DE68913434T2 - Hydraulische Hilfskraftlenkeinrichtung. - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkvorrichtung, deren Lenkunterstützungskraftquelle ein hydraulischer Antrieb ist, und insbesondere eine Servolenkvorrichtung mit einer Hydraulikdruckreaktionsvorrichtung, die die Steuertätigkeit eines Hydrauliksteuerventils zum Steuern des dem hydraulischen Antrieb zugeführten Hydraulikdrucks einschränkt.
Beschreibung des Standes des Technik
• Eine hydraulische Servolenkvorrichtung, deren Lenkunterstützungskraftquelle ein hydraulischer Antrieb wie zum Beispiel ein in einem Lenkmechanismus vorgesehener Hydraulikzylinder ist, weist folgenden Aufbau auf. Wenn eine mit einem Lenkrad verbundene Eingangswelle und eine betriebsmäßig mit einem lenkbaren Vorderrad verbundene Ausgangswelle in koaxialer Linie durch eine Torsionsstange miteinander verbunden sind und ein Lenkdrehmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird, wird entsprechend der mit diesem Fall einhergehenden Torsion der Torsionsstange eine relative Winkelverschiebung zwischen den beiden Wellen erzeugt. Darüber hinaus ist in dem genannten Verbindungsbereich ein hydraulisches Steuerventil vorgesehen, das ein zylindrisches Gehäuse, das formschlüssig mit einer der Wellen dreht, und einen Ventilkörper aufweist, der koaxial in dem Gehäuse eingesetzt ist und formschlüssig mit der anderen Welle dreht. Der dem hydraulischen Antrieb zugeführte Hydraulikdruck wird durch Betätigung des hydraulischen Steuerventils entsprechend der Richtung und der Größe des Lenkdrehmomnents gesteuert, wodurch eine Lenkunterstützungskraft erzielt wird.
• Es ist bekannt, daß die Größe der zum Lenken erforderlichen Kraft der Größe der Reaktionskraft entspricht, die von der Straßenoberfläche aus auf ein lenkbares vorderrad einwirkt, und daß die Größe der Reaktionskraft der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Andererseits ist bei der genannten Servolenkvorrichtung das entsprechende Verhältnis zwischen dem auf das Lenkrad ausgeübten Lenkdrehmoment und der durch das hydraulische Stellglied erzeugten Lenkunterstützungskraft lediglich durch die Torsionscharakteristiken der Torsionsstange bestimmt.
• Wenn diese Torsionsstange im Hinblick auf eine große Reaktionskraft bei angehaltenem oder langsam fahrendem Fahrzeug gewählt ist, besteht das Problem, daß das Lenken bei hoher Geschwindigkeit bereits durch geringe auf das Lenkrad einwirkende Lenkkräfte erfolgen kann, was zu einer Verschlechterung der Stabilität des Geradeausfahrens führt. Ist die Torsionsstange im Gegensatz hierzu im Hinblick auf hohe Geschwindigkeiten gewählt, besteht das Problem, daß keine ausreichende Lenkunterstützungskraft im angehaltenen Zustand und bei langsamer Fahrt des Fahrzeugs erreicht werden kann.
• Zur Lösung der genannten Probleme wurde eine Servolenkvorrichtung geschaffen, die im Verbindungsbereich zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle mit einem Hydraulikdruckreaktionsteil versehen ist, wobei das hydraulische Steuerventil parallel dazu vorgesehen ist. Durch das hydraulische Reaktionsteil wird zwischen beide Wellen eine Hydraulikdruckreaktion, die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit variabel ist, aufgebracht, wodurch der durch die relative winkelverschiebung beider Wellen bewirkte Steuervorgang des hydraulischen Steuerventils bei hohen Geschwindigkeiten durch große Kräfte und bei niedrigen Geschwindigkeiten durch geringe Kräfte eingeschränkt wird. Eine solche Vorrichtung ist in US-A-4 434 866 beschrieben und entspricht dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Fig. 1 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung wesentlicher Teile eines weiteren Beispiels eines herkömmlichen Hydraulikdruckreaktionsteils. Das Hydraulikdruckreaktionsteil ist in einem zylindrischen Gehäuse 10 vorgesehen, das sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangswelle in ihrem verbindungsbereich stützt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 30 ein zylindrisches Teil, das derart angeordnet ist, daß es koaxial beispielsweise mit dem Ende des Verbindungsbereichs der Abtriebswelle verbindbar ist, wobei das zylindrische Teil drehbar in dem Gehäuse 10 eingesetzt ist. Zwischen dem zylindrischen Teil 30 und der Innenumfangsfläche des Gehäuses 10 ist eine Reaktionskammer 33 als Ringraum mit geeigneter Breite in axialer Richtung ausgebildet. In dem zylindrischen Teil 30 ist ein Teil der Eingangswelle 2 lose eingesetzt und auf der Außenumfangsfläche dieses Teils sind in gleichmäßigen Abständen voneinander mehrere in Umfangsrichtung angeordnete konkave Bereiche 22, 22... ausgebildet. Darüber hinaus sind in dem zylindrischen Teil 30 dieses radial durchsetzende Durchgangslöcher 31, 31 in nahezu gleichem Abstand voneinander in Umfangsrichtung an Positionen ausgebildet, die den jeweiligen konkaven Bereichen 22, 22... entsprechen. In diese Durchgangslöcher 31, 31... sind jeweilige Kolben 32, 32... in Längsrichtung gleitend verschiebbar eingesetzt. Die Kolben 32, 32... sind an ihren inneren Enden jeweils mit halbkugelförmigen konvexen Bereichen versehen, die in die konkaven Bereiche 22, 22 ... eingreifen, welche, wie in der Figur gezeigt, im Außenumfang der Eingangswelle 2 ausgebildet sind.
• In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Torsionsstange, die die Eingangswelle 2 mit der Ausgangswelle verbindet. Wenn auf das Lenkrad ein Lenkdrehmoment aufgebracht wird, kann eine mit der Torsion der Torsionsstange 4 einhergehende relative Winkelverschiebung zwischen der mit dem Lenkrad verbundenen Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle, deren Rotation durch die von der Straßenoberfläche auf das lenkbare vorderrad ausgeübte Reaktionskraft eingeschränkt ist, erzeugt werden. Wie bereits erwähnt, wird der für die Lenkunterstützung dem hydraulischen Antrieb gelieferte Hydraulikdruck durch die Operation des (nicht dargestellten) hydraulischen Steuerventils, das in dem verbindungsbereich beider Wellen parallel zum hydraulischen Reaktionsteil angeordnet ist, entsprechend der relativen Winkelverschiebung gesteuert.
• Die Kolben 32, 32... am hydraulischen Reaktionsteil werden durch auf die äußeren Endflächen der Kolben 32, 32 wirkenden Hydraulikdruck in der Reaktionskammer 33 radial nach innen gedrückt, wodurch die inneren Endbereiche in Eingriff mit den konkaven Bereichen 22, 22... auf dem Außenumfang der Eingangswelle 2 gebracht werden. Dadurch wird die relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 2 und dem zylindrischen Teil 30, das ein Teil der Ausgangswelle ist, durch eine dem Hydraulikdruck entsprechende Kraft eingeschränkt. Daher scheint es als ob eine dem Hydraulikdruck entsprechende Reaktionskraft auf die Ausgangswelle wirkt. Bis das über das Lenkrad auf die Eingangswelle 2 aufgebrachte Lenkdrehmoment einen Betrag erreicht, der die Kolben 32, 32... gegen den Hydraulikdruck radial nach außen drückt, entsteht keine relative Winkelverschiebung und es erfolgt keine Betätigung des hydraulischen Steuerventils, so daß der hydraulische Antrieb daher keine Lenkunterstützungskraft erzeugt. Durch Einleiten eines entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit steigenden oder fallenden Hydraulikdrucks in die Reaktionskammer 33 wird dem Lenkrad bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten eine geeignete Steifheit verliehen, was zu einer Verbesserung der Stabilität der Geradeausfahrt führt.
• Gleichzeitig wird ebenfalls erreicht, daß eine ausreichende Lenkunterstützungskraft im Haltezustand und bei langsamen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs erzeugt wird, um so eine weitestgehende verringerung der für den Lenkvorgang erforderlichen Kraft zu erzielen.
• Zahlreiche Vorschläge wurden bezüglich Einrichtungen zum Bewirken einer Entsprechung des in die Reaktionskammer 33 eingeleiteten Hydraulikdrucks zu der Fahrzeuggeschwindigkeit gemacht. Bei einer im US-Patent 4 796 715 offenbarten Servolenkvorrichtung ist ein Ölweg, der über ein einstellbares Drosselventil und ein festes Drosselventil mit einem Drucköltank verbunden ist, auf der Lieferseite einer hydraulischen Pumpe zum Erzeugen eines vorbestimmten Hydraulikdrucks vorgesehen. Der Hydraulikdruck in der bitte des Ölwegs zwischen den beiden Drosselventilen wird als der in die Reaktionskaminer 33 eingeleitete Hydraulikdruck verwendet und der Öffnungsgrad des einstellbaren Drosselventils wird entsprechend dem Erkennungsergebnis des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors variiert, wodurch der der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende eingeleitete Hydraulikdruck erhalten wird. In der japanischen Patentveröffentlichung 53-45571 und im japanischen Gebrauchsmuster 60-38219 der Anmelderin der vorliegenden Erfindung, ist offenbart, daß der erzeugte Hydraulikdruck einer hydraulischen Pumpe (in der ersteren veröffentlichung wird eine Zahnradpumpe verwendet, während in der letzteren Veröffentlichung eine Trochoid-Pumpe verwendet wird), die an einer Ausgangswelle eines Getriebes angeordnet ist und mit einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit angetrieben wird, als der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechender Hydraulikdruck direkt in die Reaktionskammer eingeleitet wird.
• Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Korrelation zwischen dem Drehmoment, das auf ein Lenkrad der Servolenkvorrichtung aufgebracht wird, welche mit einem Hydraulikdruckreaktionsteil mit dem zuvor beschriebenen Aufbau versehen ist, und der aufgrund des Drehmoments von dem hydraulischen Antrieb zur Lenkunterstützung erzeugten Lenkunterstützungskraft. Wie in dieser Figur dargestellt wird bei der herkömmlichen Servolenkvorrichtung durch die Wirkung des Hydraulikdruckreaktionsteils das Lenkdrehmoment auf annähernd Null gehalten, bis die Lenkunterstützungskraft eine vorbestimmte Größe erreicht, und danach wird ein schnell zunehmendes Drehmoment erreicht. Ferner ergibt sich das Merkmal, daß ein erhöhter Punkt der Lenkunterstützungskraft sich mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zu der Seite hin verschiebt, auf der das Drehmoment größer ist, da der in die Reaktionskammer 33 eingeleitete Hydraulikdruck in Entsprechung zur Fahrzeuggeschwindigkeit gebracht ist.
• Wenn das tatsächliche Lenkgefühl berücksichtigt werden soll, ist es erwünscht, daß die Steifheit des Lenkrades mit zunehmendem Lenkwinkel zunimmt. Jedoch weist die herkömmliche Servolenkvorrichtung, wie aus Fig. 2 ersichtlich, das Merkmal auf, daß die Lenkunterstützungskraft schnell zunimmt. Das heißt, daß die Steifheit des Lenkrades, nachdem das auf das Lenkrad einwirkende Drehmoment des erhöhten Punkt überschritten hat, annähernd konstant gehalten wird, was zu dem Problem der Erzeugung einer geringfügigen Unverträglichkeit des Lenkgefühls führt. Zur Lösung dieses Problems ist es erforderlich, daß das Lenkdrehmoment nach dem überschreiten des erhöhten Punktes eine relativ langsame Zunahme aufweist. Diese Charakteristik kann realisiert werden, indem der öffnungsgrad des einstellbaren Drosselventils entsprechend dem ermittelten Ergebnis des Lenkwinkels und dem ermittelten Ergebnis der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird, wie für eine Servolenkvorrichtung gemäß US-Patent 4 796 715 offenbart. Jedoch ist der Aufbau einer Steuereinheit zur Durchführung der Veränderung des Öffnungswinkels kompliziert, zudem außer dem Fahrzeugsensor ein Sensor zum Erkennen des Lenkwinkels erforderlich ist, wodurch sich das Problem möglicher Fehlfunktionen in jedem der Teile ergibt.
• Im Vergleich mit der genannten Vorrichtung besteht bei einer Servolenkvorrichtung, die einen von einer (im folgenden als Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe bezeichneten) Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulikdruck verwendet, um einen der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Hydraulikdruck zu erzeugen, nicht das Problem von Fehlfunktionen, jedoch wird die Verwirklichung der genannten erwünschten Eigenschaft als schwierig erachtet.
• Die vorliegende Erfindung dient der Lösung der zuvor genannten Probleme des Standes der Technik und es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Servolenkvorrichtung zu schaffen, die die erwünschte Eigenschaft aufweist, nämlich die Zunahme der Steifheit des Lenkrades bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit und zunehmendem Lenkwinkel.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Zur Lösung der Aufgabe weist die erfindungsgemäße Servolenkvorrichtung auf: ein hydraulisches Steuerventil zum Steuern des dem eine Lenkunterstützungskraft erzeugenden hydraulischen Antrieb entsprechend dem Betrag der Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse entsprechend der Betätigung des Lenkrades zuzuführenden Hydraulikdrucks, eine erste Restriktionseinrichtung zum Aufbringen einer Restriktionskraft gegen die Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, und eine zweite Restriktionseinrichtung zum Aufbringen einer Restriktionskraft gegen die Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse entsprechend ihrer Relativbewegung.
• Dies führt zu einer Veränderung des Hydraulikdrucks in einer Reaktionskammer, die sowohl die Fahrzeuggeschwindigkeit als auch den Lenkwinkel betrifft, und durch die sich die Restriktion der Relativbewegung zwischen Gehäuse und Ventilkörper verändert.
• Die genannten und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, welche zeigen:
• Fig. 1 - einen Querschnitt eines hydraulischen Reaktionsteils einer herkömmlichen Servolenkvorrichtung,
• Fig. 2 - ein Diagramm zur Darstellung der Zunahme der Lenkunterstützungskraft bei der herkömmlichen Servolenkvorrichtung,
• Fig. 3 - einen Längs schnitt zur Darstellung der Hauptteile der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung,
• Fig. 4 - eine teilweise vergrößerte Darstellung eines Teils der Fig. 3 zur Darstellung des Hydraulikdruckreaktionsteils,
• Fig. 5 - einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,
• Fig. 6 - ein Diagramm zur Darstellung der Anstiegscharakteristik der Lenkunterstützungskraft der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung,
• Fig. 7 - einen Querschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydraulikdruckreaktionsteils,
• Fig. 8 - eine längsgeschnittene Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydraulikdruckreaktionsteils, und
• Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
• In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine hohle Eingangswelle, während mit 3 eine Ausgangswelle bezeichnet ist. Diese Wellen sind um die jeweiligen Achsmittelpunkte drehbar in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse 10 gelagert und durch eine Torsionsstange 4, die in den hohlen Bereich der Eingangswelle 2 eingesetzt ist, koaxial miteinander verbunden. Ein Endbereich der Eingangswelle 2, der in geeigneter Weise aus dem Gehäuse 10 ragt, ist mit dem (nicht dargestellten) Lenkrad verbunden, so daß ein auf das Lenkrad ausgeübtes Drehmoment auf den Bereich übertragen werden kann. Darüber hinaus ist die Ausgangswelle 3 betriebsmäßig mit dem (nicht dargestellten) lenkbaren Vorderrad verbunden. so daß ein Lenken entsprechend dem Drehbetrag der Ausgangswelle 3 durchführbar ist. Wie in der Zeichnung dargestellt, erfolgt die Verbindung zum Beispiel bei einem Lenkmechanismus eines Fahrzeugs mit einem Ritzel-/Zahnstangensystem durch das Kämmen eines auf dem Außenumfang der Ausgangswelle 3 ausgebildeten Ritzels 3a mit einer Zahnstange 5. Die Drehung der Ausgangswelle 3 wird durch das Ritzel 3a in eine axial gerichtete Bewegung der Zahnstange 5 umgesetzt und das Lenken erfolgt entsprechend der genannten Bewegung. Ferner ist in der Mitte der Zahnstange 5 ein Hydraulikzylinder S zur Verwendung bei der Lenkunterstützung vorgesehen, der ein hydraulischer Antrieb ist, der aus einem kreisförmigen plattenähnlichen Kolben 5a, der koaxial an der Zahnstange 5 befestigt ist, und einem zylindrischen Gehäuse 5b besteht, das die Zahnstangen 5 auf beiden Seiten einschließlich des Kolbens 5a umschließt, so daß die Zahnstangen 5 über eine vorbestimmte Länge flüssigkeitsdicht abgedichtet sind. Aufgrund der Differenz zwischen den jeweiligen an beide Hydraulikkammern des Hydraulikzylinders S zugeführten Hydraulikdrücken kann die Bewegung der Zahnstange 5, das heißt die zum Lenken erforderliche Kraft unterstützt werden.
• Die Ausgangswelle 3 ist am Endbereich der Seite, auf der sie mit der Eingangswelle 2 verbunden ist, mit einem zylindrischen Bereich 30 versehen, der zum verbinden mit der Eingangswelle 2 koaxial angeordnet ist. Ein geeigneter Teil des Endbereichs des Verbindungsabschnitts der Eingangswelle 2 ist lose in diesen zylindrischen Bereich 30 eingesetzt. Das Hydrauliksteuerventil 6 zum Steuern des dem Hydraulikzylinder S zuzuführenden Hydraulikdrucks besteht aus einem Gehäuse 60 von kurzer zylindrischer Form, das drehbar in das Gehäuse 10 eingesetzt ist, und einem Ventilkörper 61, der an einem Teil der in dieses Gehäuse 60 eingesetzten Eingangswelle 2 ausgebildet ist.
• Das Gehäuse 60 ist auf seiner Innenumfangsfläche mit mehreren axial verlaufenden langen Rillen 62, 62... versehen, die jeweils eine vorbestimmte Breite haben und in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind. Das Gehäuse 60 ist derart ausgebildet, daß es synchron mit der Drehung der Ausgangswelle 3 dreht, da ein Teil der Ausgangswelle mit einem in den zylindrischen Bereich 30 eingetriebenen Drehanschlagstift 30a zusammengreift. Auf der Außenumfangsfläche des Ventilkörpers 61 ist an den jeweiligen langen Rillen 62, 62... entsprechenden Positionen eine derjenigen der langen Rillen 62, 62... entsprechende Anzahl axial verlaufender langer Rillen 63, 63... ausgebildet, die jeweils eine vorbestimmte Breite haben und in gleichen Abständen umfangsmäßig verteilt sind. Das Gehäuse 60 und der Ventilkörper 61 sind derart angeordnet, daß sie miteinander über einen vorbestimmten Zwischenraum in Verbindung stehen, wobei die jeweiligen langen Rillen 62 und 63 zickzackförmig angeordnet und einander auf beiden Seiten in Umfangsrichtung benachbart sind. Die langen Rillen 62, 62... des Gehäuses 60 stehen durch individuelle Druckeintrittsöffnungen 11 und 12, die sich durch die Innen- und die Außenseite des Gehäuses 10 erstrecken, abwechselnd mit beiden Hydraulikkammern des Hydraulikzylinders S in Verbindung. Andererseits sind die langen Rillen 63, 63... des Ventilkörpers 61, die zur Hälfte gegeneinander versetzt angeordnet sind, mit der die Hydraulikdruckseite bildenden Hydraulikpumpe P durch eine Eintrittsöffnung 13, die sich durch die Innenseite und die Außenseite des Gehäuses 10 erstreckt, verbunden. Darüber hinaus steht die andere Hälfte der Rillen durch den hohlen Teil der Eingangswelle 2 mit einer Rückflußkammer 64 in Verbindung, die auf einer Seite des Gehäuses 60 ausgebildet ist, und sie sind durch einen sich durch die Innenseite und die Außenseite des Gehäuses 10 erstreckende Rückflußöffnung 14 mit einem in einem Niederdruckzustand gehaltenen Öltank T verbunden.
• Im folgenden wird die Funktionsweise des zuvor erwähnten hydraulischen Steuerventils 6 kurz dargestellt. Wenn auf das Lenkrad ein Lenkdrehmoment aufgebracht wird, dreht die damit verbundene Eingangswelle 2 derart, daß sie der Drehung des Lenkrades entspricht. Die mit dem lenkbaren vorderrad über die Zahnstange 5 und das Ritzel 3a verbundene Ausgangswelle 3 ist jedoch durch die auf das lenkbare Vorderrad von der Straßenoberfläche her einwirkende Reaktionskraft in ihrer Drehung eingeschränkt. Infolgedessen entsteht eine dem Lenkdrehmoment entsprechende Torsion der die beiden Wellen verbindenden Torsionsstange 4, was zu einer relativen Winkelverschiebung zwischen dem an einem Teil der Eingangswelle 2 ausgebildeten Ventilkörper 61 und dem in seiner Drehung durch die Ausgangswelle 3 eingeschränkten Gehäuse 60 führt. Wenn daher ein Lückenbereich der beiden Seiten der langen Rillen 63 des ventilkörpers 61 größer wird, nimmt der andere gleichzeitig ab. Infolgedessen geht der von der Hydraulikpumpe P einer Gruppe der langen Rillen 63, 63..., die mit der Eintrittsöffnung 13 verbunden ist, zugeführte Hydraulikdruck durch den Raum auf der Seite, auf der sich die Lücke vergrößert, und fließt dann in die langen Rillen 62, 62... des Gehäuses 60, die den Rillen 63 jeweils auf der selben Seite benachbart sind, und wird über die mit den langen Rillen 62, 62... verbundene Druckeintrittsöffnung 11 oder 12 einer Hydraulikkammer des Hydraulikzylinders S zugeführt. Dann wird das Hydrauliköl in der anderen Hydraulikkammer des Zylinders S durch die Druckeintrittsöffnung 12 oder 11 in die mit der Druckeintrittsöffnung 12 oder 11 verbundenen langen Rillen 62, 62... des Gehäuses 60 zurückgeführt. Ferner wird das Hydrauliköl den jeweils auf den selben Seiten benachbarten langen Rillen 63, 63... der anderen Gruppe zugeführt und über die Rückflußkammer 64 und die Rückflußöffnung 14 in den Öltank T zurückgeführt. Auf diese Weise wird ein Druckunterschied zwischen den beiden Hydraulikkammern des Hydraulikzylinders S erzeugt, und es wird eine der Druckdifferenz entsprechende Lenkunterstützungskraft auf die Zahnstange 5 aufgebracht. Zu diesem Zeitpunkt hängt die Größe der von dem Hydraulikzylinder S erzeugten Lenkunterstützungskraft vom Variationszustand eines Drosselbereichs ab, der in der Lücke zwischen den langen Rillen 62 und 63 aufgrund der Winkelverschiebung erzeugt wird, und der Variationszustand entspricht stets dem Drehmomentzustand der Torsionsstange 4. Dementsprechend kann nur die Torsionscharakteristik der Torsionsstange 4 über das entsprechende Verhältnis zwischen dem auf das Lenkrad ausgeübten Lenkdrehmoment und der Lenkunterstützungskraft entscheiden, die von dem Hydraulikzylinder S gemäß einer dem Lenkdrehmoment entsprechenden Operation des Hydraulikdrucksteuerventils 6 erzeugt wird. Daher kann, wie zuvor erwähnt, ein Mangel an Stabilität beim Geradeausfahren bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder eine Verringerung der Lenkunterstützungskraft bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten erzeugt werden. Jedoch werden die genannten Probleme durch das Hydraulikdruckreaktionsteil 1 gelöst, indem eine der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Kraft zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 aufgebracht wird, um die relative Winkelverschiebung zu begrenzen. Das Hydraulikdruckreaktionsteil 1 ist am zylindrischen Bereich 30 in Verbindung mit dem Endbereich der Verbindung der Ausgangswelle 3 vorgesehen. Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung wesentlicher Teile der Fig. 3 und zeigt den Aufbau des Hydraulikdruckreaktionsteils 1. Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig, 4.
• Im zylindrischen Bereich 30 sind mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Durchgangslöcher 31, 31... vorgesehen, die sich in radialer Richtung durch den zylindrischen Bereich 30 erstrecken. Jeder der kurzen zylinderförmigen Kolben 32, 32... ist jeweils gleitend verschiebbar und bewegbar in diese Durchgangslöcher eingesetzt. Die Außenumfangsfläche des zylindrischen Bereichs 30 weist eine Ringnut auf, die mit dem Außenendbereich der Durchgangslöcher 31, 31... verbunden ist. Der zylindrische Bereich 30 ist drehbar in das Gehäuse 10 eingesetzt, wobei die Außenumfangsfläche der beiden Seiten der Ringnut durch individuell gewundene O-Ringe 33a, 33a oder dergleichen flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der sowohl von der Bodenfläche der Ringnut als auch von der Innenumfangsfläche des Gehäuses 10 umgebende Ringraum dient als Reaktionskammer 33. Diese Reaktionskammer 33 ist mit der Lieferseite einer Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP durch eine Eintrittsöffnung 15 verbunden, die das Gehäuse 10 durchsetzt. Die Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP ist in gleicher Weise wie beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 60-38219 offenbart an einer Getriebeausgangswelle vorgesehen. Die Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP ist eine Art Hydraulikpumpe, beispielsweise eine Trochoid-Pumpe oder dergleichen, die mit einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit betrieben wird und einen der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Hydraulikdruck erzeugt. Das Bezugszeichen 39 bezeichnet ein Überdruckventil, das parallel zur Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP vorgesehen ist, um das Einwirken eines übermäßigen Hydraulikdrucks auf die Reaktionskammer 33 zu verhindern. Die Kolben 32, 32... sind an ihren inneren Enden mit halbkugelförmigen konvexen Bereichen versehen. In der Eingangswelle 2, die lose eingesetzt ist, um eine geeignete Länge in dem zylindrischen Bereich 30 aufzuweisen, sind die den konvexen Bereichen entsprechenden konkaven Bereichen in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet auf der Außenumfangsfläche ausgebildet. Wird kein Lenkdrehmoment auf das Lenkrad aufgebracht und wird keine relative Winkelverschiebung zwischen dem Lenkrad und der Ausgangswelle 3 erzeugt, ist die Eingangswelle 2 derart angeordnet, daß die konkaven Bereiche den gegebenen Positionen der Kolben 32, 32... in Umfangsrichtung entsprechen. Wie in Fig. 5 dargestellt, greifen die am vorderen Ende der Kolben 32, 32... befindlichen konvexen Bereiche jeweils in die konkaven Bereiche ein.
• Die Rückflußkammer 35, die auf beiden Seiten in axialer Richtung sowohl durch einen um den Außenumfang des zylindrischen Bereichs 30 gelegten O-Ring 33a und eine gleitend verschiebbar am Außenumfang der in das Gehäuse 10 eingesetzten Ausgangswelle 3 Öldichtung 34 abgedichtet ist, ist parallel zur Rückflußkammer 33 auf der gegenüberliegenden Seite der Verbindung mit dem hydraulischen Steuerventil 60 des zylindrischen Bereichs 30 angeordnet. Diese Rückflußkammer 35 ist durch eine Rückflußöffnung 16, die durch Öffnen eines der Enden und Durchsetzen des zylindrischen Bereichs 30 gebildet ist, und eine Rückflußöffnung 17, die durch Durchsetzen der Eingangswelle 2 gebildet ist, mit dem hohlen Teil der Eingangswelle 2 verbunden. Ferner ist die Rückflußkammer 35 durch den hohlen Teil und die Rückflußkammer 64 mit dem Öltank T verbunden, der in einem Niederdruckzustand gehalten wird. Ferner ist die Rückflußkammer 35 mit den Durchgangslöchern 31, 31.. durch ihre einzelnen, jeweils einen minimalen Durchmesser aufweisenden Drossellöcher 36, 36... verbunden. Wie in Fig. 4 und in Fig. 5 dargestellt, werden die Drossellöcher 36, 36... in der Nähe des Außenumfangs von den Außenendbereichen geringfügig freigegeben, wenn sich die die Spitze der Kolben 32, 32... bildenden konvexen Bereiche in der vorstehenden Position in Eingriff mit den konkaven Bereichen des Außenumfangs der Eingangswelle 2 befinden.
• Bei dem derart aufgebauten Hydraulikdruckreaktionsteil 1 läuft das von der Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP gelieferte und in die Reaktionskammer 33 eingeleitete Drucköl nach dem Durchlaufen der an den Durchgangslöchern 31, 31... ausgebildeten Drossellöcher 36, 36... in die Rückflußkammer 35, von wo das Drucköl nach Durchlaufen der Rückflußlöcher 16, 17, des hohlen Teils der Eingangswelle 2 und der Rückflußkammer 64 in den Hydrauliktank T zurückfließt. Dementsprechend variiert der Hydraulikdruck in der Reaktionskammer 33 entsprechend dem an der Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP erzeugten Druck und der Größe des Strömungswiderstands an den Drossellöchern 36, 36... . Wenn kein Lenkdrehmoment auf das Lenkrad aufgebracht wird und keine relative Winkelverschiebung zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 erzeugt wird, befinden sich die Kolben 32, 32... in der in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Position, in der die Drossellöcher 36, 36... geöffnet sind. Zu diesem Zeitpunkt entspricht der Hydraulikdruck in der Reaktionskammer 33 lediglich der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei die Kolben 32, 32... durch den Hydraulikdruck gegen die Eingangswelle 2 gedrückt werden. Infolgedessen ist die relative Winkelverschiebung zwischen den Wellen 2 und 3 durch eine Kraft eingeschränkt, die der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, so daß der Steuervorgang des Hydrauliksteuerventils 60 nicht stattfindet bis das Lenkdrehmoment groß genug ist, um den Eingriff der Kolben 32, 32... zu lösen, wobei die vom Hydraulikzylinder S erzeugte Lenkunterstützungskraft im wesentlichen auf Null gehalten wird. Ferner werden die Drossellöcher 36, 36... nach dem Lösen durch die damit einhergehende Bewegung der Kolben 32, 32... geschlossen. Infolgedessen wird der Hydraulikdruck in der Reaktionskammer 33 höher als vor dem Lösen, wodurch die Kolben 32, 32... durch eine größere Kraft gegen den Außenumfang der Ausgangswelle 2 gedrückt werden.
• Fig. 6 ist ein Diagramm zur Darstellung von Charakteristiken der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung. Bei dieser Servolenkvorrichtung wird die Lenkunterstützungskraft im wesentlichen auf Null gehalten bis das Lenkdrehmoment seine vorbestimmte Größe erreicht hat und das Lösen der Kolben 32, 32... bewirkt wird. Im Gegensatz dazu wird die Anstiegsrate der Lenkunterstützungskraft gegen ein die vorbestimmte Größe übersteigendes Lenkdrehmoment im Vergleich zu der herkömmlichen Servolenkvorrichtung verringert, da die Drossellöcher 36, 36... durch die Bewegung der gelösten Kolben 32, 32... geschlossen werden und der Hydraulikdruck in der Reaktionskammer 33 erhöht wird. Da der in die Reaktionskammer 33 eingeleitete Hydraulikdruck der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, hat der Grad der Verringerung der Anstiegsrate die Tendenz, mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit höher zu werden.
• Gemäß den genannten Charakteristiken ist die Steifheit des Lenkrades, nachdem das auf das Lenkrad auf zubringende Lenkdrehmoment die vorbestimmte Größe erreicht hat, nicht länger konstant, wodurch ein erwünschtes Lenkgefühl erreicht wird, bei dem die Steifheit des Lenkrades kontinuierlich mit dem Anstieg des Lenkdrehmoments steigt.
• Fig. 7 ist eine Querschnittsdarstellung eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Figur zeigt ein Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf ein Hydraulikdruckreaktionsteil mit einem Aufbau gemäß der japanischen Offen1egungsschrift 61-163061 angewendet ist. In der Figur weist die Eingangswelle 2 keinen konkaven Bereich an ihrem Außenumfang auf und ist mit zwei radial nach außen vorstehenden Vorsprüngen 20, 20 versehen. An den Vorsprüngen 20, 20 sind jeweils Reaktionsstifte 21, 21 in axialer Richtung der Eingangswelle 2 eingetrieben. Die jeweiligen Reaktionsstifte 21, 21, die den Hydraulikdruck in der Reaktionskammer 33 aufnehmen, sind auf beiden Seiten von jeweils einem Kolben 32, 32 gehalten, die sich entlang den jeweiligen Durchgangslöchern 31, 31... gleitend verschiebbar in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Es ist ersichtlich, daß bei einem Hydraulikdruckreaktionsteil 1 mit diesem Aufbau die in Fig. 6 dargestellten Charakteristiken erreicht werden können, indem, wie in der Figur gezeigt, Drossellöcher 36, 36... vorgesehen werden, die entsprechend der Bewegung der Kolben 32, 32... geöffnet oder geschlossen sind, und indem die Reaktionskammer 33 über diese Drossellöcher 36, 36... mit einer Niederdruckseite verbunden wird.
• Darüber hinaus ist der Aufbau des Hydraulikdruckreaktionsteils 1 nicht auf den in den Fign. 5 und 6 dargestellten Aufbau beschränkt, sondern es kann jeder Aufbau verwendet werden, solange er Anforderungen erfüllt wie beispielsweise die Fähigkeit aufzuweisen, die relative Winkelverschiebung zwischen dem Ventilkörper des hydraulischen Steuerventils und dem Gehäuse durch Kolben zu beschränken, die auf der einen Seite den der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Hydraulikdruck aufnehmen und sich entsprechend der relativen Winkelverschiebung bewegen.
• Fig. 8 ist ein Längs schnitt, der die wesentlichen Teile eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt. Fig. 9 ist ein Querschnitt entlang der Linie IX-IX in Fig. 8.
• Bei dem in den Fign. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel oder dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Drossellöcher in einer Seitenwand der Durchgangslöcher 31, in denen sich die Kolben 32 bewegen, ausgebildet. Anstelle des genannten Aufbaus sind die Drossellöcher hier in einer geraden Linie angeordnet und erstrecken sich derart vom zylindrischen Bereich 30 der Ausgangswelle 3 zur Eingangswelle 2, daß die Reaktionskammer 33 mit einem Raum verbunden ist, der die Niederdruckseite zwischen der Eingangswelle 2 und der Torsionsstange 4 bildet.
• Das heißt, daß zwischen den benachbarten Durchgangslöchern 31, 31, in denen jeweils ein Kolben 32 gleitend verschiebbar eingesetzt ist, ein Ölweg 38a mit geringem Durchmesser im zylindrischen Bereich 30 der Ausgangswelle 3 vorgesehen ist. An der Eingangswelle 2 ist der andere Durchmesser des mit dem konvexen Teil des Kolbens 32 zusammengreifenden konkaven Teils derart vergrößert, daß er geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen Bereichs 30 ist. An einer dem Ölweg 38a gegenüberliegenden Position in jedem verdickten Bereich ist ein die Eingangswelle 2 radial durchsetzender Ölweg 38b vorgesehen. Die einander gegenüberliegenden Flächen der einander gegenüberliegenden Enden der Ölwege 38a, 38b sind derart ausgebildet, daß sie klein sind, wenn die relative Winkelverschiebung zwischen der zylindrischen Eingangswelle 2 und dem zylindrischen Bereich 30 größer wird. Im Gegensatz dazu wird sie größer, wenn die relative Winkelverschiebung kleiner wird.
• Ferner weist dieses Ausführungsbeispiel weder Drossellöcher 36, noch eine Rückflußkammer 35, noch Rückflußlöcher 16, 17 auf, die sämtlich in dem Ausführungsbeispiel nach den Fign. 3 bis 5 vorgesehen sind, jedoch sind bei einer bestehenden Verbindung mit der Reaktionskammer 33 und der Niederdruckseite ein Drosselloch 38 und Ölwege 38a, 38b vorgesehen.
• Der restliche Aufbau dieses Ausführungsbeispiels gleicht im wesentlichen demjenigen des in den Fign. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiels.
• Bei einem derartig aufgebauten Ausführungsbeispiel wird der von der Fahrzeuggeschwindigkeitssensorpumpe SP kommende Druck über die Druckeintrittsöffnung 15 in die Reaktionskammer 33 eingeleitet, um einen der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Druck auf die Rückseite jedes Kolbens 32 aufzubringen, wodurch der Kolben 32 gegen die Außenumfangsfläche der Eingangswelle 2 gedrückt wird. Zur gleichen Zeit fließt das Drucköl durch den Ölweg 38a des zylindrischen Teils 30 und den Ölweg 38b der Eingangswelle 2 in einen Raum zwischen der Eingangswelle 2 und der Torsionsstange 4 und fließt sodann zum Öltank T, der im wesentlichen wie bei dem in den Fign. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel die Niederdruckseite bildet, von der Rückflußöffnung 14 zurück.
• Wenn auf das Lenkrad ein Lenkdrehmoment ausgeübt wird, das eine relative Winkelverschiebung entsprechend der Torsion der Torsionsstange 4 zwischen der Eingangswelle 2 und dem zylindrischen Bereich 30 erzeugt, werden die einander gegenüberliegenden Flächen der Ölwege 38a, 38b verändert, das heißt, bei einer Zunahme der relativen Winkelverschiebung werden die einander gegenüberliegenden Flächen kleiner, während bei einer Abnahme der relativen Winkelverschiebung die einander gegenüberliegenden Flächen größer werden, wodurch der Druck in der Reaktionskammer entsprechend dem Winkel des Lenkrades variieren kann. Anders ausgedrückt mit zunehmendem Lenkwinkel nimmt die Verschiebung der Ölwege 38a, 38b zueinander zu, wodurch die Steifheit des Lenkrades entsprechend dem Lenkwinkel erhöht wird.
• Wie zuvor im einzelnen beschrieben, kann bei der erfindungsgemäßen Servolenkvorrichtung der in die Reaktionskammer eingeleitete Hydraulikdruck sowohl entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit als auch entsprechend dem Lenkradwinkel verändert werden, wodurch die Stabilität beim Geradeausfahren bei hohen Geschwindigkeiten eines Fahrzeugs zugunsten eines komfortablen Lenkgefühls verbessert ist. Ferner kann die Anstiegscharakteristik der Lenkunterstützungskraft im vergleich zu herkömmlichen Servolenkvorrichtungen gelockert werden, und nachdem das auf das Lenkrad ausgeübte Lenkdrehmoment die vorbestimmte Größe erreicht hat, ist die Steifheit des Lenkrades nicht mehr konstant, wodurch ein erwünschtes Lenkgefühl, bei dem die Steifheit des Lenkrades kontinuierlich zunimmt, erzielt werden kann.

Claims (6)

1. Servolenkvorrichtung mit:

- einer mit einem Lenkrad verbundenen Eingangswelle (2),

- einer mit einer Zahnstange (5) verbundenen Ausgangswelle (3),

- wobei die Eingangswelle (2) und die Ausgangswelle (3) durch eine Torsionseinrichtung (4) miteinander verbunden sind,

- einem hydraulischen Stellglied (S) zum Erzeugen von Lenkunterstützungskraft durch von einer Druckquelle (P) gelieferten Hydraulikdruck,

- einem hydraulischen Steuerventil (6) zum Steuern des dem hydraulischen Stellglied (S) zuzuführenden Hydraulikdrucks,

- wobei das hydraulische Steuerventil (6) ein Gehäuse (60) aufweist, das mit einem Ventilkörper (61) zusammenwirkt, wobei der Ventilkörper (61) mit der Eingangswelle (2) und das Gehäuse (60) mit der Ausgangswelle (3) verbunden ist, wobei der Druck des hydraulischen Steuerventils (6) dem hydraulischen Stellglied (S) entsprechend dem Betrag der Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper (61) und dem Gehäuse (60) entsprechend dem Lenkvorgang zugeführt wird,

- einer ersten Restriktionseinrichtung (1) zum Aufbringen einer ersten Restriktionskraft gegen die Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper (61) und dem Gehäuse (60) entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit,

- wobei die erste Restriktionseinrichtung (1) Kolben (32), die bewegbar an einem Teil des Gehäuses (60) angebracht sind, und eine Reaktionskammer (33) zum Zuführen von hydraulischem Steuerdruck zu den Kolben (32) aufweist, wobei die erste Restriktionseinrichtung (1) die erste Restriktionskraft entsprechend dem hydraulischen Steuerdruck über die Kolben (32) aufbringt,

gekennzeichnet durch

eine zweite Restriktionseinrichtung zum Ausüben einer zweiten Restriktionskraft gegen die Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper (61) und dem Gehäuse (60) durch die Kolben (32) entsprechend dem Betrag der Relativbewegung,

wobei die zweite Restriktionseinrichtung einen die Reaktionskammer (33) und die Niederdruckseite verbindenden Drosselweg (36, 16, 17; 38a, 38b) aufweist, und

wobei eine Öffnung (36) des Drosselwegs (36, 16, 17; 38a, 38b) entsprechend dem Betrag der Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper (61) und dem Gehäuse (60) gesteuert wird.

2. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Restriktionseinrichtung (1) zum Erzeugen von der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechendem hydraulischem Steuerdruck die erste Restriktionskraft gemäß dem von einer Fahrzeuggeschwindigkeitspumpe (SP) den Kolben (32) zugeführten hydraulischen Steuerdruck aufbringt.

3. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Öffnung (36) des Drosselwegs (36,16, 17) entsprechend der durch die Relativbewegung zwischen dem Ventilkörper (61) und dem Gehäuse (60) erzeugten Bewegung der Kolben (32) gesteuert wird.

4. Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, bei der die Öffnung des Drosselwegs durch die sich durch das Gehäuse (60) und den Ventilkörper (61) erstreckenden Ölwege (38a, 38b) gebildet ist.

5. Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der die erste Restriktionseinrichtung ihre Restriktionskraft mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.

6. Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, bei der die zweite Restriktionseinrichtung ihre Restriktionskraft mit zunehmendem Betrag der Relativbewegung erhöht.