-
Hintergrund
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugservolenksystem
und genauer gesagt auf ein Fahrzeugservolenksystem, in dem der Widerstand
gegen Betätigung
eines Servolenkmotorsteuerventils variiert wird.
-
Ein
bekanntes Fahrzeugservolenksystem wird in U.S. Patent Nr. 4,819,545
offenbart. Das in diesem Patent offenbarte Servolenksystem umfasst eine
Steuerventilanordnung, die einen Widerstand gegen Betätigung besitzt,
der sich erhöht,
wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Eine Geschwindigkeits-ansprechende
Steuereinheit steht in Strömungsmittelverbindung
mit einer Druck-ansprechenden Steuereinheit in der Ventilanordnung.
Die Konstruktion dieses bekannten Servolenksystems würde vereinfacht
werden, wenn die Geschwindigkeits-ansprechende Steuereinheit eliminiert
würde.
-
Weiterhin
wird hingewiesen auf US-A-5 135 068 und DE-A-40 26 163. Beide Dokumente
offenbaren eine Vorrichtung zum Gebrauch in einem Fahrzeug, um einen
Servolenkmotor zu steuern. Eine hydraulische Reaktionseinrichtung
der Servolenkvorrichtung arbeitet mit einer Hauptpumpe ebenso wie einer
Sub- bzw. Hilfspumpe zusammen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Vorrichtung zum Gebrauch in einem Fahrzeug zum Steuern
eines Servolenkmotors nach Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung
zum Gebrauch in einem Fahrzeug vor, um einen Strömungsmittelfluss zu einem Servolenkmotor
zu steuern. Die Vorrichtung umfasst Motorsteuerventilglieder, die
relativ zueinander drehbar sind, um Strömungsmittelfluss von einer Pumpe
zu einem Servolenkmotor zu steuern. Eine Vorspannanordnung widersteht
relativer Drehung zwischen den Motorsteuerventilgliedern.
-
Die
Vorspannanordnung umfasst eine Druckkammer und eine Kraftübertragungsanordnung.
Die Druckkammer ist betätigbar
unter dem Einfluss von Strömungsmitteldruck
um die Kraftübertragungsanordnung
zu betätigen.
Die Druckkammer wird durch ein sekundäres Ventil abgelassen, das
ansprechend auf relative Drehung zwischen den Motorsteuerventilgliedern
betätigbar
ist.
-
Die
Pumpe, die Strömungsmittel
zu den Motorsteuerventilgliedern und zu der Druckkammer liefert,
ist von dem Typ der Strömungsmittel
mit einer hohen Strömungsmittelflussrate
während
des Betriebs der Pumpe bei einer niedrigen Geschwindigkeit liefert
und der Strömungsmittel
mit einer niedrigen Strömungsmittelflussrate
während
des Betriebs der Pumpe bei einer hohen Geschwindigkeit liefert. Während des
Betriebs der Pumpe mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewirkt eine
Zumessöffnung
in der sekundären
Ventilanordnung, dass Strömungsmittelfluss
eingeschränkt
wird, um es zu ermöglichen,
dass sich der Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer erhöht.
Der erhöhte
Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer bewirkt den Betrieb der Kraftübertragungsanordnung, um den
Widerstand gegenüber
relativer Drehung zwischen den Motorsteuerventilgliedern beim Auftreten
relativer Drehung zwischen den Motorsteuerventilgliedern zu reduzieren.
-
Während des
Betriebs der Pumpe mit einer hohen Geschwindigkeit bewirkt die Zumessöffnung in der
sekundären
Ventilanordnung nicht, dass Strömungsmittelfluss
ausreichend verringert wird, um eine Zunahme des Strömungsmitteldrucks
in der Druckkammer zu bewirken. Daraus resultierend wird die Kraftübertragungsanordnung
nicht vollständig
betätigt,
um den Widerstand zu relativer Drehung zwischen den Motorsteuerventilgliedern
zu reduzieren. Deswegen ist der Widerstand gegenüber relativer Drehung zwischen
den Motorsteuerventilgliedern während
des Betriebs der Pumpe bei einer hohen Geschwindigkeit größer als
der Widerstand gegenüber
relativer Drehung zwi schen den Motorsteuerventilgliedern während des
Betriebs der Pumpe bei einer niedrigen Geschwindigkeit.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
vorangegangenen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
beim Betrachten der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen offensichtlicher werden, wobei zeigt:
-
1 eine
Schnittansicht eines Servolenksteuerventils, das in einem Fahrzeug
zum Steuern des Strömungsmittelflusses
zu einem Servolenkmotor verwendet wird;
-
2 eine
vergrößerte, fragmentarische
Ansicht eines Teils der 1; und
-
3 eine
vergrößerte, schematische
Darstellung, die die Art und Weise in der eine sekundäre Ventilanordnung
Strömungsmitteldruck
in dem Servolenksteuerventil der 1 ablässt, darstellt.
-
Beschreibung eines spezifischen,
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung
-
Servolenksystem – Allgemeine
Beschreibung
-
Ein
Fahrzeuglenksystem 12 (1) ist betätigbar,
um lenkbare Fahrzeugräder
bei Drehung des Lenkrads durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu drehen.
Die Drehung des Lenkrads betätigt
eine Servolenksteuerventil 22, um Strömungsmittel von einer Motor
betriebenen Pumpe 24 und Versorgungsleitung 26 zu
der einen des Paares von Motorleitungen 28 und 30 zu
transportieren. Das Hochdruckströmungsmittel,
das von der Versorgungsleitung 26 durch eine der Motorleitungen 28 oder 30 geleitet wird,
bewirkt den Betrieb eines Servolenkmotors 31, um die lenkbaren
Fahrzeugräder
zu drehen. Strömungsmittel
wird von dem Motor 31 zu einem Reservoir 32 durch
die andere der Motorleitungen 28 oder 30, das
Servolenksteuerventil 22 und eine Rückführleitung 34 geleitet.
-
Die
Pumpe ist von dem wohl bekannten Drooper-Typ. Die Pumpe 24 versorgt
das Servolenksteuerventil 22 mit Strömungsmittel mit einer hohen
Strömungsmittelflussrate,
wenn die Pumpe mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit durch
den Motor des Fahrzeugs angetrieben wird. Die Pumpe 24 versorgt das
Servolenksteuerventil 22 mit Strömungsmittel bei einer niedrigen
Strömungsmittelflussrate,
wenn die Pumpe bei einer relativ hohen Geschwindigkeit durch den
Motor des Fahrzeugs angetrieben wird. Somit ist der Strömungsmittelfluss
von der Pumpe 24 maximal, wenn sich der Motor des Fahrzeugs
im Leerlauf befindet und das Fahrzeug steht. Der Strömungsmittelfluss
von der Pumpe 24 verringert sich, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit
erhöht.
Pumpen mit einer Drooper-Typ-Bauar werden in U.S. Patent Nr. 2,835,201
; 3,349,714 und 4,681,517 offenbart. Natürlich gibt es andere bekannte
Pumpen, die eine Drooper-Typ-Bauart besitzen.
-
Das
Servolenksteuerventil 22 umfasst ein inneres Motorsteuerventilglied 40 und
ein äußeres Motorsteuerventilglied
oder Hülse 42.
Das äußere Motorsteuerventilglied 42 ist
zylindrisch und umschließt das
innere Motorsteuerventilglied 40. Das innere Motorsteuerventilglied 40 und
das äußere Motorsteuerventilglied 42 sind
relativ zueinander und zu einem Gehäuse 44 um eine gemeinsame
Mittelachse 46 drehbar.
-
Das
innere Ventilglied 40 wird als ein Stück mit einem zylindrischen
Eingabeglied oder Ventilschaft 50 gebildet, der mit dem
Lenkrad verbunden ist. Das einstückige, äußere Ventilglied 42 ist
mit einem Folgeglied 54 durch einen Stift 56 verbunden. Das
Folgeglied 54 wird in dem Gehäuse 44 durch Lager 58 und 60 drehbar
getragen. Das Folgeglied 54 sieht ebenfalls ein Ritzelzahnrad 64 vor,
das in Zahneingriff mit einer Zahnstange 66 steht. Die
Zahnstange 66 ist mit dem Servolenkmotor 31 und
lenkbaren Fahrzeugrädern
verbunden.
-
Das
Servolenksteuerventil 22 (1) ist von der
Bauart mit „offener
Mitte" (open center
type). Deswegen wird, wenn sich das Servolenksteuerventil in einem
Anfangs- oder nicht betätigten
Zustand befindet, Strömungsmitteldruck von
der Pumpe 24 durch die Motorleitungen 28 und 30 zu
den Motorzylinderkammern 72 und 74 an gegenüberliegenden Seiten
eines Kolbens 76 in dem Servolenkmotor 31 geleitet.
Ebenso wird Strömungsmittelfluss
von der Pumpe 24 durch das Servolenksteuerventil 22 zu
der Rückführleitung 34 und
dem Reservoir 32 geleitet.
-
Bei
Drehung des Lenkrads und Drehung des Ventilschafts 50 wird
das innere Ventilglied 40 um die Achse 46 relativ
zu dem Gehäuse 44 und
dem äußeren Ventilglied 42 gedreht.
Dieses leitet Hochdruckströmungsmittel
von der Pumpe 24 zu einer der Motorleitungen 28 oder 30 und
leitet Strömungsmittel von
der anderen Motorleitung zu dem Reservoir 32.
-
Zum
Beispiel wird eine Drehung des inneren Ventilglieds 40 in
einer Richtung relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 das
Ausmaß der
Verbindung der Motorleitung 28 mit dem Reservoir 32 verringern
und wird das Ausmaß der
Verbindung der Motorleitung 28 mit der Pumpe 24 erhöhen. Dies
resultiert in Leiten von Hochdruckströmungsmittel von der Pumpe 24 zu der
Motorzylinderkammer 72. Dieses Hochdruckströmungsmittel
bewegt den Kolben 76 nach rechts (wie in 1 gesehen).
Wenn sich der Kolben 76 nach rechts (wie in 1 gesehen)
bewegt, wird von der Kammer 74 abgelassenes Strömungsmittel
durch die Motorleitung 30 zu dem Reservoir 32 durch
die Rückführleitung 34 geleitet.
-
Wenn
der Servolenkmotor 31 arbeitet, dreht die Zahnstange 66 das
Ritzel 64 und das Folgeglied 54. Dies dreht das äußere Ventilglied 42 relativ
zu dem inneren Ventilglied 40. Wenn der Servolenkmotor 31 betrieben
wird, um die lenkbaren Fahrzeugräder 14 und 16 um
ein Ausmaß entsprechend
dem Ausmaß der
Drehung des inneren Ventilglieds 40 zu drehen, dreht die
Zahnstange 66 das Ritzel 64 um einen ausreichenden
Abstand, um das äußere Ventilglied 42 zu
seiner anfänglichen
Position relativ zu dem inneren Ventilglied zu bewegen. Wenn dies
auftritt, gleicht sich der Strömungsmitteldruck
in den Motorzylinderkammern 72 und 74 aus und
der Motor 31 hört
auf zu arbeiten.
-
Wenn
sich das Servolenksteuerventil 22 in seiner Anfangsposition
befindet, wird Strömungsmitteldruck
von der Pumpe 24 zu einer ringförmigen, mittleren Nut 80,
gebildet in dem äußeren Ventilglied 42,
geleitet. Strömungsmittel
fließt
zu dem Inneren des zylindrischen, äußeren Ventilglieds 42 durch
ein Paar sich diametral gegenüberliegender
Durchlässe 82 und 84.
Das innere Ventilglied 40 besitzt eine im Allgemeinen quadratische
Querschnittskonfiguration mit abgerundeten Ecken, die mit sich axial
erstreckenden Nuten an der Innenseite des äußeren Ventilglieds 42 zusammenarbeitet.
Die Enden eines Paars diametral gegenüberliegender Nuten an der Innenseite 'des äußeren Ventilglieds 42 stehen
in Strömungsmittelverbindung
mit einer ringförmigen Außennut 88,
die mit der Motorleitung 28 verbunden ist. Ein zweites
Paar sich diametral gegenüberliegender
und sich axial erstreckender Nuten an der Innenseite des äußeren Ventilglieds 42 stehen
in Strömungsmittelverbindung
mit einer ringförmigen
Außennut 90,
die in dem äußeren Ventilglied
gebildet ist und mit der Motorleitung 30 verbunden ist.
-
Ein
Paar sich diametral gegenüberliegender Öffnungen 94 erstreckt
sich radial nach innen zu einem sich axial erstreckenden Mitteldurchlass 96 (2 und 3)
in dem inneren Ventilglied 40. Der Mitteldurchlass 96 steht
in Strömungsmittelverbindung
mit einer ringförmigen
Rückführkammer 98 (1),
die über
dem äußeren Ventilglied 42 angeordnet
ist. Die Kammer 98 steht in Strömungsmittelverbindung mit dem
Reservoir 32 durch die Rückführleitung 34.
-
Die
inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 sind
durch eine Torsionsstange 102 (2 und 3)
miteinander verbunden, die in dem sich axial erstreckenden Rückführströmungsmitteldurchlass 96 angeordnet
ist. Ein Ende der Torsionsstange 102 ist mit dem Ventilschaft 50 verbunden
und das gegenüberliegende
Ende der Torsionsstange ist mit dem Folgeglied 54 (1)
verbunden. Die Torsionsstange 102 dreht sich, um das Auftreten
relativer Drehung zwischen den inneren und äußeren Ventilgliedern 40 und 42 zu
ermöglichen
und drängt,
wenn sie frei ist, die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 zu
ihren anfänglichen
Positionen.
-
Die
inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 besitzen
die gleiche Bauart und arbeiten miteinander und der Torsionsstange 102 in
der gleichen Weise zusammen wie in U.S. Patent Nr. 4,276,812, herausgegeben
am 7. Juli 1981 und "Power
Steering Valve and Method of Making the Same" betitelt, beschrieben. Jedoch könnten die
inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42,
wenn gewünscht,
eine unterschiedliche Bauart besitzen.
-
Servolenkwiderstandssteuersystem
-
Ein
Servolenkwiderstandssteuersystem 110 (1)
vermindert die Kraft, die erforderlich ist, um das Servolenksteuerventil 22 zu
betätigen,
wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit vermindert. Somit ist bei
einer relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit eine kleine Kraft
erforderlich, um das innere Ventilglied 40 relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 zu
drehen. Bei relativ hoher Fahrzeuggeschwindigkeit ist eine größere Kraft
erforderlich, um das innere Ventilglied 40 relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 zu
drehen.
-
Das
Servolenkwiderstandssteuersystem 110 umfasst eine auf Druck
ansprechende Steuereinheit 112. Die auf Druck ansprechende
Steuereinheit 112 umfasst eine Kraftübertragungsanordnung 114.
Die Kraftübertragungsanordnung 114 umfasst
ein ringförmiges
Kraftübertragungsglied
oder Gleiter 116 (1), das
in dem Servolenksteuerventilgehäuse 44 angeordnet
ist. Das Kraftübertragungsglied 116 dreht
sich um seine Mittelachse 46 mit dem inneren Ventilglied 40 und
dem Ventilschaft 50. Obwohl sich das Kraftübertragungsglied 116 mit
dem inneren Ventilglied 40 und dem Ventilschaft 50 dreht,
ist das Kraftübertragungsglied 116 axial
entlang dem Ventilschaft 50 bewegbar.
-
Die
Kraftübertragungsanordnung 114 umfasst
ebenfalls eine Nockenanordnung 120 (2). Die
Nockenanordnung 120 umfasst eine Vielzahl von nach unten
(wie in 2 gezeigt) weisenden Nockenoberflächen 122 an
dem Kraftübertragungsglied 116,
eine Vielzahl von nach oben (wie in 2 gezeigt)
weisenden Nockenoberflächen 124 an
dem äußeren Ventilglied 42 und
eine Vielzahl von Kugeln oder sphärischen Nockenelementen 126.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind vier Nockenelemente oder Kugeln 126 zwischen
vier Paaren von Nockenoberflächen 122 und 124 gebildet an
dem Kraftübertragungsglied 116 und
dem äußeren Ventilglied 42 angeordnet.
Jedoch könnte,
wenn gewünscht,
eine größere oder
geringere Anzahl von Nockenelementen 126 und Nockenoberflächen 122 und 124 verwendet
werden.
-
Das
Kraftübertragungsglied 116 wird
axial zu dem äußeren Ventilglied 42 durch
eine Spulenfeder 130 gedrängt, das in einer koaxialen
Beziehung mit dem Ventilschaft 50 angeordnet ist und diesen
umschreibt bzw. begrenzt. Die Kraft nach unten, die gegen das Kraftübertragungsglied 116 durch
die Spulenfeder 130 angelegt wird, drückt die Nockenoberflächen 122 und 124 gegen
gegenüberliegende
Seiten der Kugeln 126. Die Kraft nach unten, die gegen die
Kugeln 126 durch das Kraftübertragungsglied 116 angelegt
wird, zentriert die Kugeln an den Nockenoberflächen 122 und 124.
-
Das
ringförmige
Kraftübertragungsglied 116 arbeitet
mit einer zylindrischen, inneren Seitenoberfläche 134 des Gehäuses 44 und
dem Ventilschaft 50 zusammen, um die ringförmige Rückführkammer 98 und
die ringförmige
Druckkammer 138 an axial gegenüberliegenden Seiten des Kraftübertragungsglieds 116 zu
bilden. Eine ringförmige
obere Seite 142 des Kraftübertragungsglieds 116 arbeitet
mit der zylindrischen, inneren Seitenoberfläche 134 des Gehäuses 44 zusammen,
um teilweise die Rückführkammer 98 zu
definieren. Ähnlich
arbeitet eine ringförmige
untere Seite 144 des Kraftübertragungsglieds 116 mit
der inneren Seitenoberfläche 134 des Gehäuses 44 und
der äußeren Seitenoberfläche 141 des
Ventilschafts 50 zusammen, um teilweise die ringförmige Druckkammer 138 zu
definieren.
-
Der
Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer 138 drängt das Kraftübertragungsglied 116 weg von
den Nockenelementen oder Kugeln 126 in Gegenstellung zu
der Feder 130. Es sollte klar sein, dass die Kraft, die
durch die Feder 130 gegen die ringförmige Seite 142 des
Kraftübertragungsglieds 116 angelegt
wird, immer größer ist
als die Strömungsmitteldruckkraft,
die gegen die ringförmige Seite 144 des
Kraftübertragungsglieds
angelegt wird. Somit bleiben die Nockenoberflächen 122 an dem Kraftübertragungsglied 116 immer
in aneinanderstoßendem
Eingriff mit den Kugeln oder Nockenelementen 126.
-
Es
gibt eine Strömungsmittel-abdichtende, nicht
eingreifende Passung zwischen einer zylindrischen, äußeren Seitenoberfläche 152 (2)
des Kraftübertragungsglieds 116 und
der inneren Seitenoberfläche 134 des
Gehäuses 44.
Es gibt ebenfalls eine Strömungsmittel-abdichtende,
nicht eingreifende Passung zwischen einer zylindrischen, inneren Seitenoberfläche 153 des
Kraftübertragungsglieds 116 und
der äußeren Seitenoberfläche 141 des
Ventilschafts. Das obere Ende des Ventilgehäuses 44 wird durch
einen ringförmigen
Abdichtungsring 156 (2) abgedichtet,
der mit der inneren Seitenoberfläche 134 des
Gehäuses
und der äußeren Seitenoberfläche des
Ventilschafts 50 in Eingriff steht. Ein zweiter ringförmiger Abdichtungsring 158 ist
vorgesehen, um weiterhin eine strömungsmitteldichte Abdichtung
sicherzustellen.
-
Die
Drehung des Ventilschafts 50 und des inneren Ventilglieds 40 relativ
zu dem Gehäuse 44 und äußeren Ventilglied 42 wird
durch die auf Druck ansprechende Steuereinheit 112 mit
einer Kraft widerstanden, die eine Funktion ist der Differenz zwischen der
Strömungsmitteldruckkraft,
die an die Seite 144 des Kraftübertragungsglieds 116 angelegt
wird und der Federkraft, die gegen die Seite 142 des Kraftübertragungsglieds
angelegt wird. Wenn der Ventilschaft 50 von seiner in 2 gezeigten
Anfangsposition zu einer vollständig
betätigten
Position gedreht wird, rollt die äußere Seitenoberfläche auf
den Nockenelementen oder Kugeln 126 auf den Nockenoberflächen 122 und 124,
wenn das Kraftübertragungsglied 116 um
die Achse 46 gedreht wird. Wenn dies auftritt, wird das
Kraftübertragungsglied
von der in 2 gezeigten Position nach oben
gegen den Einfluss der Vorspannfeder 130 bewegt. Wenn sich die
Seite 144 des Kraftübertragungsglieds 116 weg von
einem ringförmigen,
oberen Ende 146 des äußeren Ventilglieds 42 bewegt,
wird die Größe der Druckkammer 138 vergrößert und
die Größe der Rückführkammer 98 wird
verkleinert.
-
Die
Kraft, die erforderlich ist, um die sphärischen Kraftübertragungselemente 126 auf
den Nockenoberflächen 122 und 124 zu
rollen und das Kraftübertragungsglied 116 weg
von dem Ende 146 des äußeren Ventilglieds 42 zu
bewegen, variiert als eine Funktion der Nettokraft, die das Kraftübertragungsglied 116 zu
dem äußeren Ventilglied 42 drängt. Somit
gilt: je größer die
Nettokraft ist, die das Kraftübertragungsglied 116 gegen
die Kugeln 126 drückt,
desto größer ist
die Kraft, die erforderlich ist, um den Ventilschaft 50 von
der anfänglichen
Position der 2 zu drehen. Die Nettokraft,
die das Kraftübertragungsglied 116 gegen
die Nockenelemente 126 drückt, ist gleich der Differenz
zwischen der Kraft, die durch die Feder 130 gegen die Seite 142 des
Kraftübertragungsglieds 116 angelegt
wird, und der Strömungsmitteldruckkraft,
die durch das Strömungsmittel
in der Kammer 138 gegen die Seite 144 des Kraftübertragungsglieds
angelegt wird. Je größer die
Strömungsmitteldruckkraft,
die gegen die Seite 144 des Kraftübertragungsglieds 116 angelegt
wird, desto kleiner ist die Kraft die überwunden werden muss, um den
Ventilschaft 50 und das Kraftübertragungsglied 116 relativ
zu dem äußeren Ventilglied 42 zu
drehen.
-
Ein
Paar von Rückhalteelemente
oder Kugeln (nicht gezeigt) verbindet das Kraftübertragungsglied 116 und
den Ventilschaft 50 miteinander, um das Kraftübertragungsglied
gegen Drehung relativ zu dem Ventilschaft zu halten, während dem
Kraftübertragungsglied 116 axiale
Bewegung relativ zu dem Ventilschaft 50 gestattet wird.
Die sphärischen
Rückhalteelemente
stehen mit einem Paar von sich diametral gegenüberliegenden Nuten, die in
dem Ventilschaft 50 gebildet sind, und einem Paar sich
axial erstreckender Nuten, die in dem Kraftübertragungsglied 116 gebildet
sind, in Eingriff.
-
Die
Bauart des Servolenkwiderstandssteuersystems 110 und die
Art und Weise in der die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 zusammenarbeiten,
ist die gleiche wie in U.S. Patent Nr. 4,819,545, herausgegeben
am 11. April 1989 und "Power
Steering System" betitelt.
Jedoch sollte es klar sein, dass das Servolenkwiderstandssteuersystem 110 eine
von der hierin offenbarten, spezifischen Bauart unterschiedliche
Bauart besitzen könnte.
-
Sekundäre Ventilanordnung
-
Gemäß einem
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine sekundäre Ventilanordnung 170 vorgesehen,
um den Ablass der Druckkammer 138 (2 und 3)
zu der Rückführkammer 98 zu steuern.
Wenn sich die sekundäre
Ventilanordnung 170 in dem in 2 und 3 gezeigten
offenen Zustand befindet, gibt es einen maximalen Ablass der Druckkammer 138 zu
der Rückführkammer 98,
um den Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer zu minimieren.
-
Bei
relativer Drehung zwischen den inneren und äußeren Ventilgliedern 40 und 42,
um den Betrieb des Servolenkmotors 31 zu bewirken, wird
die sekundäre
Ventilanordnung 170 von dem anfänglichen oder offenen Zustand
zu einem geschlossenen Zustand betrieben. Wenn die sekundäre Ventilanordnung 170 von
dem offenen Zustand zu dem geschlossenen Zustand betrieben wird,
vermindert dies zunehmend Strömungsmittelfluss
zu der Rückführkammer 98.
Wenn sich die sekundäre
Ventilanordnung 170 in dem vollständig geschlossenen Zustand befindet,
blockiert das fast vollständig
den Strömungsmittelfluss
zu der Rückführkammer 98.
Jedoch gibt es immer etwas Strömungsmittelfluss
durch die sekundäre
Ventilanordnung 170 zu der Rückführkammer 98.
-
Die
sekundäre
Ventilanordnung 170 wird von dem offenen Zustand der 2 und 3 zu
dem geschlossenen Zustand ansprechend auf den Beginn einer Fahrzeuglenkhandlung
betätigt.
Somit bewegt beim Auftreten von relativer Drehung zwischen den inneren
und äußeren Ventilgliedern 40 und 42 die
Nockenanordnung 120 das Kraftübertragungsglied 116 entlang
dem Ventilschaft 50 nach oben, um Betreiben der sekundären Ventilanordnung 70 von dem
offenen Zustand zu dem geschlossenen Zustand zu initiieren. Der
Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer 138 hilft der Nockenanordnung 120 beim
Bewegen des Kraftübertragungsglieds 116 nach
oben entlang des Ventilschafts 50.
-
Die
sekundäre
Ventilanordnung 170 umfasst ein sekundäres Ventilglied 174,
das integral als ein Stück
mit dem Kraftübertragungsglied 116 gebildet sein kann
oder es kann getrennt von dem Kraftübertragungsglied, wie in 2 und 3 gezeigt,
gebildet sein. Das sekundäre
Ventilglied 174 weist eine zylindrische Hülse 175 auf,
die sich um den Ventilschaft 50 erstreckt. Die innere Seitenoberfläche der zylindrischen
Hülse 175 besitzt
einen etwas größeren Durchmesser
als die äußere Seitenoberfläche 141 des
Ventilschafts 50. Die zylindrische Hülse 175 besitzt eine
Mittelachse, die mit der Mittelachse 46 des inneren Ventilglieds 40 und
des Ventilschafts 50 zusammenfällt. Das sekundäre Ventilglied 174 umfasst
ebenfalls einen ringförmigen
Flansch 176, der zwischen dem unteren Ende der Spulenfeder 130 und
dem Kraftübertragungsglied 116 angeordnet
ist.
-
Das
sekundäre
Ventilglied 174 arbeitet mit bogenförmigen Ausnehmungen 178 und 180 (3),
die an dem Ventilschaft 50 gebildet sind, zusammen, um
ein Paar von Zumessöffnungen 182 und 184 von
variabler Größe zu bilden.
Die Ausnehmungen 178 und 180 und die Zumessöffnungen 182 und 184 stehen
in Strömungsmittelverbindung
mit dem Strömungsmittelrückführdurchlass 96 durch sich
radial erstreckende Durchlässe 186 und 188,
die in dem zylindrischen Ventilschaft 50 gebildet sind. Der
Rückführdurchlass 96 steht
ebenfalls in Strömungsmittelverbindung
mit der Druckkammer 138 durch einen sich radial erstreckenden
Durchlass 192, der in dem Ventilschaft 50 gebildet
ist.
-
Das
sekundäre
Ventilglied 174 ist axial entlang dem Ventilschaft 50 bewegbar,
um die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 zu
variieren. Variierung der Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 variiert
das Ausmaß mit
dem die Zumessöffnungen
Strömungsmittelfluss
von dem Rückführdurchlass 96 zu
der Rückführkammer 98 einschränken.
-
Wenn
die inneren und äußeren Motorsteuerventilglieder 40 und 42 sich
in ihrem anfänglichen oder
nicht betätigten
Zustand befinden, sind die Zumessöffnungen 182 und 184 mit
variabler Größe relativ
groß.
Dies maximiert das Ausmaß mit
dem der Rückführdurchlass 96 und
die Druckkammer 138 zu der Rückführkammer 98 durch
die Zumessöffnungen mit
variabler Größe abgelassen
werden.
-
Bei
relativer Drehung zwischen den inneren und äußeren Ventilgliedern 40 und 42 bewegen
die Kugeln 126 das Kraftübertragungsglied 116 und
das sekundäre
Ventilglied 174 axial nach oben (wie in 3 gesehen).
Dies resultiert darin, dass die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 durch
das sekundäre
Ventilglied 174 reduziert werden. Wenn die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 durch
das sekundäre
Ventilglied 174 reduziert werden, wird der Fluss von Strömungsmittel
von dem Rückführdurchlass 96 durch
die Zumessöffnungen
zu der Rückführkammer 98 eingeschränkt.
-
Wenn
die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 zu
der maximal möglichen
Ausdehnung relativ zueinander gedreht wurden, dann wird das sekundäre Ventilglied 174 die
Zumessöffnungen 182 und 184 zu
dem maximal möglichen
Ausmaß einschränken. Jedoch
wird das sekundäre
Ventilglied 174 niemals die Zumessöffnungen 182 und 184 vollständig blockieren.
Da das sekundäre
Ventilglied 174 die Zumessöffnungen 182 und 184 nicht
vollständig blockiert,
gibt es einen minimalen Fluss durch die Zumessöffnungen, um den Strömungsmitteldruck
in der Kammer 138 zu entlasten, wenn die Ventilglieder 40 und 42 zu
der maximal möglichen
Ausdehnung relativ zueinander gedreht wurden.
-
Die
Spulenfeder 130 (2 und 3) drängt das
sekundäre
Ventilglied 174 zu der in 3 gezeigten
Anfangsposition. Somit besitzt die Feder 130 einen oberen
Endteil, der mit einem ringförmigen Kragen 190 in
Eingriff steht, der mit dem Ventilschaft 50 fest verbunden
ist. Der untere Endteil der Spulenfeder 130 steht mit dem
Flansch 176 an dem sekundären Ventilglied 174 in
Eingriff, um das Kraftübertragungsglied 116 gegen
die Kugeln 126 zu drücken.
-
Wenn
die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 zu
ihrem anfänglichen
oder nicht betätigten
Zustand zurückgedreht
werden, bewegt die Feder 130 das sekundäre Ventilglied 174 und
das Kraftübertragungsglied 116 nach
unten (wie in 2 und 3 gezeigt).
Wenn dies auftritt, vergrößert sich
die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184.
Natürlich verringert
eine Vergrößerung der
Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 das
Ausmaß mit
dem der Fluss von Strömungsmittel
durch die Zumessöffnungen
eingeschränkt
ist. Dies resultiert in einer Abnahme des Strömungsmitteldrucks in dem Rückführdurchlass 96 und
der Druckkammer 138.
-
Betrieb
-
Wenn
ein Fahrzeug, das ein Servolenksystem 12 besitzt, unbewegt
ist oder sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, dann betreibt
der Fahrzeugmotor die Pumpe 24 mit einer relativ niedrigen
Geschwindigkeit. Zu dieser Zeit wird die Strömungsmittelflussrate von der
Pumpe 24 maximiert. Eine relativ hohe Strömungsmittelflussrate
von der Pumpe 24 wird durch den Rückführdurchlass 96 und die
Zumessöffnungen 182 und 184 zu
der Rückführkammer 98 und
der Rückführleitung 34 geleitet.
-
Zu
dieser Zeit bewirkt die Spulenfeder 130, dass das sekundäre Ventilglied 174 in
der in 2 und 3 gezeigten, vollständig offenen
Position gehalten wird, so dass die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 maximiert
wird. Jedoch wenn sich das sekundäre Ventilglied 174 in
der vollständig
offenen Position befindet, bewirken die Zumessöffnungen 182 und 184,
dass Strömungsmittelfluss
zu dem Rückführdurchlass 96 etwas
beschränkt
wird, so dass es einen minimalen Strömungsmitteldruck in der Druckkammer 138 gibt.
Der Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer 138 drängt das Kraftübertragungsglied 116 nach
oben, wie in 2 und 3 gesehen,
um einen Teil der Kraft, die von der Spulenfeder 130 zu
dem Kraftübertragungsglied 116 übertragen
wird, zu verschieben.
-
Bei
Drehung des inneren Ventilglieds 40 relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 dreht
sich das Kraftübertragungsglied 116 mit
dem inneren Ventilglied relativ zu dem äußeren Ventilglied. Dies resultiert
darin, dass die Nockenoberflächen 122 (2) an
dem Kraftübertragungsglied 116 und
die Nockenoberflächen 124 an
dem äußeren Ventilglied 42 mit
den Kugeln 126 zusammenarbeiten, um das Kraftübertragungsglied 116,
wie in 2 und 3 gesehen, axial nach oben zu
bewegen. Wenn sich das Kraftübertragungsglied 116 nach
oben bewegt, wird das sekundäre
Ventilglied 174 nach oben bewegt, um die Zumessöffnungen 182 und 184 einzuschränken.
-
Wenn
die Zumessöffnungen 182 und 184 eingeschränkt werden,
wird der Strömungsmitteldruck
in dem Rückführdurchlass 96 und
der Druckkammer 138 erhöht.
Das Erhöhen
des Strömungsmitteldrucks
in der Druckkammer 138 erhöht die Kraft, die der Kraft
der Spulenfeder 130 entgegenwirkt. Dies resultiert in einer
Abnahme der Kraft, die erforderlich ist, um das innere Ventilglied 40 relativ
zu dem äußeren Ventilglied 42 zu
drehen. Deswegen ist das Drehmoment, das benötigt wird, um das Servolenksteuerventil 22 zu
betätigen
während
des Betriebs der Pumpe 34 mit niedrigen Geschwindigkeiten
relativ klein.
-
Bei
Vollendung eines Manövers
mit niedriger Geschwindigkeit werden die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 zu
ihren anfänglichen
oder nicht betätigten
Positionen relativ zueinander zurückgedreht. Wenn dies auftritt,
arbeiten die Nockenoberflächen 122 und 124 mit
den Kugeln 126 zusammen, um zu ermöglichen, dass sich das Kraftübertragungsglied 116 wie
in 2 und 3 gezeigt, nach unten bewegt.
Wenn dies auftritt, wird das sekundäre Ventilglied 174 nach
unten bewegt und die Größe der Öffnungen 182 und 184 wird
vergrößert.
-
Während des
Betriebs des Fahrzeugs mit hohen Geschwindigkeiten wird die Pumpe 34 mit
einer höheren
Geschwindigkeit betrieben und die Strömungsmittelflussrate von der
Pumpe wird reduziert. Das Reduzieren der Strömungsmittelflussrate von der
Pumpe 24 reduziert die Strömungsmittelflussrate durch
den Rückführdurchlass 96 und
die Zumessöffnungen 182 und 184.
Infolge der niedrigen Strömungsmittelflussrate
sind die Zumessöffnungen 182 und 184 relativ
unwirksam, um Strömungsmittelfluss einzuschränken. Deswegen
ist der Strömungsmitteldruek
in dem Rückführdurchlass 96 und
in der Druckkammer 138 geringer als der Druck, der vorhanden war,
als die Pumpe 24 mit einer niedrigen Geschwindigkeit angetrieben
wurde. Der reduzierte Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer 138 resultiert darin, dass die Kraft,
die die Spulenfeder 130 verschiebt, reduziert wird.
-
Bei
Betätigung
des Lenksteuerventils 22 durch Drehung des Lenkrads wird
das innere Ventilglied 40 relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 gedreht.
Jedoch gibt es, da die Pumpe 24 mit einer hohen Geschwindigkeit
betrieben wird, sehr wenig Strömungsmitteldruck
in der Druckkammer 138. Im Wesentlichen muss die gesamte
Kraft der Spulenfeder 130 durch die Nockenanordnung 120 überwunden werden,
um das innere Ventilglied 40 relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 zu
drehen.
-
Wenn
sich das innere Ventilglied 40 relativ zu dem äußeren Ventilglied 42 dreht,
wird das sekundäre
Ventilglied 174 nach oben bewegt, wie in 2 und 3 gezeigt.
Wenn sich das sekundäre
Ventilglied 174 nach oben bewegt, wird die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 reduziert.
Jedoch wird zu dieser Zeit die Pumpe 24 mit einer relativ
hohen Geschwindigkeit betrieben und besitzt deswegen eine relativ
geringe Strömungsmittelflussausgangsrate.
Die niedrige Flussrate durch den Rückführdurchlass 96 ermöglicht es,
dass die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 ohne
wesentliche Vergrößerung des
Strömungsmitteldrucks
in dem Rückführdurchlass 96 und
der Druckkammer 138 reduziert wird. Deswegen ist die Eingabekraft,
die benötigt
wird, um das Lenkrad zu drehen und das innere Ventilglied 40 relativ
zu dem äußeren Ventilglied 42 zu
drehen, größer, wenn
das Fahrzeug mit einer relativ hohen Geschwindigkeit fährt, als
wenn das Fahrzeug mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit fährt.
-
Wenn
der Lenkbetrieb während
des Betriebs des Fahrzeugs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit
unterbrochen wird, werden die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 zu
ihren anfänglichen oder
nicht betätigten
Positionen relativ zueinander zurückgedreht. Wenn dies auftritt,
bewegen sich die Kugeln 126 entlang der Nockenoberflächen 122 und 124 und
die Spulenfeder 130 bewegt das Kraftübertragungsglied 116 zu
seiner in 2 und 3 gezeigten
anfänglichen
Position. Bei Bewegung des Kraftübertragungsglieds 116 zu
sei ner Anfangsposition wird das sekundäre Ventilglied 174 zu
seiner offenen Position zurückgedreht
sein, in der die Größe der Zumessöffnungen 182 und 184 maximiert
wird.