DE69931205T2

DE69931205T2 - Servolenkung

Info

Publication number: DE69931205T2
Application number: DE69931205T
Authority: DE
Inventors: Toyoda Koki K. K. Yoshiharu Kariya-shi Inaguma; Toyoda Koki K. K. Kazuya Kariya-shi Ando
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1999-03-04
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: DE69931205D1; EP0940317B1; JPH11245831A; US6216815B1; EP0940317A2; EP0940317A3

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Servolenkungsgerät.
Beschreibung des Standes der Technik
Hydraulische Servolenkungsgeräte wurden zum Unterstützen eines Lenkbetriebs von Fahrzeugen und desgleichen vorgeschlagen. Im Allgemeinen besteht das herkömmliche hydraulische Servolenkungsgerät hauptsächlich aus einer Pumpe 50, einem Reservoir 90, einem Drehsteuerventil 10 und einem Kraftstellzylinder 30, wie in 1 gezeigt ist. Die Pumpe 50 ist zum Zuführen von Betriebsfluid zum Erzeugen einer unterstützenden Kraft bei dem Lenkbetrieb eines Fahrers. Das Reservoir 90 ist zum Speichern des Betriebsfluids. Das Drehsteuerventil 10 ist zwischen der Pumpe 50 und dem Reservoir 90 angeordnet und steuert das Betriebsfluid in Übereinstimmung mit dem Lenkbetrieb. Der Kraftstellzylinder 30 arbeitet in Erwiderung auf das durch das Drehsteuerventil 10 gesteuerte Betriebsfluid.
Das Drehsteuerventil 10 wendet eine mittig geschlossene Bauart an, die dem Fahrer ein gleichmäßiges Lenkungsgefühl in der Nähe der neutralen Position des Lenkrads (bezogen auf 2) gibt. Die mittig geschlossene Bauart des Drehsteuerventils 10 schließt im Wesentlichen einen Einlassanschluss 10a, der das Betriebsfluid von der Pumpe 50 leitet, in der Nähe der neutralen Position des Lenkrads, um das Betriebsfluid für den Kraftstellzylinder 30 zu behindern. Wenn eine Druckdifferenz in dem Kraftstellzylinder 30 erhalten wird, um in der Nähe der neutralen Position sehr niedrig oder im Wesentlichen null zu sein, wird das Lenkungsgefühl gleich dem eines nicht unterstützten Lenkungsgeräts. Daher ist das Servolenkungsgerät im Stande, dem Fahrer ein gleichmäßiges Lenkungsgefühl in der Nähe der neutralen Position des Lenkrads zu geben, das heißt, die Stabilität der neutralen Position wird verbessert.
Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, dass die Selbstrückkehr des Lenkrads zu seiner neutralen Position des Servolenkungsgeräts mit dem Drehsteuerventil 10 der mittig geschlossenen Bauart schlechter als mit dem Drehsteuerventil 10' der mittig offenen Bauart ist, die in 3 gezeigt ist. Die Selbstrückkehr des Lenkrads ist eine zurücksetzende Drehung des Lenkrads, die durch eine Reaktionskraft von den Rädern, das heißt, ein selbstausrichtendes Moment so verursacht wird, dass das Lenkrad automatisch zu der neutralen Position zurückkehrt, nachdem der Fahrer ein Drehen des Lenkrads beendet.
Das Drehsteuerventil 10' der mittig offenen Bauart, die in 3 gezeigt ist, öffnet einen Einlassanschluss 10a', Zylinderanschlüsse 10b' und Rückkehranschlüsse 10c' in seiner neutralen Position. Diese Gestaltung ermöglicht zwei Abgabedurchtritten A' und B' in jedem Zylinderanschluss 10b', das Betriebsfluid während der Selbstrückkehr des Lenkrads freizusetzen. Wenn das Lenkrad zu der neutralen Position zurückkehrt, das heißt, die Selbstrückkehr beginnt, kehrt ein verschobener Kraftstellkolben 330' zu der neutralen Position des Kraftstellzylinders 30' zurück. Zum Beispiel bewegt sich der Kraftstellkolben 330', der durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, zu der neutralen Position, die durch durchgezogene Linien gezeigt ist. Der sich bewegende Kraftstellkolben 330' gibt das Betriebsfluid von einer linksseitigen Zylinderkammer zu dem linksseitigen Zylinderanschluss 10b' ab (bezogen auf eine gestrichelte Pfeillinie in 3). Während diesem Zustand wird das Betriebsfluid von den Durchtritten A' und B' in dem Zylinderanschluss 10b' abgegeben.
Andererseits schließt das Drehsteuerventil 10 der mittig geschlossenen Bauart, das in 2 gezeigt ist, den Einlassanschluss 10a in seiner neutralen Position. Diese Gestaltung ermöglicht nur einem Abgabedurchtritt A in jedem Zylinderanschluss 10b, das Betriebsfluid während der Selbstrückkehr des Lenkrads freizusetzen. Wenn das Lenkrad zu der neutralen Position zurückkehrt, kehrt ein verschobener Kraftstellkolben 330 zu der neutralen Position des Kraftstellzylinders 30 zurück. Zum Beispiel bewegt sich der Kraftstellkolben 330, der durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, zu der neutralen Position, die durch die durchgezogenen Linien gezeigt ist, um das Betriebsfluid von einer linksseitigen Zylinderkammer zu dem linksseitigen Zylinderanschluss 10b auszugeben (bezogen auf eine gestrichelte Pfeillinie in 2). Während diesem Zustand wird das Betriebsfluid von dem Durchtritt A in dem Zylinderanschluss 10b ausgegeben.
Daher hat das Drehsteuerventil 10 der mittig geschlossenen Bauart im Wesentlichen eine Hälfte des Bereichs zum Abgaben des Betriebsfluids verglichen mit dem Drehsteuerventil 10' der mittig offenen. Bauart. Dieser strukturelle Unterschied gibt dem Drehsteuerventil 10 der mittig geschlossenen Bauart die träge Selbstrückkehr des Lenkrads.
Ein weiteres Servolenkungsgerät ist in der Druckschrift US 5 048 630 gezeigt, die den Oberbegriff von Anspruch 1 definiert. Dieses Servolenkungsgerät weist eine Pumpe zum Abgaben von Betriebsfluid, einen Kraftstellzylinder, der zwei Zylinderkammern hat, die durch einen Kraftstellkolben geteilt sind, und ein Steuerventil zum Regulieren des Betriebsfluids auf, das zu dem Kraftstellzylinder in Übereinstimmung mit einer Drehung des Lenkrads zugeführt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsbildende Servolenkungsgerät weiter zu entwickeln, um eine gleichmäßige Selbstrückkehr eines Lenkrads zu erhalten.
Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe mit einem Servolenkungsgerät gelöst, das die Merkmale von Anspruch 1 hat. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Demgemäß hat ein Servolenkungsgerät eine Pumpe, einen Kraftstellzylinder, ein Steuerventil und ein Schaltventil.
Die Pumpe ist zum Abgaben von Betriebsfluid. Der Kraftstellzylinder hat zwei Zylinderkammern, die durch einen Kraftstellkolben geteilt sind. Das Steuerventil ist zum Regulieren des Betriebsfluids, das zu dem Kraftstellzylinder in Übereinstimmung mit einer Drehung eines Lenkrads zugeführt wird. Die Zylinderkammern sind durch ein Schaltventil in Übereinstimmung mit einer Druckveränderung des Betriebsfluids in Erwiderung auf einen Betrieb des Steuerventils direkt verbindbar oder trennbar.
Wenn das Lenkrad durch einen Fahrer gedreht wird, führt in dem Servolenkungsgerät das Steuerventil das von der Pumpe abgegebene Betriebsfluid zu dem Kraftstellzylinder zu. In diesem Zustand trennt das Schaltventil die Zylinderkammern, so dass ein Hydraulikdruck auf den Kraftstellkolben des Kraftstellzylinders wirkt, um den Lenkungsbetrieb zu unterstützen.
Wenn die Drehung des Lenkrads im Wesentlichen beendet ist, kehrt durch eine Reaktionskraft von den Rädern, das heißt, ein Selbstausrichtungsmoment, der Kraftstellkolben zu der neutralen Position des Kraftstellzylinders zurück. In diesem Zustand reagiert das Schaltventil auf die Druckveränderung des Betriebsfluids, um die Zylinderkammern zu verbinden, so dass der höhere Hydraulikdruck von einer der Zylinderkammern zu der anderen freigesetzt wird. Durch dieses Freisetzen des Hydraulikdrucks des Betriebsfluids kehrt der Kraftstellkolben gleichmäßig zu der neutralen Position hin zurück. Als Ergebnis kehrt auch das Lenkrad zu seiner neutralen Position hin in Übereinstimmung mit der Rückkehr des Zylinderkolbens zurück, so dass eine zurücksetzende Kraft des Lenkrads verbessert wird. Daher sieht das Servolenkungsgerät die gleichmäßige Selbstrückkehr eines Lenkrads ohne ein die Selbstrückkehr förderndes teueres elektrisches Gerät vor.
Es ist ein wünschenswertes Merkmal der Erfindung, dass das Steuerventil eine variable Öffnung der mittig geschlossenen Bauart hat, um zu verhindern, dass das Betriebsfluid in der Nähe der neutralen Position des Lenkrads zu dem Kraftstellzylinder zugeführt wird.
Da das Steuerventil der mittig geschlossenen Bauart verhindert, dass das Betriebsfluid in der Nähe der neutralen Position zu dem Kraftstellzylinder zugeführt wird, unterstützt das Servolenkungsgerät nicht den Lenkungsbetrieb in der Nähe der neutralen Position. Das bedeutet, dass ein Lenkungsgefühl des Fahrers annähernd gleich dem des manuellen Lenkungsgeräts ist, so dass eine Stabilität, das heißt, eine Stärke der Stabilität, des Lenkungsbetriebs rund um die neutrale Position verbessert wird. Daher wird auch eine Richtungsstabilität des Fahrzeugs verbessert.
Vor allem schafft das Servolenkungsgerät beide Verbesserungen, die zurücksetzende Kraft zur Selbstrückkehr des Lenkrads und die Stabilität des Lenkungsbetriebs rund um die neutrale Position.
Es ist ein weiteres wünschenswertes Merkmal der Erfindung, dass das Schaltventil einen Kolben hat, der sich in Übereinstimmung mit einem Differenzdruck zwischen einem Abgabedruck der Pumpe und einem höheren Druck der Zylinderkammern bewegt.
Wenn das Lenkrad durch einen Fahrer gedreht wird, ist der Differenzdruck relativ klein, so dass das Schaltventil die Trennung zwischen den Zylinderkammern erhält. Wenn das Lenkrad gestoppt wird, kehrt das Steuerventil zu seiner neutralen Position zurück. Da das Steuerventil der mittig geschlossenen Bauart ein Zuführen des Betriebsfluids zu dem Kraftstellzylinder verhindert, erhöht sich der Differenzdruck. Wenn der Differenzdruck einen vorbestimmten Betrag übersteigt, verbindet das Schaltventil die Zylinderkammern. Wie vorstehend beschrieben ist, da das Schaltventil auf den Differenzdruck erwidert, erfordert das Servolenkungsgerät nicht ein teueres Gerät wie zum Beispiel einen Kodierer oder ein Solenoid. Daher ist das Servolenkungsgerät nicht teuer.
Es ist ein weiteres wünschenswertes Merkmal der Erfindung, dass die Pumpe durch einen Elektromotor angetrieben wird, der in Übereinstimmung mit dem Differenzdruck zwischen dem Abgabedruck der Pumpe und dem höheren Druck der Zylinderkammern betrieben wird.
Bei diesem Merkmal wird die Abgabefluidrate gemäß einer Notwendigkeit der Kraftunterstützung leicht durch eine Veränderung der Drehzahl des Elektromotors gesteuert. Daher ist er im Stande, den Energieverbrauch zu reduzieren. Wenn die Kraftunterstützung während dem Lenkungsbetrieb erforderlich ist, nimmt die Drehzahl der Pumpe in Übereinstimmung mit der Reduktion des Differenzdrucks zwischen dem Abgabedruck der Pumpe und dem höheren Druck der Zylinderkammern zu.
Wenn die Kraftunterstützung während dem Nicht-Lenkungsbetrieb im Wesentlichen nicht erforderlich ist, nimmt andererseits die Drehzahl der Pumpe ab, um die Abgabedurchflussrate äußerst niedrig zu halten, oder die Pumpe stoppt zum Sparen von Energie in Übereinstimmung mit der Zunahme des Differenzdrucks.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
Verschiedene weitere Aufgaben, Merkmale und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leicht zu verstehen, da das Besagte durch Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele besser verstanden wird, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, in denen:
1 ist ein Schaubild, das ein herkömmliches Servolenkungsgerät zeigt;
2 ist eine querverlaufende Schnittansicht, die ein herkömmliches Drehsteuerventil der mittig geschlossenen Bauart zeigt;
3 ist eine querverlaufende Schnittansicht, die ein herkömmliches Drehsteuerventil der mittig offenen Bauart zeigt;
4 ist ein Schaubild, das ein Servolenkungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist eine Schnittansicht, die ein Schaltventil des Ausführungsbeispiels während einem geschlossenen Zustand zeigt;
6 ist eine Schnittansicht, die das Schaltventil des Ausführungsbeispiels während einem geöffneten Zustand zeigt; und
7 ist eine querverlaufende Schnittansicht, die ein Drehsteuerventil des Ausführungsbeispiels zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen 4 bis 7 beschrieben.
Wie in 4 gezeigt ist, besteht ein hydraulisches Servolenkungsgerät des Ausführungsbeispiels vor allem aus einer Pumpe 5, einem Elektromotor 55, einem Zufuhrdurchtritt 51, einem Steuerventil 1, einem Kraftstellzylinder 3, einer Differenzdruckerfassungsvorrichtung 6, einem Schaltventil 2 und einer elektrischen Steuereinheit 7.
Die Pumpe 5 zum Beispiel eine Flügelpumpe gibt ein Betriebsfluid ab. Der Elektromotor 55 treibt die Pumpe 5 an. Das durch die Pumpe 5 abgegebene Betriebsfluid wird über den Zufuhrdurchtritt 51 zu dem Steuerventil 1 und dem Kraftstellzylinder 3 geleitet. Das Steuerventil 1 zum Beispiel ein Drehsteuerventil arbeitet in Übereinstimmung mit einer Drehung eines nicht dargestellten Lenkrads und reguliert den Durchfluss des Betriebsfluids. Der Kraftstellzylinder 3 wird durch das Betriebsfluid angetrieben, das von dem Drehsteuerventil 1 zugeführt wird. Die Differenzdruckerfassungsvorrichtung 6 erfasst einen Differenzdruck zwischen einem Abgabedruck des von der Pumpe 5 zugeführten Betriebsfluids und dem höheren Druck der Zylinderkammern 31 und 32 des Kraftstellzylinders 3. Das Schaltventil 2 wirkt in Übereinstimmung mit dem Differenzdruck und verbindet die Zylinderkammern 31 und 32, wenn das Lenkrad durch einen Fahrer im Wesentlichen nicht gedreht wird. Die elektrische Steuereinheit 7 reguliert die Drehzahl des Elektromotors 55 in Übereinstimmung mit den Erfassungssignalen der Differenzdruckerfassungsvorrichtung 6.
Das Drehsteuerventil 1 hat eine zylindrische Struktur. Wie in 7 gezeigt ist, hat das Drehsteuerventil 1 eine Ventilwelle 11, einen Ventilkörper 12 und einen Torsionsstab 15. Die Ventilwelle 11 dreht sich in Verbindung mit dem Lenkrad. Der Ventilkörper 12 deckt die Ventilwelle 11 konzentrisch ab und ist mit einem nicht dargestellten Lenkungsgestänge verbunden, das durch den Kraftstellzylinder 3 unterstützt wird. Der Torsionsstab 15 verbindet die Ventilwelle 11 und den Ventilkörper 12, um eine relative Drehung zwischen der Ventilwelle 11 und dem Ventilkörper 12 innerhalb eines gewissen elastischen Bereichs zu ermöglichen.
Der Ventilkörper 12 hat vier Sätze von Anschlüssen, obwohl eine untere Hälfte des Drehsteuerventils 1 in 7 nicht dargestellt ist. Ein Einlassanschluss 1a und zwei Zylinderanschlüsse 1b ergeben einen Satz der Anschlüsse. Ein Satz von Anschlüssen ist nachstehend vor allem beschrieben, da jeder Satz der Anschlüsse im Wesentlichen gleich ist. Der Einlassanschluss 1a ist zwischen den Zylinderanschlüssen 1b angeordnet und ist mit der Pumpe 5 verbunden. Die Zylinderanschlüsse 1b sind mit den Zylinderkammern 31 bzw. 32 verbunden.
Vier Rückkehranschlüsse 1c (zwei Rückkehranschlüsse sind nicht dargestellt) sind in der Ventilwelle 11 ausgebildet, um mit einem Reservoir 9 verbunden zu sein. Jeder Rückkehranschluss 1c ist zwischen den Zylinderanschlüssen 1b angeordnet, die zu den verschiedenen Sätzen der Anschlüsse gehören.
Variable Öffnungen 112 und 113 sind jeweils zwischen der Ventilwelle 11 und dem Ventilkörper 12 ausgebildet, so dass das Drehsteuerventil 1 wahlweise das Betriebsfluid zu einer von beiden der Zylinderkammern 31 oder 32 des Kraftstellzylinders in Übereinstimmung mit dem Lenkungsbetrieb zuführt. Jede der variablen Öffnungen 112 wendet eine mittig geschlossene Bauart an, um zu verhindern, dass das Betriebsfluid in der Nähe der neutralen Position des Lenkrads zu dem Kraftstellzylinder 3 geleitet wird. Konkret schließt im Wesentlichen ein Paar der variablen Öffnungen 112 den Einlassanschluss 1a in der Nähe der neutralen Position. Zu diesem Zeitpunkt öffnen die variablen Öffnungen 113, um über die Zylinderanschlüsse 1b und die Rückkehranschlüsse 1c jede der Zylinderkammern 31 und 32 und das Reservoir 9 zu verbinden.
Wenn der Fahrer das Lenkrad dreht, öffnet sich fortschreitend eine der variablen Öffnungen 112 in Übereinstimmung mit der Drehung des Lenkrads. Zu der gleichen Zeit schließt sich neben dem Öffnen der variablen Öffnung 112 fortschreitend die variable Öffnung 113. Daher ist eine der Zylinderkammern 31 und 32 mit der Pumpe 5 verbunden, um das Betriebsfluid zu leiten, und die andere der Zylinderkammern 31 und 32 ist mit dem Reservoir 9 verbunden, um das Betriebsfluid abzugeben.
Der Kraftstellzylinder 3 hat einen Kraftstellkolben 33, der eine der Zylinderkammern 31 und 32 von der anderen teilt. Eine Kolbenstange 35 ist an dem Kraftstellkolben 33 befestigt. Die Kolbenstange 35 ist durch nicht dargestellte Spurstangen mit den Rädern verbunden.
Das Schaltventil 2 ist zwischen dem Kraftstellzylinder 3 und dem Drehsteuerventil 1 angeordnet. Das Schaltventil 2 hat einen Kolben 25, eine Feder 26, seitliche Anschlüsse 21 und 22, und einen Zylinderdruckanschluss 23 und einen Abgabedruckanschluss 24.
Der Kolben 25 hat einen ersten Kolbenkopf 251 und einen zweiten Kolbenkopf 252. Die Feder 26 spannt den Kolben 25 in einer äußeren Fläche des ersten Kolbenkopfs 251 vor.
Die seitlichen Anschlüsse 21 und 22 sind in einer seitlichen Fläche des Schaltventils 2 angeordnet. Der seitliche Anschluss 21 ist mit der Zylinderkammer 31 des Kraftstellzylinders 3 verbunden. Der seitliche Anschluss 22 ist mit der Zylinderkammer 32 des Kraftstellzylinders 3 verbunden.
Der Zylinderdruckanschluss 23 ist einer äußeren Fläche des ersten Kolbenkopfs 251 zugewandt. Der Zylinderdruckanschluss 23 führt den höheren Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern 31 und 32 des Kraftstoffzylinders 3 über ein nachstehend erklärtes Wechselventil 61 ein. Der Druck Pa zeigt den Zylinderdruck der Zylinderkammer 31 an. Der Druck Pb zeigt den Zylinderdruck der Zylinderkammer 32 an.
Der Abgabedruckanschluss 24 ist einer äußeren Fläche des zweiten Kolbenkopfs 252 zugewandt. Der Abgabedruckanschluss 24 führt den Abgabedruck Po ein, der von der Pumpe 5 zugeführt wird.
Daher bewegt sich der Kolben 25 in Erwiderung auf den Differenzdruck zwischen dem Abgabedruck Po und dem höheren Druck (Pa oder Pb). Wenn das Lenkrad gedreht wird, da der Differenzdruck klein ist, wird der Kolben durch die Feder 26 zu dem Abgabedruckanschluss 24 hin verschoben, so dass der erste Kolbenkopf 251 den seitlichen Anschluss 21 schließt. Der verschobene Kolben 25 trennt die Kommunikation zwischen den seitlichen Anschlüssen 21 und 22, wie in 5 gezeigt ist.
Wenn die Drehung des Lenkrads stoppt und die Ventilwelle 11 des Drehsteuerventils 1 zu der neutralen Position von ihr zurückkehrt, schließt der Einlassanschluss 1a, und die Zylinderanschlüsse 1b sind mit dem Reservoir 9 verbunden. Daher nimmt der Zylinderdruck Pa und Pb ab und der Abgabedruck Po nimmt zu, so dass der Differenzdruck zunimmt. Wenn der Differenzdruck einen vorbestimmten Betrag übersteigt, bewegt sich der Kolben 25 gegen die Feder 26 zu dem Zylinderdruckanschluss 23 so hin, dass der erste Kolbenkopf 251 den seitlichen Anschluss 21 öffnet. Diese Bewegung verbindet die Kommunikation zwischen den seitlichen Anschlüssen 21 und 22, wie in 6 gezeigt ist.
Die Differenzdruckerfassungsvorrichtung 6 hat das Wechselventil 61, ein Erfassungsventil 66 und einen Differenztransformator 67, wie in 4 gezeigt ist.
Das Wechselventil 61 ist im Stande, den höheren Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern 31 und 32 des Kraftstellzylinders 3 auszuwählen, da durch den Differenzdruck zwischen den Zylinderkammern 31 und 32 geschalten wird. Der höhere Druck wird zu dem Zylinderdruckanschluss 23 durch Verschieben eines Kolbens des Wechselventils 61 geleitet.
Das Erfassungsventil 66 hat einen Erfassungskolben, der in Übereinstimmung mit dem Differenzdruck zwischen dem höheren Druck (Pa oder Pb) von dem Wechselventil 61 und dem Abgabedruck Po von der Pumpe 5 gleitet.
Der Differenztransformator 67 wirkt in Übereinstimmung mit dem Gleiten des Erfassungskolbens, um die Signale (Spannungssignale) nahezu umgekehrt proportional zu dem Differenzdruck zwischen dem höheren Druck (Pa oder Pb) und dem Abgabedruck Po zu geben.
Die elektrische Steuereinheit 7 hat einen Mikrocomputer, der eine Mikroprozessoreinheit (MPU) oder desgleichen als eine arithmetische Einheit hat. Die elektrische Steuereinheit 7 empfängt die Signale des Differenztransformators 67, um die Drehzahl und dergleichen des Elektromotors 55 zu steuern. Daher verändert sich der Betriebszustand des Elektromotors 55 wie folgt.
Wenn das Lenkrad im Wesentlichen nicht gedreht wird, nimmt der Abgabedruck Po der Pumpe 5 außerordentlich zu. Der Differenztransformator 67 erfasst diese Zunahme und signalisiert diese der elektrischen Steuereinheit 7. Die elektrische Steuereinheit 7 verringert die Drehzahl des Elektromotors 55, um die Abgabedurchflussrate des Betriebsfluids zum Sparen von Energie außerordentlich klein zu halten, Andererseits stoppt die elektrische Steuereinheit 7 den Elektromotor 55.
Wie vorstehend beschrieben ist, wendet das Ausführungsbeispiel den Elektromotor 55 als eine Pumpe von dem Gesichtspunkt des Sparens von Energie aus in einem Zustand an, in dem das Lenkrad nicht gedreht wird. Wie ersichtlich ist, können jedoch andere Arten von Pumpen verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Pumpe verwendet werden, die durch einen Automobilverbrennungsmotor angetrieben wird.
Ein Druckentlastungsventil 80 ist zwischen dem Einlassanschluss 1a des Drehsteuerventils 1 und der Pumpe 5 angeordnet, um einen Überdruck des Abgabedrucks der Pumpe 5 zu dem Reservoir 9 freizusetzen.
Der Betrieb des vorstehend konstruierten Servolenkungsgeräts ist nachstehend beschrieben. Wenn das Lenkrad gedreht wird, arbeitet das Drehsteuerventil 1, um das Betriebsfluid zu einer der Zylinderkammern 31 und 32 des Kraftstellzylinders 3 zuzuführen, und um das Betriebsfluid von der anderen Zylinderkammer zu dem Reservoir 9 freizusetzen. Durch ein Erhöhen des Drucks der das Betriebsfluid einführenden Zylinderkammer wird der Kraftstellkolben 33 zu der Seite mit niederem Druck hin verschoben. Die Kolbenstange 35, die mit dem Kraftstellkolben 33 verbunden ist, unterstützt über die Spurstange oder dergleichen eine Bewegung der Räder.
Wenn der Differenzdruck zwischen dem Abgabedruck Po der Pumpe 5 und dem höheren Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern 31 und 32 relativ klein ist, verschiebt in diesem Zustand die Feder 26 den Kolben 25, um den seitlichen Anschluss 21 zu schließen, wie in 5 gezeigt ist. Der Kolben 25 trennt die Kommunikation zwischen den Zylinderkammern 31 und 32. Daher wird das Betriebsfluid durchgehend zu der Seite mit höherem Druck des Kraftstellzylinders 3 zugeführt.
Wenn die Drehung des Lenkrads beendet wird, schließt das mit dem Lenkrad verbundene Drehsteuerventil 1 den Einlassanschluss 1a, um zu verhindern, dass das Betriebsfluid zu der Seite mit höherem Druck des Kraftstellzylinders 3 zugeführt wird. Und ferner setzt das Drehsteuerventil 1 das Betriebsfluid von beiden Zylinderkammern 31 und 32 über die Zylinderanschlüsse 1b und den Rückkehranschlüssen 1c zu dem Reservoir 9 frei.
In diesem Zustand bewegt sich der Kraftstellkolben 33 durch eine Reaktionskraft von den Rädern, das heißt, ein Selbstausrichtungsmoment, über die Spurstangen zu der neutralen Position hin. Diese Selbstrückkehr des Kraftstellkolbens 33 bringt eine zurücksetzende Kraft des Lenkrads mit sich. Das heißt, dass eine Selbstrückkehrkraft über den Kraftstellzylinder 3 an das Lenkrad weitergegeben wird, so dass das Lenkrad zu der neutralen Position zurückkehrt.
Wie vorstehend beschrieben ist, wenn das Drehsteuerventil 1 der mittig geschlossenen Bauart eine Zufuhr des Betriebsfluids zu dem Kraftstellzylinder 3 verhindert, halten die beiden Zylinderkammern 31 und 32 einen niedrigen Druckzustand. Das heißt, dass der höhere Druck (Pa oder Pb), der durch das Wechselventil 31 gewählt wird, sogar einen niederen Druckzustand erhält. Und ferner nimmt der Abgabedruck Po der Pumpe 5 zu, da der Einlassanschluss 1a in dem Drehsteuerventil 1 schließt. Daher erhöht sich der Differenzdruck zwischen dem höheren Druck (Pa oder Pb) und dem Abgabedruck Po in dem Schaltventil 2. Wie in 6 gezeigt ist, wirkt der Differenzdruck, um den Kolben 25 zu der Feder 26 hin zu verschieben, um die seitlichen Anschlüsse 21 und 22 zu verbinden, das heißt, die Zylinderkammern 31 und 32 zu verbinden. Die Kommunikation zwischen den Zylinderkammern 31 und 32 setzt das Betriebsfluid von einer Kammer der Seite mit höherem Druck zu der anderen der Seite mit niederem Druck durch die vorstehende Selbstrückkehr des Kraftstellkolbens 33 des Kraftstellzylinders 3 wirksam frei. Daher kehrt der Kraftstellkolben 33 gleichmäßig zu der neutralen Position in dem Kraftstellzylinder 3 zurück. Dies bringt mit sich, dass das Lenkrad zu der neutralen Position gleichmäßig zurückkehrt.
Da die mittig geschlossene Bauart verwendet wird, verhindert in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Drehsteuerventil 1 in der Nähe der neutralen Position durch im Wesentlichen Schließen des Einlassanschlusses 1a eine Zufuhr des Betriebsfluids zu dem Kraftstellzylinder 3. Daher unterstützt das Servolenkungsgerät nicht den Lenkungsbetrieb in der Nähe der neutralen Position. Dies bedeutet, dass ein Lenkungsgefühl des Fahrers annähernd gleich dem des manuellen Lenkungsgeräts ist, so dass eine Stabilität, das heißt, eine Stärke der Stabilität, des Lenkungsbetriebs rund um die neutrale Position verbessert wird. Daher wird auch eine Richtungsstabilität des Fahrzeugs verbessert.
Vor allem schafft das Servolenkungsgerät beide Verbesserungen, die zurücksetzende Kraft für die Selbstrückkehr des Lenkrads und die Stabilität des Lenkungsbetriebs rund um die neutrale Position.
Da der Elektromotor 55 die Pumpe 5 zum Zuführen des Betriebsfluids zu dem Kraftstellzylinder 3 antreibt, wird zusätzlich in dem Ausführungsbeispiel die Abgabefluidrate gemäß der Notwendigkeit einer Kraftunterstützung leicht durch Verändern der Drehzahl des Elektromotors 55 gesteuert. Daher ist er im Stande, den Energieverbrauch zu reduzieren. Wenn die Kraftunterstützung während dem Lenkungsvorgang erforderlich ist, nimmt die Drehzahl der Pumpe 5 in Übereinstimmung mit der Reduktion des Differenzdrucks zwischen dem Abgabedruck Po der Pumpe 5 und dem höheren Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern 31 und 32 zu. Wenn die Kraftunterstützung während dem Nicht- Lenkungsbetrieb im Wesentlichen nicht erforderlich ist, nimmt andererseits die Drehzahl der Pumpe 5 ab, um die Abgabedurchflussrate außerordentlich niedrig zu halten, oder die Pumpe 5 stoppt zum Sparen von Energie in Übereinstimmung mit der Zunahme des Differenzdrucks.
Offensichtliche zahlreiche Modifikationen und Abänderungen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der vorstehenden Lehren möglich. Es versteht sich daher, dass innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche, die vorliegende Erfindung anders, als hierin spezifisch beschrieben ist, ausgeführt werden kann.
Ein Servolenkungsgerät hat eine Pumpe, einen Kraftstellzylinder, ein Steuerventil und ein Schaltventil. Das Schaltventil ist zum Verbinden der Zylinderkammern in Übereinstimmung mit einer Druckveränderung des Betriebsfluids in Erwiderung auf den Betrieb des Steuerventils, um das Lenkrad zu einer neutralen Position hin zurückkehren zu lassen.
Wenn die Drehung des Lenkrads im Wesentlichen beendet wird, reagiert das Schaltventil auf die Druckveränderung, um die Zylinderkammern zu verbinden, so dass der höhere Hydraulikdruck von einer der Zylinderkammer zu der anderen freigesetzt wird. Dieses Freisetzen des Hydraulikdrucks des Betriebsfluids führt den Kraftstellkolben zu der neutralen Position hin gleichmäßig zurück. Das Lenkrad kehrt auch zu der neutralen Position hin in Übereinstimmung mit der Rückkehr des Zylinderkolbens zurück, so dass eine zurücksetzende Kraft des Lenkrads verbessert wird.

Claims

Servolenkungsgerät mit: einer Pumpe (5) zum Abgeben von Betriebsfluid; einem Kraftstellzylinder (3), der zwei Zylinderkammern (31, 32) hat, die durch einen Kraftstellkolben (33) geteilt sind; einem Steuerventil (1) zum Regulieren des Betriebsfluids, das zu dem Kraftstellzylinder (3) in Übereinstimmung mit einer Drehung eines Lenkrads zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkammern (31, 32) durch ein Schaltventil (2) in Übereinstimmung mit einer Druckveränderung des Betriebsfluids in Erwiderung auf einen Betrieb des Steuerventils (1) direkt verbindbar oder trennbar sind.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltventil (2) zwei seitliche Anschlüsse (21, 22) hat, die jeweils mit den Zylinderkammern (31, 32) verbunden sind.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltventil (2) einen Zylinderdruckanschluss (23) hat, der einen höheren Druck der Zylinderkammern (31, 32) einführt.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltventil (2) einen Abgabedruckanschluss (24) hat, der einen Abgabedruck der Pumpe (5) einführt.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 1, das weiter ein Differenzdruckerfassungsgerät (6) zum Erfassen eines Differenzdrucks zwischen einem Abgabedruck der Pumpe (5) und einem höheren Druck der Zylinderkammern (31, 32) aufweist.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerventil (1) eine variable Öffnung (112, 113) der mittig geschlossenen Bauart zum Verhindern hat, dass das Betriebsfluid zu dem Kraftstellzylinder (3) in der Nähe der neutralen Position des Lenkrads zugeführt wird.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 6, wobei die variable Öffnung (112, 113) der mittig geschlossenen Bauart im Wesentlichen einen Einlassanschluss (1a) des Steuerventils (1) schließt, der das Betriebsfluid von der Pumpe (5) in der Nähe einer neutralen Position des Lenkrads einführt.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 6, wobei das Schaltventil (2) einen Kolben (25) hat, der sich in Übereinstimmung mit einem Differenzdruck zwischen einem Abgabedruck (Po) der Pumpe (5) und einem höheren Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern (31, 32) bewegt.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 8, wobei das Schaltventil (2) die Zylinderkammern (31, 32) verbindet, wenn der Abgabedruck (Po) einen vorbestimmten Betrag übersteigt, der höher als der höhere Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern (31, 32) ist.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Pumpe (5) durch einen Elektromotor (55) angetrieben ist.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 10, wobei der Elektromotor (55) in Übereinstimmung mit einem Differenzdruck zwischen einem Abgabedruck (Po) der Pumpe (6) und einem höheren Druck (Pa oder Pb) der Zylinderkammern (31, 32) arbeitet.
Servolenkungsgerät gemäß Anspruch 11, wobei eine Drehzahl des Elektromotors (55) umgekehrt proportional zu dem Differenzdruck ist.
Servolenkungsgerät gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schaltventil (2) die Zylinderkammern (31, 32) verbindet, wenn eine Kraftunterstützung des Kraftstellzylinders (3) im wesentlichen nicht erforderlich ist.
Servolenkungsgerät gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Schaltventil (2) die Zylinderkammern (31, 32) trennt, um den Kraftstellzylinder (3) zu aktivieren.