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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Servolenkungsgerät.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsbildende
Servolenkungsgerät weiter
zu entwickeln, um eine gleichmäßige Selbstrückkehr eines
Lenkrads zu erhalten.
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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.
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Demgemäß hat ein
Servolenkungsgerät
eine Pumpe, einen Kraftstellzylinder, ein Steuerventil und ein Schaltventil.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Vor
allem schafft das Servolenkungsgerät beide Verbesserungen, die
zurücksetzende
Kraft zur Selbstrückkehr
des Lenkrads und die Stabilität
des Lenkungsbetriebs rund um die neutrale Position.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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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:
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1 ist
ein Schaubild, das ein herkömmliches
Servolenkungsgerät
zeigt;
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2 ist
eine querverlaufende Schnittansicht, die ein herkömmliches
Drehsteuerventil der mittig geschlossenen Bauart zeigt;
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3 ist
eine querverlaufende Schnittansicht, die ein herkömmliches
Drehsteuerventil der mittig offenen Bauart zeigt;
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4 ist
ein Schaubild, das ein Servolenkungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht, die ein Schaltventil des Ausführungsbeispiels
während
einem geschlossenen Zustand zeigt;
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6 ist
eine Schnittansicht, die das Schaltventil des Ausführungsbeispiels
während
einem geöffneten
Zustand zeigt; und
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7 ist
eine querverlaufende Schnittansicht, die ein Drehsteuerventil des
Ausführungsbeispiels
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen 4 bis 7 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Differenzdruckerfassungsvorrichtung 6 hat das Wechselventil 61,
ein Erfassungsventil 66 und einen Differenztransformator 67,
wie in 4 gezeigt ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.