DE69003464T2

DE69003464T2 - Servolenkung für ein Fahrzeug.

Info

Publication number: DE69003464T2
Application number: DE90304349T
Authority: DE
Inventors: Frederick John Adams
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2010-04-24
Also published as: GB2233291B; DE69003464D1; EP0404307A1; GB2233291A; EP0404307B1; US5069301A; GB8914514D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein servounterstütztes Fahrzeuglenksystem, und speziell auf ein System des als geschwindigkeitsabhängig bekannten Typs, bei dem die bereitgestellte Servounterstützung bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert wird, und umgekehrt. Von Systemen des oben genannten Typs ist bekannt, daß sie eine Hydraulikpumpe mit konstantem Fördervolumen enthalten, die mit einem Servohilfsventil mit offener Mittelstellung in Verbindung steht, welches aus einem neutralen Zustand in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment während eines Lenkmanövers verstellbar ist, um den Fluidfluß von der Pumpe zu einander gegenüberliegenden Kammern eines Hydraulikzylinders zu steuern, der eine Servounterstützung zur Unterstützung des Manövers bereitstellt. Das Servounterstützungsventil weist Ventilmittel auf, deren relative Verschiebung gegeneinander (üblicherweise eine rotatorische Verschiebung) aus dem neutralen Zustand und in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment Hydraulikfluid zur Betätigung des Hydraulikzylinders zur Servounterstützung leitet. Im neutralen Zustand des Servounterstützungsventils mit offener Mittelstellung bilden die Ventilmittel eine wechselseitige Verbindung zwischen der Pumpe, den Kammern des Hydraulikzylinders und dem Vorratsbehälter, wobei die Ventilmittel in den neutralen Zustand durch Vorspannmittel vorgespannt sind. Bei relativ zueinander rotatorisch verdrehbaren Ventilmitteln bestehen die Vorspannmittel entweder aus einem Drehstab oder einer C-Feder, die zwischen den Ventilmitteln wirkt, z.B. in der in der Beschreibung unseres britischen Patentes Nr. 2 165 502 offenbarten Weise.
Um mit dem oben beschriebenen System eine geschwindigkeitsabhängige Servolenkunterstützung bereitzustellen, ist bisher vorgeschlagen worden, z.B. in der Beschreibung unseres britischen Patentes Nr. 1 293 192, ein Bypassventil vorzusehen, welches den Pumpenausgang und einen Fluidvorratsbehäiter miteinander verbindet und so auf die Fahrzeuggeschwindigkeit anspricht, daß das Bypassventil die Verbindung zwischen dem Pumpenausgang und dem Vorratsbehälter bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmend öffnet, und umgekehrt. Bei dieser Anordnung vermindert sich der Hydraulikfluid-Differenzdruck zwischen dem Pumpenausgang und dem Vorratsbehälter über das Servounterstützungsventil mit offener Mittelstellung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich erhöht; deshalb ergibt sich bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit eine merkbare Verminderung des zur Betätigung des Servounterstützungs-Hydraulikzylinders zur Verfügung stehenden Fluiddrucks, wodurch das "Lenkgefühl" während eines Manövers härter wird und sich das Lenken den Lenkcharakteristiken eines völlig manuellen Lenkens annähert. Bei einem solchen gesehwindigkeitsabhängigen System wird bei einer Verschiebung des Servounterstützungsventils mit offener Mittelstellung aus seinem neutralen Zustand in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment die Verbindung der einander gegenüberliegenden Kammern des Hydraulikkolbens geschlossen, während die Verbindung der sich vergrößernden Kammer mit dem Pumpenausgang und die Verbindung der sich verkleinernden Kammer mit dem Vorratsbehälter der bekannten Lenksysteme aufrechterhalten wird. Es wurde festgestellt, daß dies ernste, ungünstige Folgen während des normalen Lenkens eines Fahrzeugs bei hoher Geschwindigkeit nach sich ziehen kann, wenn das Bypassventil auf einen Zustand eingestellt ist, bei dem wenig oder kein Hydraulikdruck über das Servounterstützungsventil erhältlich ist, um eine Verschiebung des Hydraulikkolbens zu unterstützen. Während dieses Zustandes ist es unter gewissen Umständen möglich, daß zuviel Fluid das Ventil umgeht. Dies kann dann auftreten, wenn ein großes und schnelles Lenkmanöver bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ausgeführt werden soll. Dies führt zu einem abnormen Anstieg des Systemdrucks, da das Bypassventil bei diesen hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten vollständig geöffnet ist und der verlangte Druck die Umleitung von großen Ölströmen bewirkt. Dies hat zur Folge, daß alle Servounterstützung beseitigt wird; dieser Zustand ist nicht akzeptabel. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein geschwindigkeitsabhängiges Fahrzeug-Servolenksystem bereitzustellen, welches die oben beschriebenen Probleme abmildert.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE

Ein Fahrzeug-Servolenksystem enthält: eine Hydraulikpumpe mit konstantem Fördervolumen, ein Servounterstützungsventil mit offener Mittelstellung, das mit dem Pumpenausgang in Verbindung steht und aus einem neutralen Zustand in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment während eines Lenkmanövers einstellbar ist, um einen Fluidstrom von der Pumpe zu einander gegenüberliegenden Kammern eines Hydraulikzylinders zu steuern, der Servounterstützung zur Unterstützung des Manövers bereitstellt, ein Bypassventil in der Fluidleitung zwischen dem Pumpenausgang und einem Fluidvorratsbehälter, das auf die Fahrzeuggeschwindigkeit in der Weise anspricht, daß das Bypassventil die Verbindung zwischen dem Pumpenausgang und dem Vorratsbehälter bei steigener Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmend öffnet und die Verbindung bei abnehmender Fährzeuggeschwindigkeit drosselt, wobei das Servounterstützungsventil Ventilmittel enthält, durch deren in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment erfolgte Verschiebung aus dem neutralen Zustand zur Servounterstützung Hydraulikfiuid zur Betätigung des Hydraulikkolbens geleitet wird, die Ventilmittel im neutralen Zustand die Pumpe, die Kammern und den Vorratsbehälter miteinander verbinden, und die Ventilmittel in ihren neutralen Zustand durch Vorspannmittel vorgespannt sind,
bei dem ein Durchflußerfassungsventil in der Verbindung vorgesehen ist, die die Pumpe über das Bypassventil mit dem Vorratsbehälter verbindet, wobei das Durchflußerfassungsventil den Fluiddurchfluß durch das Bypassventil vermindert, wenn der Fluiddurchfluß einen vorbestimmten Maximalwert erreicht.
Vorzugsweise enthält das Durchflußerfassungsventil einen Zylinder mit einer Einlaßöffnung zum Einlaß von Fluid und einer Auslaßöffnung zum Auslaß von Fluid, einen Kolben, der eine Fläche aufweist, auf die der Fluidstrom durch das Ventil wirkt und der veränderbar zwischen einer ersten Position, bei der die Einlaßöffnung direkt mit der Auslaßöffnung verbunden ist, und einer zweiten Position bewegbar ist, bei der der Kolben die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung schließt, und Vorspannmittel zum Vorspannen des Kolbens in seine erste Position, wobei die Anordnung so ausgeführt ist, daß, wenn der Fluidstrom ein vorbestimmtes Maximum erreicht, die Kraft des auf die Fläche des Kolbens wirkenden Fluidstromes die Kraft der Vorspannmittel überwindet und den Kolben in Richtung seiner zweiten Position bewegt, wodurch der Fluidfluß durch das Durchflußerfassungsventil vermindert wird.
Der Kolben kann hohl sein, und die Fläche des Kolbens, auf die der Fluidstrom wirkt, kann eine Öffnung aufweisen, so daß ein Fluidweg zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung durch den Kolben ausgebildet ist. Der hohle Kolben kann an seinem stromabwärts gelegenen Ende geöffnet sein, und die Öffnung in der Fläche des Kolbens, auf die der Fluidstrom wirkt, kann einen kleineren Durchmesser aufweisen als das offene Ende des Kolbens. Das Vorspannmittel kann eine Feder enthalten, die zwischen einer Innenfläche des Kolbens und einer an einem Ende des Zylinders angeordneten Fläche wirkt.
Die an einem Ende des Zylinders angeordnete Fläche kann einen durch eine Feder vorgespannten Druckkolben enthalten, dessen Kopf einen größeren Durchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Kolbens. Der Druckkolben kann von einem Schaft getragen sein, der durch die Stirnwand des Zylinders in eine Kammer führt, in der eine auf den Druckkolben wirkende Feder angeordnet ist. Zu diesem Zweck kann der Druckkolben mit einem zweiten Kopf versehen sein, der in der Kammer angeordnet ist und gegen den die Druckkolbenfeder zum Vorspannen des Druckkolbens wirkt, während das dem Druckkolbenkopf gegenüberliegende Ende der Kammer von einem Verschlußelement verschlossen sein kann, gegen das die Druckkolbenfeder wirkt.
Das Durchflußerfassungsventil bleibt während normaler Manöver geöffnet und kommt nur bei großen Lenkmanövern bei hoher Geschwindigkeit ins Spiel. Es wird den Aufbau von großen Fluidströmen verhindern, die sonst auftreten würden und einem plötzlichen Ausfall der Servounterstützung bewirken würden.

ZEICHNUNGEN

Eine Ausführung eines Fahrzeug-Servolenksystems, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurde, wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beiliegenden, erläuternden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine schematische Erläuterung des Systems darstellt:
Figur 2 einen Längsschnitt durch ein typisches Servounterstützungsventil mit offener Mittelstellung darstellt, welches in dem System enthalten ist;
Figur 3 einen Längsschnitt durch ein Durchflußerfassungsventil dargestellt, welches im System aus Figur 1 enthalten ist, und
Figur 4 eine Seitenansicht mit Teilschnitten des an ein übliches Bypassventil angefügten Durchflußerfassungsventils aus Figur 3 darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Das in Figur 1 dargestellte servounterstützte Lenksystem enthält ein übliches, von einem Hydraulikkolben unterstütztes Zahnstangen-Lenkgetriebe 1, dessen wesentlichen Bauteile, Aufbau und grundsätzliche Arbeitsweise den mit der vorliegenden Technik Vertrauten gut bekannt sein müßten. Ausführlicher gesagt weist das Getriebe 1 eine Zahnstange auf, die in einem Gehäuse 2 in Längsrichtung verschiebbar ist. In einer Verlängerung 2a des Gehäuses ist ein Ritzel 7 drehbar angebracht, welches in die Zähne der Zahnstange so eingreift, daß eine Drehung des Ritzels durch das Lenkrad 3 und in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment die Zahnstange längs verschiebt, um ein Lenkmanöver mittels eines üblichen Lenkgestänges 4 zu bewirken. Innerhalb der Gehäuseverlängerung 2a ist ein Servounterstützungs-Drehventil 40 mit offener Mittelstellung (wie in Figur 2 dargestellt) vorgesehen, dessen Aufbau und Arbeitsweise vollständig in der Beschreibung unseres britischen Patentes Nr. 2 165 502 beschrieben ist. Grundsätzlich weist das Servounterstützungsventil eine mit dem Lenkrad 3 verbundene Eingangslenkwelle 5 auf. Die Welle 5 ist koaxial mit einer Welle 6 des Ritzels 7 mittels eines Torsionsstabes 8 verbunden, so daß die Wellen 5 und 6 sich relativ zueinander beschränkt verdrehen können. Die Eingangswelle 5 enthält einen Ventilrotor 9, der in einer Ventilbuchse 10 aufgenommen ist, die sich in der Welle 6 drehen kann. Der Torsionsstab 8 spannt die Ventilmittel 9 und 10 relativ zueinander und in einen neutralen Zustand des Ventils mit offener Mittelstellung vor. Auf der Eingangswelle 5 ist eine C-Feder 11 angebracht, deren Enden zwischen einem Stift 12 auf der Ventilbuchse 10 und einem Stift 13 des Ventilrotors 9 wirken, so daß bei einer Verschiebung des Ventilrotors und der Ventilbuchse aus ihrem neutralen Zustand sich das eine Ende der C-Feder 11 öffnet und die Federkraft eine zusätzliche Vorspannkraft zu der des Torsionsstabes 8 bereitstellt, um das Drehventil in seinen neutralen Zustand zurückzusetzen. Die von dem Torsionsstab bereitgestellte Vorspannkraft überwiegt bei relativ großen Winkelverdrehungen zwischen dem Ventilrotor und der Ventilbuchse aus dem neutralen Zustand, während die von der C-Feder 11 bereitgestellte Vorspannkraft bei relativ kleinen Winkelverdrehungen zwischen dem Ventilrotor und der Ventilbuchse aus dem neutralen Zustand überwiegt (so daß letztere ein sicheres Zurückstellen des Ventils in seinen neutralen Zustand gewährleistet und hauptsächlich, da die C-Feder 11 vorgespannt ist, diese Vorspannung überwunden werden muß, bevor das Drehventil aus seinem neutralen Zustand herausbewegt werden kann). Das Ventil mit offener Mittelstellung arbeitet in üblicher Weise und weist, wie in Figur 1 dargestellt, Auslaßöffnungen 14 und 15 auf, die durch eine Leitung 16 bzw. 17 mit einander gegenüberliegenden Kammern 18a eines doppelt wirkenden Servounterstützungs-Hydraulikzylinders 18b verbunden sind, der innerhalb eines Hydraulikzylinder-Kammerabschnitts 18 des Zahnstangengehäuses angebracht ist. Der Hydraulikzylinder 18b ist mit der Zahnstange in bekannter Weise verbunden, so daß seine Betätigung eine Längsverschiebung der Zahnstange unterstützt. Das Ventil mit offener Mittelstellung weist auch eine Rückflußöffnung 19, die über eine Leitung 20 mit einem Vorratsbehälter 21 für Hydraulikfluid verbunden ist, und eine Eingangsöffnung 22 auf, die über eine Leitung 23 mit dem Ausgang einer Pumpe 24 mit konstantem Fördervolumen verbunden ist, die Hydraulikfluid aus dem Vorratsbehälter 21 bezieht.
In dem neutralen Zustand mit offener Mittelstellung verbindet das Servounterstützungsventil 40 den Ausgang der Pumpe 24, die zwei einander gegenüberliegende Kammern 18a des Servounterstützungs-Hydraulikzylinders und den Vorratsbehälter 21, so daß das System eine offene Mittelstellung und einen offenen Rückfluß aufweist und das Hydraulikfluid frei von der Pumpe zu dem Vorratsbehälter und zwischen den Kammern 18a fließen kann. Wenn während eines Lenkmanövers ein ausreichendes Eingangslenkrhoment auf das Lenkrad 3 aufgebracht wird, um den Ventilrotor 9 relativ zu der Ventilbuchse 10 gegen die von der Vorspannfeder 11 bereitgestellte Vorspannung (und in geringerem Maße gegen die von dem Torsionsstab 8 bereitgestellte) zu verdrehen, so daß das Servounterstützungsventil aus seinem neutralen Zustand herausbewegt wird, wird ein Fluidstrom von dem Pumpenausgang zu einer (sich vergrößernden) Kammer 18a des Servounterstützungs-Hydraulikzylinders geleitet, während die Verbindung dieser Kammer des Hydraulikzylinders mit dem Vorratsbehälter 21 geschlossen und die Verbindung der anderen (sich verkleinernden) Kammer 18a des Hydraulikzylinders mit dem Vorratsbehälter 21 aufrechterhalten wird, aber die Verbindung mit der sich vergrößernden Kammer des Hydraulikzylinders geschlossen wird. Folglich wird der Hydraulikzylinder vom in der sich vergrößernden Kammer herrschenden Druck verschoben, um die Längsverschiebung der Zahnstange in der Richtung zu unterstützen, die mit der durch die Drehung des Lenkrades 3 beabsichtigten übereinstimmt. Bei einer üblichen Servolenkung, die nicht in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit verändert wird, wird die bereitgestellte Servounterstützung im wesentlichen für jedes Lenkmanöver konstant sein, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn das aufgebrachte Eingangslenkmoment ausreichend ist, das Ventil mit offener Mittelstellung aus seinem neutralen Zustand zu verschieben.
Für das geschwindigkeitsabhängige Lenksystem der vorliegenden Erfindung ist ein Bypassventil 25 vorgesehen, welches die Verbindung zwischen dem Pumpenausgang 24 und dem Vorratsbehälter 21 öffnet und schließt und zweckmäßigerweise parallel zu dem Servounterstützungsventil 40 mit offener Mittelstellung angeschlossen ist. Das Bypassventil 40 ist ein einfaches Schieberventil, welches einen axial im Schiebergehäuse 27 verschiebbaren Schieber 26 enthält, der die Verbindung zwischen einer Leitung 28 vom Ausgang der Pumpe 24 und einer Leitung 29 steuert, die mit einer Leitung 20 und dadurch mit dem Vorratsbehälter 21 in Verbindung steht. Der Schieber 26 wird axial durch einen Regler 30 und in Abhängigkeit von Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt, die von einem mit 31 bezeichnetem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor erfaßt werden. Wie in der Technik gut bekannt, können der Regler 30 und der Sensor 31 mechanisch, elektrisch/elektronisch oder vom Fluiddruck betrieben werden. Ein typisches Beispiel hierfür ist der Fliehkraftregler, der vollständig in unserem britischen Patent Nr. 1 293 192 beschrieben ist. Der Schieber 26 ist axial durch den Regler und in Abhängigkeit von Veränderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen einem Zustand, bei dem das Fahrzeug steht und die Verbindung der Leitung 28 mit der Leitung 29 geschlossen ist (wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt), und einem Zustand eingestellt, bei dem sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit (z.B. über 96 km pro Stunde) bewegt und die Verbindung der Leitung 28 mit der Leitung 29 vollständig geöffnet ist. Man erkennt, daß der Schieber 26 im Vergleich zur Fahrzeuggeschwindigkeit progressiv zwischen den oben genannten Zuständen verschoben werden kann, während das Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen den Leitungen 28 und 29 (und dadurch des Verhältnisses des über das Bypassventil direkt von der Pumpe 24 zum Vorratsbehälter 21 geleiteten Fluidstromes) durch gecignetes Öffnen des Ventils 25 bestimmt wird, um die benötigten Merkmale für die Veränderung des Fluiddruckunterschiedes auszubilden, der zwischen den Leitungen 23 und 20 über das Ventil 40 mit offener Mittelstellung entwickelt wird. Wenn das Fahrzeug steht oder sich langsam bewegt, z.B. mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10 km pro Stunde, schließt das Bypassventil die Verbindung zwischen den Leitungen 28 und 29, so daß der von der Pumpe 24 unter Druck stehende Strom vollständig zur Betätigung des Servounterstützungs-Hydraulikkolbens und zur Bereitstellung der maximalen Servounterstützung zur Verfügung steht, wenn das Ventil 40 mit offener Mittelstellung aus seinem neutralen Zustand herausbewegt wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich erhöht und das Bypassventil 25 die Verbindung zwischen den Leitungen 28 und 29 progressiv öffnet, ist ein verminderter Fluiddruckunterschied von der Pumpe 24 erhältlich, um den Servounterstützungs- Hydraulikkolben 18b zu betätigen, so daß die bereitgestellte Servounterstützung sich progressiv vermindert (wodurch ein progressiv ansteigendes Eingangsmoment auf das Lenkrad 3 aufgebracht werden muß, um ein Lenkmanöver zu bewirken); das System nähert sich der Charakteristik, die im wesentlichen der eines vollständig manuell betätigten Systems entspricht.
Das Bypassventil 25 kann so ausgeführt sein, daß, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt und eine maximale Verbindung zwischen den Leitungen 28 und 29 ausgebildet ist, ein vernachlässigbarer Fluiddruckunterschied oder ein Fluiddruckunterschied von Null von der Pumpe 24 erhältlich ist, um den Servounterstützungs-Hydraulikkolben zu betätigen, wodurch ein maximales Eingangsmoment auf das Lenkrad 3 aufgebracht werden muß, um ein Lenkmanöver ohne Servounterstützung zu bewirken (das System kann also eine völlig manuelle Lenkcharakteristik bereitstellen). In diesem Zustand, und wenn das Ventil mit offener Mittelstellung aus seinem neutralen Zustand herausbewegt ist, sind die gegenüberliegenden Kammern 18a des Hydraulikkolbens nicht direkt über das Ventil 40 mit offener Mittelstellung verbunden, während eine dieser Kammern mit der Leitung 23 in Verbindung steht und die andere mit der Leitung 20 in Verbindung steht. Als Folge dieser Anordnung, und wenn kein bzw. ein vernachlässigbarer Fluiddruckunterschied von der Pumpe zwischen den Leitungen 23 und 20 über das Ventil mit offener Mittelstellung bereitgestellt ist, ergibt sich, daß während eines Lenkmanövers und bei Fehlen der Lenkunterstützung der Servounterstützungs-Hydraulikkolben 18b bei einer Verschiebung des Ventils mit offener Mittelstellung aus seinem neutralen Zustand durch eine Drehung der Welle 5 manuell verschoben wird, wodurch in der sich vergrößernden Druckkammer 18a des Hydraulikkolbens ein Unterdruck entsteht, der Hydraulikfluid aus der Leitung 23 ansaugt. Dieser Unterdruckeffekt des Hydraulikkolbens kann zu unangenehmen Lenkeigenschaften und zu einem unangenehmen Gefühl für den Fahrer führen. Ein Vorschlag zur Überwindung dieses Problems ist das Thema unserer ebenfalls schwebenden Patentanmeldung EP-A-0 336 553 (veröffentlicht am 11.10.1989).
Gleichzeitig kann ein Problem dann auftreten, wenn bei einer Erhöhung der Fährzeuggeschwindigkeit eine deutliche Verminderung der Servounterstützung benötigt wird. Das bis jetzt beschriebene System ist bei normalen Lenkmanövern bei hoher Geschwindigkeit zufriedenstellend, wie sie z.B. zum Ausführen von leichten Kurven beim Fahren auf einer Autobahn mit hoher Geschwindigkeit benötigt werden. Es gibt aber Gelegenheiten, normalerweise bei einem Notfall, wenn bei hoher Geschwindigkeit große Lenkmanöver benötigt werden, z.B. zum seitlichen Ausweichen, um einen Unfall zu verhindern. Unter diesen Umständen wird das Servounterstützungsventil mit offener Mittelstellung betätigt, um eine Lenkunterstützung bereitzustellen, was zu einem abnormen Anstieg des Systemdrucks führt. Da das Bypassventil bei diesen hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten vollständig geöffnet ist, wird der von dem System verlangte hohe Druck zum Umleiten von großen Ölströmen führen, was zur Folge hat, daß die gesamte Servounterstützung plötzlich entfällt, wodurch das Lenkmanöver bei hoher Geschwindigkeit unter völlig manuellen Bedingungen ausgeführt werden muß. Diese Situation kann nicht akzeptiert werden.
Die vorliegende Erfindung ist so ausgeführt, daß sie diesen Nachteil vermeidet. Zu diesem Zweck ist das Durchflußerfassungsventil 100 in der von der Pumpe 24 zum Bypassventil 25 führenden Leitung 28 angeordnet, wie in Figur 1 dargestellt. Dieses Ventil ist in Figur 3 dargestellt. Es enthält einen Körper 101, durch den sich eine axiale Bohrung 102 erstreckt. Das rechte Ende 103 dieser Bohrung (wie in der Zeichnung dargestellt) ist geöffnet, bildet eine Einlaßöffnung und erstreckt sich nach innen zur Kammer 104, die einen Zylinder bildet, der einen hohlen Kolben 105 enthält, der nach rechts mittels einer im hohlen Inneren des Kolbens 105 angeordneten Feder 106 vorgespannt ist. Der Kolben 105 weist eine Mittelöffnung 107 auf, die eine Verbindung zwischen dem offenen Ende 103 der axialen Bohrung 102 und dem Inneren des Kolbens 105 erlaubt. Am anderen Ende des Zylinders 104 ist ein federbelasteter Druckkolben 108 angeordnet, der einen Kopf 109 enthält, der als Abstützfläche für die Feder 106 und auch als Anschlag dient, der, falls benötigt, am offenen Ende des Kolbens 105 angreift. Der Druckkolben weist einen Schaft 110 auf, der durch die Stirnseite des Zylinders 104 in eine zweite, vergrößerte Kammer 111 der Bohrung 102 führt und mit einem zweiten Kopf 112 verbunden ist. Die zweite Kammer 111 ist am anderen Ende durch ein Verschlußmittel 113 verschlossen, das durch einen Sicherungsring 114 in seiner Position gehalten wird und gegen die Wand der Kammer 111 mittels einer O-Ringdichtung 115 abgedichtet ist. Die Feder 116 des Druckkolbens 108 wirkt zwischen dem Kopf 112 des Kolbens und dem Verschlußmittel 113.
Um den Umfang des Zylinders 104 befindet sich an seiner linken Seite eine ringförmige Auslaßöffnung 117, die durch die Seitenwände des Kolbens 105 verkleinert oder geschlossen werden kann.
Wenn sich das Ventil 100 im gezeigten Zustand befindet, wird das Bypassventil 25 bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit anfangen, sich zu öffnen, wodurch das Fluid von der Pumpe 24 entlang der Leitung 28 durch das Ventil 100 zum Bypassventil 25 und von da durch die Leitungen 29 und 20 zum Vorratsbehälter 21 fließen kann. Im Ventil 100 selbst fließt der Strom von der Leitung 28 durch die Einlaßöffnung 103, durch den Kolben 105 mittels der Öffnung 107 und von da durch die Auslaßöffnung 117 zurück in die Leitung 28. Der Fluidstrom wird auf die rechte Fläche 118 des Kolbens 105 wirken, aber die Kraft der Strömung ist nicht ausreichend, um die Vorspannkraft der Feder 106 zu überwinden. Wenn sich das Bypassventil weiter öffnet, wird sich der durch das Ventil 100 fließende Fluidstrom erhöhen, bis bei maximaler Öffnung des Bypassventils ein normaler Maximalwert erreicht ist. Selbst bei dieser Größe des Stromes wird der Kolben in seiner äußersten rechten Position bleiben, da im normalen Zustand der Betrieb des Ventils 100 nicht benötigt wird.
Wenn eine abnorme Lenkanforderung auftritt, z.B. bei der Notwendigkeit des Ausweichens bei hoher Geschwindigkeit zur Verhinderung eines Unfalls, wird das Ventil mit offener Mittelstellung betätigt, um das Lenken zu unterstützen, da das aufgebrachte, relativ hohe Eingangsmoment auf das Lenkrad 3 die Vorspannung auf das Servounterstützungsventil 40 überwindet. Das Lenkrad wird eine schnelle Bewegung des Hydraulikzylinders 18b bewirken, wodurch der Systemdruck sich anomal erhöht, da bei diesen hohen Geschwindigkeiten das Bypassventil 25 vollständig geöffnet ist. Der verlangte Druck wird in einem herkömmlichen System unerwünscht hohe Fluidströme bewirken, die plötzlich und wirksam alle Servounterstützung beseitigen.
Im vorliegenden Fall allerdings wird die Erhöhung des Fluidstromes den Druck, der auf die Endfläche des Kolbens 105 des Durchflußerfassungsventils 100 wirkt, ausreichend erhöhen, um die Kraft der Vorspannfeder 106 zu überwinden. Der Kolben 105 wird sich dann nach links bewegen und abhängig von dem auf den Kolben wirkenden Druck die Auslaßöffnung 117 verkleinern oder schließen, um die Strömung durch das Ventil 100 zu vermindern oder abzustellen. Dies bewirkt wiederum ein Verringern oder Abschalten der Strömung durch das Bypassventil 28, wodurch die Servounterstützung für das Lenken wieder hergestellt wird.
Wenn der abnorme Zustand vorüber ist, wird der verlangte Druck und damit der Fluidstrom fallen, was den Druck auf die Fläche des Kolbens 105 vermindert und es der Feder 106 erlaubt, wieder die Stellung des Kolbens 105 zu bestimmen und ihn zurück in seine äußerste rechte Position zu bewegen.
Die Furtktion der Kammer 111 zusammen mit dem Feder-Druckkolben 108 besteht darin, es dem Druckkolben 108 zu ermöglichen, sich bei einem vorbestimmten Druck im Zylinder 105 zu bewegen. Diese Bewegung des Druckkolbens 108 wird die Kraft auf die Feder 106 vermindern, wodurch der Strömungswert, bei dem das Ventil wirkt, im Vergleich zu dem Zustand, bei dem nur die Feder 106 vorhanden ist, vermindern. Die Federrate der Feder 116 kann so gewählt werden, daß das Verhältnis zwischen Druck und Strömung auf einen vorbestimmten Wert eingestellt ist, um das progressive Wiederherstellen der völligen Servounterstützung des Lenksystems bei jedem gewünschten Druckwert zu erlauben. Dies stellt ein extrem flexibles System bereit, bei dem die Erhöhung der Strömung durch das Bypassventil 25 auf einer gewählten Höhe angehalten und von diesem Punkt an vermindert werden kann, um die Servounterstützung zum Lenken in Abhängigkeit vom verlangten Druck zu erhöhen.
Man erkennt, daß aufgrund der Eigenarten der Auslaßöffnung 117 und der Anordnung des Kolbens 105 ein variables Abschalten des Ventils 100 erreicht werden kann, so daß für einen Fluidstrom, der größer als normal, aber kleiner als das beabsichtigte Maximum ist, eine Verminderung der Strömung stattfinden kann, wobei die Größe der Verminderung von der Strömung selbst abhängt.
Obwohl das Ventil in Figur 1 in der Leitung 28 angeordnet gezeigt ist, versteht es sich, daß das Ventil 100 irgendwo im Bypass angeordnet sein könnte, z.B. in einer der Leitungen 28 oder 29. Eine besonders vorteilhafte Anordnung ist in Figur 4 gezeigt. In diesem Fall ist das Ventil 100 auf der Seite des Bypassventils 25 aufgesetzt, so daß die Auslaßöffnung 117 direkt in den Eingang des Bypassventils 25 führt. Dies hätte den zusätzlichen Vorteil, daß sich das Volumen des Schieber 26 des Bypassventils 25 entspannen könnte.

Claims

1. Ein Fahrzeug-Servolenksystem mit: einer Hydraulikpumpe (24) mit konstantem Fördervolumen, einem Servounterstützungsventil (40) mit offener Mittelstellung, das mit dem Pumpenausgang in Verbindung steht und aus einem neutralen Zustand in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment während eines Lenkmanövers einstellbar ist, um einen Fluidstrom von der Pumpe (24) zu einander gegenüberliegenden Kammern (18a) eines Hydraulikzylinders (18b) zu steuern, der Servounterstützung zur Unterstützung des Manövers bereitstellt, einem Bypassventil (25) in der Fluidleitung zwischen dem Pumpenausgang und einem Fluidvorratsbehälter (21), das auf die Fahrzeuggeschwindigkeit in der Weise anspricht, daß das Bypassventil (25) die Verbindung zwischen dem Pumpenausgang und dem Vorratsbehälter (21) bei steigener Fahrzeuggeschwindigkeit zunehmend öffnet und die Verbindung bei abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit drosselt, wobei das Servounterstützungsventil (40) Ventilmittel (9, 10) enthält, durch deren in Abhängigkeit von einem Eingangslenkmoment erfolgte Relativverschiebung aus dem neutralen Zustand zur Servounterstützung Hydrauliktluid zur Betätigung des Hydraulikkolbens (l8b) geleitet wird, die Ventilmittel (9, 10) im neutralen Zustand die Pumpe (24), die Kammern (18a) und den Vorratsbehälter (21) miteinander verbinden und die Ventilmittel (9, 10) in ihren neutralen Zustand durch Vorspannmittel (8, 11) vorgespannt sind,

worin dem ein Durchflußerfassungsventil (100) in der Verbindung (28) vorgesehen ist, die die Pumpe (24) über das Bypassventil (25) mit dem Vorratsbehälter (21) verbindet, wobei das Durchflußerfassungsventil (100) den Fluiddurchfluß durch das Bypassventil (25) vermindert, wenn der Fluiddurchfluß einen vorbestimmten Maximalwert erreicht.

2. Ein System nach Anspruch 1, bei dem das Durchflußerfassungsventil (100) enthält: einen Zylinder (104) mit einer Einlaßöffnung (103) zum Einlaß von Fluid und einer Auslaßöffnung (117) zum Auslaß von Fluid, einen Kolben (105), der eine Fläche aufweist, auf die der Fluidstrom durch das Ventil wirkt und der veränderbar zwischen einer ersten Position, bei der die Einlaßöffnung (103) direkt mit der Auslaßöffnung (117) verbunden ist, und einer zweiten Position bewegbar ist, bei der der Kolben die Verbindung zwischen der Einlaßöffnung (103) und der Auslaßöffnung (117) schließt, und Vorspannmittel (106) zum Vorspannen des Kolbens in seine erste Position, wobei die Anordnung so ausgeführt ist, daß, wenn der Fluidstrom ein vorbestimmtes Maximum erreicht, die Kraft des auf die Fläche (118) des Kolbens wirkenden Fluidstromes die Kraft der Vorspannmittel überwindet und den Kolben in Richtung seiner zweiten Position bewegt, wodurch der Fluidfluß durch das Durchflußerfassungsventil (100) vermindert wird.

3. Ein System nach Anspruch 2, bei dem der Kolben (105) hohl ist und die Fläche (118) des Kolbens, auf die der Fluidstrom wirkt, eine Öffnung (107) aufweist, so daß ein Fluidweg zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung über den Kolben ausgebildet wird.

4. Ein System nach Anspruch 3, bei dem der hohle Kolben (105) am bezüglich des Fluidstromes stromabwärts gelegenen Ende geöffnet ist und die Öffnung (107) in der Fläche des Kolbens, auf die der Fluidstrom wirkt, einen kleineren Durchmesser aufweist als das offene Ende des Kolbens.

5. Ein System nach Anspruch 4, bei dem die Vorspannmittel eine Feder (106) enthalten, die zwischen einer Innenfläche des Kolbens und einer an einem Ende des Zylinders ausgebildeten Fläche wirkt.

6. Ein System nach Anspruch 5, bei dem die an einem Ende des Zylinders angeordnete Fläche einen durch eine Feder vorgespannten Druckkolben (108) enthält.

7. Ein System nach Anspruch 6, bei dem ein Kopf (109) des Druckkolbens (108) einen größeren Durchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Kolbens (105).

8. Ein System nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Druckkolben (108) einen Schaft (110) enthält, der durch eine benachbarte Stirnwand des Zylinders in eine Kammer (111) führt, in der eine auf den Druckkolben (108) wirkende Feder (116) angeordnet ist.

9. Ein System nach Anspruch 8, bei dem der Schaft (110) des Druckkolbens (108) mit einem in der Kammer befindlichen Kopf (112) versehen ist, gegen den die Druckkolbenfeder (116) zum Vorspannen des Druckkolbens wirkt.

10. Ein System nach Anspruch 9, bei dem ein von dem Zylinder (104) entferntes Ende der Kammer (111) durch ein Verschlußelement (113) verschlossen ist, gegen das die Druckkolbenfeder (116) wirkt.