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Der
Betrieb und die Wirkung der vorliegenden Erfindung werden nun erläutert.
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Wie
vorangehend erwähnt
ist, hat die Lenkventilvorrichtung ein einheitliches Gehäuse, das
sowohl das Hauptventil als auch das Korrekturventil enthält. Deshalb
steuert die Lenkventilvorrichtung nicht nur Zufuhr und Ablauf der
Hydraulikflüssigkeit, die
auf den Servolenkzylinder mittels des Hauptventils wirkt, sondern öffnet auch
den Verbindungsdurchgang mittels des Korrekturventils, so dass sie
die Vorspannung des Ölvolumens
zwischen dem rechten und linken Auslass auflöst.
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Im
Gegensatz zu der konventionellen Vorrichtung benötigt die Lenkventilvorrichtung
der vorliegenden Erfindung keine Schlauchverbindung zwischen dem
Hauptventil und dem Korrekturventil. Es ist nicht nur offensichtlich,
dass ein Flüssigkeitsleck zwischen
dem Hauptventil und dem Korrekturventil selten vorkommt, sondern
auch dass ein Zusammenbauen der Vorrichtung bzw. Einbauen der Vorrichtung
in das Fahrzeug weniger kompliziert ist. Daher kann sie sowohl einen
Raum für
die Ventilbaugruppe in dem Fahrzeug als auch die Kosten und Zeit
zur Herstellung der Vorrichtung verringern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, die als neu gelten, sind mit
Sorgfalt in den angefügten Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung zusammen mit Aufgaben und Vorteilen von dieser können durch
Bezug auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform
zusammen mit den angefügten
Zeichnungen am besten verstanden werden, in denen:
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1 ein
Beispielsdiagramm ist, das eine Lenkvorrichtung nach einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Aufbau einer Lenkventilvorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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3 ein
Beispielsdiagramm ist, das eine konventionelle Lenkventilvorrichtung
darstellt.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUFÜHRUNGSFORM
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Bezug
nehmend auf die angefügten
Zeichnungen wird eine Ausführungsform
einer Lenkventilvorrichtung 1 in 1 und 2 gezeigt.
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1 zeigt
eine Lenkvorrichtung 10 eines Fahrzeugs, wie z. B. eines
Gabelstaplers. Die Lenkvorrichtung 10 hat ein Lenkrad 4,
das mit der Lenkventilvorrichtung 1 gekoppelt ist, und
gelenkte Räder 34,
um durch das Lenkrad 4 betätigt zu werden. Die gelenkten
Räder 34 sind
mit einem Servolenkzylinder (hiernach ein SL-Zylinder) 3 gekoppelt.
Das Lenkrad 4 hat einen Knauf 43 auf diesem. Der
Knauf 43 zeigt einen Drehwinkel des Lenkrads 4,
der zu einem gelenkten Winkel der gelenkten Räder 34 korrespondiert.
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Die
Lenkventilvorrichtung 1 weist einen hydraulischen Schaltkreis
und einen elektrischen Schaltkreis auf. Der hydraulische Schaltkreis
hat ein Hauptventil 11, das mit einer Pumpe 2 verbunden
ist, und einen Tank 21 als eine Hydraulikquelle. Das Hauptventil 11 hat
einen Zufuhranschluss P, zu dem Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 2 zugeführt wird, und
einen Ablaufanschluss T, von dem die Flüssigkeit zu dem Tank 21 zurückkehrt.
Das Hauptventil 11 hat ferner einen rechten Auslass R und
einen linken Auslass L, die mit dem SL-Zylinder bzw. Servolenkzylinder 3 verbunden
sind.
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Der
SL-Zylinder 3 definiert eine rechte und linke Kammer 3a, 3b in
diesem. Ein Paar von Kolbenstangen, die von der rechten bzw. linken
Kammer 3a, 3b vorragen, stützen jeweils ein gelenktes
Rad 34. Die rechte und linke Kammer 3a, 3b sind
mit dem rechten bzw. linken Auslass R, L des Hauptventils 11 verbunden.
Deshalb drehen die Räder 34 nach
links oder rechts entsprechend der Fluidverteilung von dem Hauptventil 11 zu
der linken oder rechten Kammer 3a, 3b des Zylinders 3.
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Es
gibt einen Verbindungsdurchgang 115 zwischen dem Hauptventil 11 und
dem SL-Zylinder 3, welcher die Kommunikation von Hydraulikflüssigkeit zwischen
Verbindungsleitungen L1, L2 ermöglicht. Der
Durchgang 115 schließt
die Leitungen L1 und L2 kurz.
Ein Korrekturventil 12 ist an dem Verbindungsdurchgang 115 vorgesehen.
Das Korrekturventil 12 öffnet
und schließt
den Durchgang 115.
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In
dem elektrischen Schaltkreis gibt es ein Steuergerät 5,
das an dem Fahrzeug montiert ist, einen Reifensensor 32 zum
Erfassen des gelenkten Winkels von einem der gelenkten Räder 34 und
einen Lenksensor 42 zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads 4.
Das Steuergerät
hat einen Speicher (nicht gezeigt) mit Informationen über eine
Po sitionsbeziehung zwischen den Winkeln des Lenkrads 4 und
dem gelenkten Rad 34. Vorzugsweise hat der Speicher die
Beziehung zwischen dem Winkel des gelenkten Rads 34 und
der entsprechenden Zielposition hinsichtlich des Knaufs 43.
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Das
Steuergerät 5 bestimmt
zuerst die Zielposition des Knaufs 43 basierend auf dem
erfassten Winkel des gelenkten Rads 34 und der Information über die
Positionsbeziehung zwischen den Winkeln des Lenkrads 4 und
des gelenkten Rads 34. Das Steuergerät 5 vergleicht dann
die Zielposition und die erfasste Position des Knaufs 43 und
bestimmt, ob es eine Abweichung zwischen der Zielposition und der erfassten
Position des Knaufs 43 gibt. Wenn solch eine Abweichung
vorgefunden wird, öffnet
das Steuergerät 5 das
Korrekturventil 12 während
einer vorbestimmten Zeitspanne, um die Abweichung zu eliminieren.
Das Fahrzeug hat außerdem
einen Geschwindigkeitssensor 33. Das Steuergerät 5 kann
ein Ausführen
der vorangehenden Steuerung des Korrekturventils 12 anhalten,
wenn ein Signal von dem Geschwindigkeitssensor 33 zeigt,
dass die Geschwindigkeit des Gabelstaplers eine vorbestimmte Geschwindigkeit übersteigt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind das Hauptventil 11 und
das Korrekturventil 12 in einem einheitlichen Gehäuse 110 untergebracht.
Eine Hauptventilkammer 11c ist in dem Gehäuse 110 definiert,
um das Hauptventil 11 zu enthalten. Die Kammer 11c hat
vier Vertiefungen entlang einer inneren Fläche der Kammer 11c.
Die obere und untere Vertiefung 112, 111 sind
jeweils mit dem Ablaufanschluss und Zufuhranschluss T, P verbunden.
Die mittleren Vertiefungen 113, 114 sind jeweils
mit dem rechten und linken Aus lass R, L verbunden. Das Hauptventil 11 hat
einen Drehventilkörper 11a und
an seiner Oberseite einen Eingangsgangabschnitt 11b, der
mit einer Welle (nicht gezeigt) gekoppelt ist, die sich von dem
Lenkrad 4 aus erstreckt. Wenn der Ventilkörper 11a durch das
Rad 4 und die Welle gedreht wird, schaltet der Ventilkörper 11a Flüssigkeitsleitungen
bzw. Fluidleitungen A und B (schematisch gezeigt in 2),
die an dem Körper 11a definiert
sind. Die Leitung A dient zum Verteilen der Flüssigkeit von der Pumpe 2 zu
der rechten Kammer 3a des SL-Zylinders 3 und zum
Zurückführen der
Flüssigkeit
von der linken Kammer 3b zu dem Tank 21, wohingegen
die Leitung B dazu dient, die Flüssigkeit
von der Pumpe 2 zu der linken Kammer 3b des SL-Zylinders 3 zu
verteilen und um die Flüssigkeit
von rechten Kammer 3a zu dem Tank 21 zurückzuführen.
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Eine
Korrekturventilkammer 12d ist in dem gleichen Gehäuse 110 definiert,
um das Korrekturventil 12 unterzubringen. Die Kammer 12d ist
mittels Durchgängen 113a und 114a mit
beiden mittleren Vertiefungen 113 und 114 verbunden.
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Das
Korrekturventil 12 ist ein elektromagnetisches Ventil mit
einem Solenoid 12a. Das Ventil 12 hat ferner ein
Ventilgehäuse 12b,
das in die Kammer 12d passt, und ein bewegbares Bauteil 12c.
Das Gehäuse 12b hat
einen Durchgang 12e in diesem. Das bewegbare Bauteil 12c hat
eine Kugel 12f, die an der Oberseite des Bauteils 12c befestigt
ist, um durch den Solenoid 12a hin und her bewegt zu werden.
Die Kugel 12f kann den Durchgang 12e entsprechend dem
Solenoid 12a öffnen
und schließen.
Die Durchgänge 113a, 114a und 12e bilden
den Verbindungsdurchgang 115.
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Ein
Entlastungsventil 15 ist in einer Entlastungsventilkammer 15e vorgesehen,
die in dem Gehäuse 110 definiert
ist. Das Ventil 15 hat ein Gehäuse 15a, das an die
Kammer 15e angepasst ist, einen spulenartigen Ventilkörper 15b,
der gleitbar in dem Gehäuse 15a ist,
eine Kappe 15d, die in die Kammer 15e geschraubt
ist, und eine Feder 15c in einem Federraum, der zwischen
dem Körper 15b und
der Kappe 15d definiert ist. Der Körper 15b hat einen
Halsabschnitt, der einen Raum zwischen dem Gehäuse 15a und dem Körper 15b definiert.
Dieser Raum formt einen Anschlussdurchgang, der mit sowohl dem Zufuhranschluss
P als auch der unteren Vertiefung 111 des Gehäuses 110 in
Verbindung steht, so dass die Flüssigkeit
von der Pumpe 2 durch den Raum des Entlastungsventils 15 zu
der unteren Vertiefung 111 zugeführt wird. Der Federraum ist
mit sowohl dem Ablaufanschluss T als auch der oberen Vertiefung 112 des
Gehäuses 110 verbunden,
so dass die Flüssigkeit
von dem SL-Zylinder 3 durch den Federraum zu dem Tank 21 zurückkehrt.
Die Federkraft ist derart eingestellt, dass der Ventilkörper 15b den
Raum von dem Federraum trennt, bis ein Flüssigkeitsdruck von der Pumpe 2 einen
vorbestimmten Wert übersteigt.
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Der
Betrieb der vorangehenden Lenkventilvorrichtung 1 wird
nun wie folgt erklärt.
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Wenn
eine Drehung des Lenkrads 4 mittels der Lenkwelle an das
Hauptventil 11 übertragen
wird, wählt
das Ventil 11 den rechten Auslass R oder den linken Auslass
L in Erwiderung auf die Drehrichtung des Lenkrads 4. Die
Flüssigkeit
von der Pumpe 2 wird dann zu der rechten oder linken Kammer 3a, 3b des
SL-Zylinders 3 zugeführt,
so dass die gelenkten Räder 34 in
der gleichen Richtung wie das Lenkrad 4 drehen.
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Die
Sensoren 42, 32 erfassen die Drehwinkel des Lenkrads 4 bzw.
der gelenkten Räder 34 und
geben die entsprechenden Signale an das Steuergerät 5 aus.
Der Sensor 33 erfasst die Geschwindigkeit des Gabelstaplers
und gibt sein Signal an das Steuergerät 5 aus. Das Steuergerät 5,
in dem eine vorbestimmte Beziehung zwischen der Knaufposition und dem
Winkel des gelenkten Rads eingestellt ist, bestimmt eine Zielposition
des Knaufs 43 basierend auf dem Signal von dem Sensor 32 und
der Beziehungsvoreinstellung. Das Steuergerät 5 berechnet irgendeine
Abweichung zwischen der Ziel- und der erfassten Position des Knaufs 43.
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Wenn
ein Flüssigkeitsleck
in dem Hydraulikschaltkreis auftritt, verrutscht die Knaufposition
und zeigt ihre inkorrekte Position an, die nicht dem tatsächlichen
Winkel des gelenkten Rads 34 entspricht. Dann wird die
Abweichung, ein Unterschied zwischen der erfassten Position und
der Zielposition des Knaufs 43, von dem Steuergerät 5 vorgefunden.
Falls die Abweichung über
dem vorbestimmten Wert vorgefunden wird, gibt das Steuergerät 5 ein
Signal an einem bestimmten Zeitpunkt aus, um das Korrekturventil 12 zu öffnen. Das
bewegbare Bauteil 12c und die Kugel 12f des Ventils 12 werden
durch einen Solenoid 12a betätigt und öffnen den Durchgang 12e. Ein Öffnen des
Durchgangs 12e ermöglicht
eine Flüssigkeitsströmung zwischen
dem rechten Auslass R und dem linken Auslass L durch die Durchgänge 113a, 12e und 114a,
wodurch die Knaufposition auf ihre Zielposition hin korrigiert wird.
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In
der Praxis öffnet
das Steuergerät 5 das Korrekturventil 12,
wenn sich das Lenkrad 4 in eine Richtung dreht, so dass
der Knauf 43 nahe der Zielposition kommt, die das Steuergerät 5 berechnet.
Ein Öffnen
des Ventils 12 ergibt einen Kurzschluss zwischen dem rechten
Auslass R und dem linken Auslass L, so dass Hydraulikflüssigkeit
von einem der Auslässe
R oder L zu dem anderen strömt.
D. h., der SL-Zylinder 3 reagiert nicht auf das Lenkrad 4 während einer
Zeitdauer, die sich das Korrekturventil 12 öffnet, trotz
einer Drehung des Lenkrads 4. Wenn das Steuergerät 5 befindet,
dass der Knauf 43 die Zielposition basierend auf dem erfassten
Winkel des gelenkten Rads 34 erreicht, befiehlt das Steuergerät 5 dem
Korrekturventil 12 geschlossen zu werden. Danach wird der
SL-Zylinder 3 für
das Lenkrad 4 ansprechbar in einem Zustand, in dem die
Abweichung zwischen der Zielposition und einer tatsächlichen
Position des Knaufs 43 eliminiert ist.
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Andererseits,
falls sich das Lenkrad 4 in eine entgegengesetzte Richtung
dreht, dass der Knauf 43 weit von der Zielposition weg
geht, würde
es für
den Knauf 43 zu lange dauern, das Ziel zu erreichen. In dieser
Situation bleibt das Korrekturventil 12 geschlossen, selbst
wenn die Abweichung existiert, und der SL-Zylinder reagiert auf
das Lenkrad 4 mit der fortlaufenden Abweichung.
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Darüber hinaus,
wenn der Geschwindigkeitssensor 33 die Fahrgeschwindigkeit
des Gabelstaplers erfasst, die einen vorbestimmten Wert übersteigt, öffnet das
Steuergerät 5 das
Korrekturventil 12 nicht, selbst wenn die Abweichung vorgefunden
wird. Darüber
hinaus öffnet
das Steuergerät 5 das
Korrekturventil 12 nicht, wenn die Drehgeschwindig keit
des Lenkrads 4 zu schnell ist, oder wenn der Winkel der gelenkten
Räder 34 zu
groß ist.
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Wie
vorangehend erwähnt,
schlägt
die vorliegende Erfindung eine Lenkventilvorrichtung vor, die Platz
sparen kann und die Kosten und Zusammenbauzeit für ein Herstellen der Lenkventilvorrichtung
reduziert.
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Die
vorangehend erörterte
vorliegende Ausführungsform
soll als illustrativ und nicht beschränkend betrachtet werden und
die Erfindung ist nicht auf die hierin gegebenen Details beschränkt, sondern
kann innerhalb der Bedingungen des Patentspruchs modifiziert werden.