DE3733102A1 - Variable servolenkung fuer ein fahrzeug - Google Patents
Variable servolenkung fuer ein fahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine variable Servolenkung
für ein Fahrzeug.
Die US-PS 45 61 521 beschreibt eine Servolenkung für ein
Kraftfahrzeug mit einem druckbetätigten Lenkmechanismus,
welcher durch einen einen Hauptschieber und einen Hilfsschieber
aufweisenden Drehschieber gesteuert ist. Der Hauptschieber
entwickelt einen schnell ansteigenden Steuerdruck
für eine sich schrittweise ändernde Lenkkraft bei niedrigen
Fahrtgeschwindigkeiten und einen langsamer ansteigenden
Steuerdruck für eine sich schrittweise ändernde Lenkkraft
bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten. Letzteres ergibt sich
aus der Wirkung des mit dem Hauptschieber zusammenwirkenden
Hilfsschiebers, so daß die Beziehungen zwischen dem
Betätigungsdruck und der Lenkkraft sowohl beim Einparken
und während der Fahrt als auch in bezug auf die Rückstellkraft
in die Lenkstellung für Geradeausfahrt optimiert
werden. Der Übergang von der Lenkung bei niedriger Geschwindigkeit
zur Lenkung bei hoher Geschwindigkeit verläuft
stetig, wobei sich bei zunehmender Geschwindigkeit ein
verstärktes Gefühl für die Geradeausfahrtstellung einstellt.
Ein auf die Fahrtgeschwindigkeit ansprechendes Ventil
steuert die Strömung eines Druckmittels vom Auslaß einer
Pumpe zum Hilfsschieber, so daß das Druckmittel bei hoher
Fahrtgeschwindigkeit entlang parallelen Strömungswegen von
der Pumpe zum Hauptschieber und zum Hilfsschieber strömt.
Bei niedriger Fahrtgeschwindigkeit drosselt das geschwindigkeitsabhängige
Ventil die Strömung des Druckmittels von
der Pumpe zum Hilfsschieber. Oberhalb einer bestimmten
Geschwindigkeit beginnt das geschwindigkeitsabhängige
Ventil zu öffnen, so daß jeweils ein entsprechender Anteil
des von der Pumpe geförderten Druckmittels dem Hilfsschieber
zugeleitet wird. Der Übergang von einer großen Servo-Lenkkraft
zu einer kleinen Servo-Lenkkraft und umgekehrt ist
durch ein kraftabhängig arbeitendes Magnetventil steuerbar,
welches über einen variablen Strömungsdurchlaß einen
Parallel-Strömungsweg von der Pumpe zum Hilfsschieber
öffnet. Ein Geschwindigkeitsgeber steuert das Magnetventil
zum Öffnen und Schließen des variablen Durchlasses in der
Weise, daß sich die Servo-Lenkkraft in Abhängigkeit von
der Fahrtgeschwindigkeit stetig ändert.
Die US-PS 45 70 735 beschreibt eine druckbetätigte Servolenkung,
welche über einen einen Hauptschieber und einen
Hilfsschieber aufweisenden Drehschieber gesteuert ist.
Dieser Drehschieber entspricht weitgehend dem vorstehend
beschriebenen bekannten Drehschieber.
Die in den beiden vorstehend genannten US-Patentschriften
beschriebenen Servolenkungen arbeiten jeweils mit einem
Drehschieber mit einem Hauptschieber und einem Hilfsschieber,
welche in Richtung der Drehachse des Drehschiebers
hintereinander angeordnet sind. Die Steuernuten des Drehschiebers
sind schwierig herstellbar und erfordern hoch
spezialisierte Facharbeit. Die Anordnung des Hauptschiebers
und des Hilfsschiebers führt zu einer übermäßigen axialen
Länge des Drehschiebers.
Zur Behebung der vorstehend angeführten Mängel schlägt die
am 29. August 1987 eingereichte US-Patentanmeldung
Ser. No. 0 44 065 eine neuartige Servolenkung vor. Im Hinblick
auf diese Patentanmeldung richtet sich die vorliegende
Anmeldung auf eine Anordnung für die Steuerung eines
Regelschiebers in Abhängigkeit nicht nur von der Lenkkraft
und/oder der Fahrtgeschwindigkeit, sondern auch von anderen
Betriebsparametern des Fahrzeugs.
Dementsprechend schafft die Erfindung eine neuartige und
verbesserte Servolenkung für ein Fahrzeug mit einem regelbaren
Durchlaß, welcher unter Umgehung eines Steuerschiebers
eine Strömungsverbindung zwischen einer Druckleitung und
einer Rückleitung herstellt. Der regelbare Durchlaß enthält
einen variablen Drosseldurchlaß zum Regeln des Betriebsverhaltens
des Steuerschiebers. Der Durchlaßquerschnitt
des Drosseldurchlasses ist in Abhängigkeit von wenigstens
einem Betriebsparameter des Fahrzeugs und nicht nur in
Abhängigkeit von der jeweiligen Lenkkraft veränderbar. An
der Abströmseite des variablen Drosseldurchlasses enthält
der regelbare Durchlaß einen Drosseldurchlaß von unveränderlichem
Strömungsquerschnitt. Der Steuerschieber enthält
eine Anzahl von in Abhängigkeit von der Lenkkraft
variablen Durchlässen sowie eine Anordnung von Umgehungsdurchlässen
für die Umgehung von wenigstens einem der in
Abhängigkeit von der Lenkkraft variablen Durchlässe. Die
Zuströmseite des den unveränderlichen Querschnitt aufweisenden
Drosseldurchlasses ist über einen Differentialdruckdurchlaß
mit der Abströmseite desselben strömungsverbunden.
In dem Differentialdruckdurchlaß ist ein Druckfühler angeordnet.
Dieser enthält ein in Abhängigkeit von der über
den festen Drosseldurchlaß auftretenden Druckdifferenz
bewegliches Teil. Der wenigstens eine Umgehungsdurchlaß
enthält einen betätigungsübertragend mit dem beweglichen
Teil des Druckfühlers verbundenen Drosseldurchlaß, dessen
Durchlaßquerschnitt in Abhängigkeit von Bewegungen des
beweglichen Teils und damit von der jeweiligen Druckdifferenz
veränderbar ist.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Servolenkung
in einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2A bis 2C diagrammatische Darstellungen der Beziehungen
zwischen verschiedenen Strömungsquerschnitten und
der Lenkkraft,
Fig. 2D eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
Strömungsquerschnitt und der Fahrtgeschwindigkeit,
Fig. 2E eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
Strömungsquerschnitt und einer Druckdifferenz,
Fig. 3A eine Schnittansicht einer praktischen Ausführung
der Servolenkung nach Fig. 1,
Fig. 3B eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 3B-3B
in Fig. 3A,
Fig. 4 eine vergrößerte Teildarstellung von Fig. 1 in der
Stellung der Teile bei Rechtseinschlag im Stillstand,
Fig. 5 eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
kombinierten Strömungsquerschnitt und der Lenkkraft,
Fig. 6A eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
kombinierten Strömungsquerschnitt und der Lenkkraft,
Fig. 6B eine Darstellung der Beziehung zwischen einem
Differenzdruck (d. h. dem Servodruck) und der Lenkkraft,
Fig. 7 eine vergrößerte Teildarstellung von Fig. 1 in der
Stellung von Teilen bei Rechtseinschlag mit hoher
Fahrtgeschwindigkeit,
Fig. 8 eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
kombinierten Strömungsquerschnitt und der Lenkkraft,
Fig. 9 eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
kombinierten Durchlaßquerschnitt und der Lenkkraft,
Fig. 10A eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
kombinierten Durchlaßquerschnitt und der Lenkkraft,
Fig. 10B eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem
Differenzdruck (d. h. einem Servodruck) und der
Lenkkraft,
Fig. 11 eine vereinfachte Teildarstellung einer abgewandelten
Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 12 eine Fig. 11 entsprechende Darstellung einer
weiteren abgewandelten Ausführungsform,
Fig. 13 eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 12 in der
Stellung von Teilen bei Rechtseinschlag im Stillstand
des Fahrzeugs,
Fig. 14 eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 12 in der
Stellung von Teilen bei Rechtseinschlag mit hoher
Fahrtgeschwindigkeit,
Fig. 15 eine vergrößerte Teilansicht noch einer weiteren
abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 16 bis 18 verschiedene Ausführungsformen eines in der
Servolenkung nach Fig. 1 verwendbaren Druckfühlers.
Fig. 1 zeigt eine Servolenkung 10 für ein einen Motor und
lenkbare Räder aufweisendes Fahrzeug. Zu der Servolenkung
10 gehören eine vom Motor des Fahrzeugs angetriebene Pumpe
12 und ein mit dieser strömungsverbundener Druckmittelbehälter
14. Die Pumpe 12 enthält einen Regelschieber zum
Aufrechterhalten einer konstanten Förderströmung in einer
Druckleitung 16 unabhängig von der Fahrtgeschwindigkeit.
Am Behälter 14 ist eine Rückleitung 18 angeschlossen.
Ein in Form eines Zylinders 26 ausgebildeter Fluidmotor
enthält einen Kolben 28. Dieser unterteilt den Zylinder 26
in zwei Kammern 30 und 32 und ist über ein Lenkgestänge
mit den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs verbunden. In Fig. 1
ist ferner ein Lenkrad 34 zu erkennen.
Ein Steuerschieber 20 enthält zwei Durchlässe 36 und 38,
welche parallel zueinander von einem Einlaß 22 zu einem
Auslaß 24 verlaufen. Zwischen dem Einlaß und dem Auslaß
weist der Durchlaß 36 einen Links-Lenkanschluß 40 auf,
durch welchen er in zwei Abschnitte 36 a und 36 b unterteilt
ist. Der Abschnitt 36 a liegt an der Zuströmseite des
Anschlusses 40, welcher seinerseits über einen Linksdurchlaß
42 mit der Kammer 30 strömungsverbunden ist. Der
Durchlaß 38 hat zwischen dem Einlaß und dem Auslaß einen
Rechts-Lenkanschluß 44 und ist durch diesen in zwei Abschnitte
38 a und 38 b unterteilt. Der Abschnitt 38 a liegt
an der Zuströmseite des Anschlusses 44, welcher über einen
Rechtsdurchlaß 46 mit der Kammer 32 des Lenkzylinders 26
strömungsverbunden ist.
Der Steuerschieber 20 enthält einen ersten Satz variabler
Durchlässe 48, 50, 52 und einen zweiten Satz variabler
Durchlässe 54, 56, 58.
Der variable Durchlaß 48 des ersten Satzes ist im Durchlaßabschnitt
36 a angeordnet. Die variablen Durchlässe 50 und
52 sind in Strömungsrichtung hintereinander im Durchlaßabschnitt
38 b angeordnet. Der variable Durchlaß 54 des
zweiten Satzes ist im Durchlaßquerschnitt 38 a angeordnet.
Die variablen Durchlässe 56 und 58 des zweiten Satzes sind
in Strömungsrichtung hintereinander im Durchlaßabschnitt
36 b angeordnet.
Zwischen den variablen Durchlässen 56 und 58 hat der
Durchlaßabschnitt 36 b einen Umgehungsanschluß 60, welcher
über einen Umgehungsdurchlaß 64 mit einem zwischen den
variablen Durchlässen 50 und 52 am Durchlaßabschnitt 38 b
vorgesehenen Umgehungsanschluß 62 strömungsverbunden ist.
In dem Umgehungsdurchlaß 64 ist ein variabler Drosseldurchlaß
66 vorgesehen, z. B. in Form eines durch einen
im folgenden zu beschreibenden Druckfühler betätigbaren
Schiebers.
Die variablen Durchlässe 48, 50 und 52 des ersten Satzes
sind so ausgebildet, daß sich ihr Durchlaßquerschnitt verkleinert,
wenn die Lenkkraft bei einer Linksdrehung des
Lenkrads 34 zunimmt. In entsprechender Weise verkleinert
sich der Durchlaßquerschnitt der variablen Durchlässe 54,
56 und 58 des zweiten Satzes, wenn die Lenkkraft bei einer
Rechtsdrehung des Lenkrads 34 zunimmt.
Die variablen Durchlässe 48 und 54 des ersten bzw. des
zweiten Satzes sind von gleicher Art und so ausgebildet,
daß sich ihr Durchlaßquerschnitt A 1 in Abhängigkeit von
Änderungen der Lenkkraft ändert, wie in Fig. 2A dargestellt.
Beim Anstieg der Lenkkraft von 0 auf T 1 verkleinert sich
der Durchlaßquerschnitt A 1 relativ schnell, wie durch die
Linie L 11 angedeutet. Beim weiteren Anstieg der Lenkkraft
von T 1 bis T 2 verkleinert er sich dann relativ langsam,
wie durch die Linie L 12 angedeutet. Bei einem Anstieg der
Lenkkraft über T 2 hinaus bleibt der Durchlaßquerschnitt
dann konstant bei nahezu Null.
Die variablen Durchlässe 50 und 56 des ersten bzw. des
zweiten Satzes sind von gleicher Art und so ausgebildet,
daß sich ihr Durchlaßquerschnitt A 2 in Abhängigkeit von
Änderungen der Lenkkraft ändert, wie in Fig. 2B gezeigt.
Beim Anstieg der Lenkkraft von Null bis T 1 verkleinert sich
der Durchlaßquerschnitt A 2 relativ langsam, wie durch die
Linie L 21 angedeutet. Dabei ist T 1′ größer als T 1, so daß
die Linie 21 flacher abfällt als die Linie L 12. Bei einem
Anstieg der Lenkkraft über T 2′ bleibt der Durchlaßquerschnitt
A 2 konstant nahezu Null.
Die variablen Durchlässe 52 und 58 des ersten bzw. des
zweiten Satzes sind von gleicher Art und so ausgebildet,
daß sich ihr Durchlaßquerschnitt A 3 in gleicher Weise wie
der der variablen Durchlässe 48 und 54 in Abhängigkeit von
Änderungen der Lenkkraft ändert, wie in Fig. 2C dargestellt.
Die Änderungen der Durchlaßquerschnitte A 1 bis A 3 der
variablen Durchlässe 48 bis 58 ergeben sich aus Bewegungen
der Teile des Steuerschiebers relativ zueinander, wie nachstehend
im einzelnen erläutert. Derartige Bewegungen der
Teile des Steuerschiebers sind durch Verdrehen des Lenkrads
34 über eine Welle bewirkbar.
Die Druckleitung 16 ist über eine den Steuerschieber 20
umgehende Steuerleitung 68 mit der Rückleitung 18 strömungsverbunden.
Ein variabler Durchlaß 70 in Form eines
in der Steuerleitung 68 angeordneten Magnetventils ist so
ausgebildet, daß sich sein Durchlaßquerschnitt A 5 in
Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit, jedoch unabhängig
von Änderungen der Durchlaßquerschnitte der variablen
Durchlässe 48 bis 58 des Steuerventils 20 ändert. An
der Abströmseite des variablen Durchlasses 70 enthält die
Steuerleitung 68 einen Drosseldurchlaß 72 mit festem
Durchlaßquerschnitt, zwischen dessen Zuströmseite und
Abströmseite sich eine Druckdifferenz ausbildet.
Wie durch die S-förmige Kurve in Fig. 2D angedeutet, vergrößert
sich der Durchlaßquerschnitt A 5 des variablen
Durchlasses 70 stetig bei zunehmender Fahrtgeschwindigkeit.
In diesem Zusammenhang ist ein Geschwindigkeitsfühler 74
vorgesehen, dessen der Fahrtgeschwindigkeit entsprechendes
Ausgangssignal VD eine Steuereinheit 76 speist. Abhängig
von dem Signal VD erzeugt die Steuereinheit 76 einen elektrischen
Strom IV für die Betätigung des variablen Durchlasses
70 in der in Fig. 2D dargestellten Weise.
Der Druckfühler für die Steuerung des variablen Durchlasses
66 des Steuerschiebers 20 ist als federbelasteter doppeltwirkender
Zylinder 78 ausgebildet. Dieser ist in einem
Leitungsteil 79 angeordnet, welches eine Strömungsverbindung
zwischen der Zuströmseite und der Abströmseite des
festen Drosseldurchlasses 72 herstellt. Der Zylinder 76 ist
durch einen Kolben 82 in zwei Kammern 84 und 86 unterteilt,
welche über das Leitungsteil 79 mit der Zuströmseite bzw.
der Abströmseite des festen Drosseldurchlasses 72 strömungsverbunden
sind. Der Kolben 82 ist betätigungsübertragend
mit dem variablen Durchlaß 66 verbunden, so daß
sich dessen Durchlaßquerschnitt A 4 in Abhängigkeit von der
Zunahme der Druckdifferenz PO zwischen der Zuström- und
der Abströmseite des festen Drosseldurchlasses 72 vergrößert,
wie durch die S-förmige Kurve in Fig. 2E dargestellt.
In der in Fig. 3A und 3B gezeigten praktischen Ausführung
hat der Steuerschieber 20 die Gestalt eines Drehschiebers
80. Dieser hat ein Gehäuse 88 mit einer Bohrung, in welches
eine Schiebermuffe 90 eingesetzt ist. Diese ist über einen
Stift 92 fest mit einem Ritzel 94 eines Servo-Lenkgetriebes
verbunden. Das Ritzel 94 steht in Eingriff mit einer Zahnstange
des Lenkgetriebes, an welcher das Lenkgestänge des
Fahrzeugs angeschlossen ist. Ein Schieberelement 96 ist
fest oder einstückig mit einer Lenkwelle 98 verbunden,
welche ihrerseits mit dem Lenkrad 34 verbunden ist. Das
Schieberelement 96 ist in der Schiebermuffe 90 angeordnet
und von einer Mittelbohrung 100 durchsetzt, durch welche
sich ein Drehstab 102 hindurch erstreckt. Dieser ist über
einen Bolzen 104 mit der Lenkwelle 98 verbunden.
Der Drehschieber 80 umfaßt drei Steuerschieber 20, welche
parallel zueinander in Abständen von 120° um die Achse des
Drehstabs 102 herum angeordnet sind.
Zu jedem Steuerschieber 20 gehören vier axial verlängerte
Nuten C 1-C 4 in der inneren Umfangswand der Schiebermuffe
90 und vier diesen gegenüber an der äußeren Umfangsfläche
des Schieberelements 96 ausgebildete, axial verlängerte
Stege D 1-D 4.
Die Nut C 1 bildet zusammen mit der im Gegenzeigersinn vorderen
Kante des Stegs D 1 den variablen Durchlaß 52 des
ersten Satzes. Die Nut C 2 bildet mit der im Gegenzeigersinn
vorderen Kante des Stegs D 2 den variablen Durchlaß 50
des ersten Satzes. Die Nut C 2 bildet mit der im Uhrzeigersinn
vorderen Kante des Stegs D 2 den variablen Durchlaß 54
des zweiten Satzes. Die Nut C 3 bildet mit der im Gegenzeigersinn
vorderen Kante des Stegs D 3 den variablen
Durchlaß 48 des ersten Satzes. Mit der im Uhrzeigersinn
vorderen Kante des Stegs D 3 bildet die Nut C 3 den variablen
Durchlaß 56 des zweiten Satzes. Die Nut C 4 bildet mit der
im Uhrzeigersinn vorderen Kante des Stegs D 4 den variablen
Durchlaß 58 des zweiten Satzes.
Die zwischen den Stegen D 2 und D 3 ausgebildete Vertiefung
E 1 ist über einen in der Schiebermuffe 90 ausgebildeten
Durchlaß mit der Pumpe 12 strömungsverbunden. Die zwischen
den benachbarten Stegen D 1 und D 4 einander benachbarter
Steuerschieber 20 ausgebildete Vertiefung E 2 ist über das
Innere des Schieberelements 96 mit dem Druckmittelbehälter
14 strömungsverbunden. Die Nuten C 2 und C 3 des Schieberelements
96 stehen mit den Kammern 30 bzw. 32 des Servozylinders
26 in Strömungsverbindung. Die Nuten C 1 und C 4
sind mit gegenüberliegenden Seiten des variablen Durchlasses
66 strömungsverbunden.
Das Schiebergehäuse 88 hat eine weitere Bohrung 104 für
die Aufnahme eines Schieberkolbens 106. Die Bohrung 104
hat einen Abschnitt 104 a größeren Durchmessers, welche
mit einem Steg 106 a des Schieberkolbens 106 zusammenwirkt,
um den variablen Drosseldurchlaß 70 zu bilden. Eine am
Gehäuse 88 angebrachte Magnetspule 120 hat einen Stößel
120 a, welcher den Schieberkolben 106 bei Erregung der
Magnetspule im Sinne einer Verkleinerung des Durchlaßquerschnitts
des Drosseldurchlasses 70 verschiebt. Zusammen
mit einem weiteren Steg 106 b des Schieberkolbens 106
begrenzt der Steg 106 a eine ringförmige Kammer 104 b der
Bohrung 104. Diese steht über den variablen Drosseldurchlaß
70 mit der Druckleitung 16 in Strömungsverbindung. An einem
axialen Ende des Schieberkolbens 106 ist in der Bohrung
104 ein Abschnitt 104 c ausgebildet. Eine in diesem angeordnete
Schraubenfeder 122 belastet den Schieberkolben 106 in
Richtung auf den Stößel 120 a der Magnetspule 120, d. h. im
Sinne einer Verkleinerung des Durchlaßquerschnitts des
Drosseldurchlasses 70. Der Schieberkolben 106 hat eine
axiale Bohrung 106 c und eine radiale Bohrung 106 d, welche
eine Strömungsverbindung zwischen den Abschnitten 104 a und
104 c der Bohrung 104 herstellen. Der Abschnitt 104 c der
Bohrung 104 steht über den festen Drosseldurchlaß 72 in
Strömungsverbindung mit der Rückleitung 18.
Axial mit der Bohrung 104 fluchtend hat das Gehäuse 88 noch
eine weitere Bohrung 124, welche an einem Ende mit dem
Abschnitt 104 c der Bohrung 104 strömungsverbunden ist.
Ein in der Bohrung 124 sitzender Schieberkolben 126 hat
zwei den gleichen Durchmesser aufweisende Stege 126 a und
126 b. Die Bohrung 124 ist in mehrere Abschnitte unterteilt,
welche drei verschiedene Durchmesser aufweisen. An den
Abschnitt 104 c der Bohrung 104 schließt sich ein erster
Abschnitt 124 a an, welcher den gleichen Durchmesser wie die
Kolbenstege 126 a, 126 b aufweist und den Kolbensteg 126 a
aufnimmt. Die Stege 126 a und 126 b des Schieberkolbens 126
sind über ein Mittelstück 126 c kleineren Durchmessers miteinander
verbunden. Dieses ragt um ein Stück in den Abschnitt
124 a der Bohrung 124 hinein und begrenzt darin einen
ringförmigen Raum 124 b, welcher mit der Abströmseite des
festen Drosseldurchlasses 72 strömungsverbunden ist. Der
Abschnitt 104 c der Bohrung 104 bildet die Kammer 86 des
Druckfühlers 78 und ist mit der Zuströmseite des festen
Drosseldurchlasses 72 strömungsverbunden. Ein weiterer
Abschnitt 124 c der Bohrung 124 mit dem gleichen Durchmesser
wie der Abschnitt 124 a nimmt den anderen Kolbensteg 126 b
auf und bildet am Ende des Schieberkolbens 126 eine Kammer
124 d. Ein zwischen den Abschnitten 124 a und 124 c ausgebildeter
Abschnitt 124 e desselben Durchmessers umgibt das
Mittelstück 126 c des Schieberkolbens 126 und bildet um
diesen herum einen ringförmigen Raum 124 f, welcher einen
Teil des Umgehungsdurchlasses 64 darstellt. Zwischen den
Abschnitten 124 c und 124 e ist ein einen größeren Durchmesser
aufweisender Abschnitt 124 g in der Bohrung 124 ausgebildet,
welcher um den Kolbensteg 126 b herum einen ein
Teil des Umgehungsdurchlasses 64 darstellenden ringförmigen
Raum 124 h begrenzt. Der Kolbensteg 126 b definiert im
Zusammenwirken mit dem Bohrungsabschnitt 124 e den variablen
Durchlaß 66. In einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden
Bohrungsabschnitt 124 i zwischen den Abschnitten 124 a
und 124 e ist das Mittelstück 126 c des Schieberkolbens 126
im Paßsitz geführt. Der Schieberkolben 126 hat eine Axialbohrung
126 d und eine Radialbohrung 126 d, über welche die
Kammer 124 d mit dem ringförmigen Raum 124 b und damit mit
der Abströmseite des festen Drosseldurchlasses 72 strömungsverbunden
ist. Der ringförmige Raum 124 b, die Axialbohrung
126 d und die Kammer 124 d bilden zusammen die
Kammer 86 des Druckfühlers 78, während die Kammer 84 des
Druckfühlers 78 durch den Abschnitt 104 c der Bohrung 104
gebildet ist. Eine in der Kammer 124 c angeordnete Schraubenfeder
128 belastet den Schieberkolben 126 in einer Richtung,
d. h. im Sinne einer Verkleinerung des Durchlaßquerschnitts
des variablen Durchlasses 66.
Im folgenden sei die Wirkungsweise der beschriebenen Servolenkung
erläutert. Dazu sei zunächst angenommen, daß sich
das Fahrzeug im Stillstand befindet und das Lenkrad 34
eine neutrale Mittelstellung einnimmt, in welcher die lenkbaren
Räder geradeaus gerichtet sind. In diesem Zustand
sind die variablen Durchlässe 48 bis 58 des Steuerschiebers
20 vollständig offen, und der Geschwindigkeitsfühler 74
meldet die Fahrtgeschwindigkeit Null. Der variable Drosseldurchlaß
70 ist vollständig geschlossen, so daß dem festen
Drosseldurchlaß 72 kein Druckmittel zufließt und die
Druckdifferenz PO zwischen seiner Zu- und Abströmseite
gleich Null ist. Dementsprechend ist der Kolben 82 des
Druckfühlers 78 durch die Feder 83 nach links in Fig. 1
verschoben gehalten, wodurch der variable Regeldurchlaß 66
des Steuerschiebers 20 geschlossen ist und die Strömungsverbindung
zwischen den Umgehungsanschlüssen 60 und 62
sperrt.
Dementsprechend fließt das von der Pumpe 12 geförderte
Druckmittel über den Einlaß 22 des Steuerschiebers 20
vollständig den Durchlässen 36 und 38 desselben zu. Da
sich das Druckmittel hierbei gleichmäßig auf die Durchlässe
36 und 38 verteilt, sind die Kammern 30 und 32 des Servozylinders
26 mit dem gleichen Druck gespeist, so daß dieser
keinerlei Lenkkräfte aufbringt.
Wird nun das Lenkrad 34 im Stillstand des Fahrzeugs nach
rechts gedreht, so verkleinern sich die Durchlaßquerschnitte
A 1 bis A 3 der variablen Durchlässe 54, 56, 58 des
zweiten Satzes in Abhängigkeit von dem ausgeübten Drehmoment,
während die variablen Durchlässe 48, 50, 52 des
ersten Satzes voll geöffnet bleiben.
Dementsprechend gleicht der Durchlaßabschnitt 36 a nun einem
Abschnitt, in welchem kein variabler Durchlaß vorhanden
ist. In entsprechender Weise gleicht der Durchlaßabschnitt
38 b einem Abschnitt, in welchem keine variablen Durchlässe
vorhanden sind. Der Regeldurchlaß 66 bleibt dabei in seiner
Sperrstellung. Die Durchlaß- und Strömungsverhältnisse des
Steuerschiebers 20 entsprechen somit den in Fig. 4 Dargestellten.
In diesem Zustand können die in Reihe liegenden variablen
Durchlässe 56 und 58 als ein einziger variabler Durchlaß
mit einem Durchlaßquerschnitt AA betrachtet werden. Der
druch den variablen Durchlaß 56 bewirkte Druckabfall P 2
und der durch den variablen Durchlaß 58 bewirkte Druckabfall
P 3 lassen sich dabei wie folgt ausdrücken:
P 2 = K · Q²/A 2² (1)
P 3 = K · Q²/A 3² (2)
worin K eine aus ρ/2 g resultierende Konstante ( ρ ist das
spezifische Gewicht des Druckmittels und g ist die Schwerkraft)
und Q der Strömungsdurchsatz des Druckmittels durch
die Durchlässe 56 und 58 ist.
Aus den Ausdrücken (1) und (2) läßt sich der insgesamt im
Durchlaßabschnitt 38 a auftretende Druckabfall P in kp/cm²
wie folgt bestimmen:
Das in Klammern gestellte Glied des Ausdrucks (3) entspricht
somit dem äquivalenten oder kombinierten Durchlaßquerschnitt
der variablen Durchlässe 56 und 58. Dieser kombinierte
Durchlaßquerschnitt AA läßt sich somit wie folgt ausdrücken:
Die charakteristische Kurve für die Beziehungen zwischen
dem kombinierten Durchlaßquerschnitt AA und der Lenkkraft
ist in Fig. 5 dargestellt. Man erhält sie durch Kombination
der in Fig. 2A und 2B dargestellten charakteristischen
Kuven für die variablen Durchlässe 56 und 58. In diesem
Falle übt der variable Durchlaß 58 im Hinblick auf Änderungen
des kombinierten Durchlaßquerschnitts AA eine stärkere
Wirkung aus als der variable Durchlaß 56, da sich
die Wirkung des ersteren bei einer gegebenen Lenkkraft auf
einen kleineren Strömungsquerschnitt auswirkt als die des
Letzteren.
Da ferner die den kombinierten Durchlaßquerschnitt AA
bestimmenden variablen Durchlässe in einer Parallelbeziehung
zum variablen Durchlaß 54 stehen, ergibt sich der gedrosselte
Gesamt-Durchlaßquerschnitt des Steuerschiebers 20
aus der Summe der Durchlaßquerschnitte AA und A 1. Daher ist
A = AA + A 1 (5).
Die charakteristische Kurve für die Beziehung des verkleinerten
Gesamt-Durchlaßquerschnitts A zur Lenkkraft ist in
Fig. 6A dargestellt, während Fig. 6B die charakteristische
Kurve für die Beziehung zwischen der Druckdifferenz PO
zwischen den Kammern 30 und 32 und der Lenkkraft zeigt.
Wie man aus den in Fig. 6A und 6B gezeigten charakteristischen
Kurven erkennt, wird im Stillstand des Fahrzeugs
oder bei langsamer Fahrt, z. B. beim Einparken, ein hoher
Differentialdruck PAC bei relativ kleinen Lenkkräften TC
erzielt, so daß der Servozylinder 26 eine sehr große
Servo-Lenkkraft aufbringt, um die lenkbaren Räder nach
rechts einzuschlagen, so daß also das Einschlagen der
Räder einen geringen Kraftaufwand durch den Fahrer erfordert.
Wird das Lenkrad 34 nach links gedreht, so verkleinern sich
die Durchlaßquerschnitte A 1 bis A 3 der variablen Durchlässe
48, 50 und 52 des ersten Satzes in Abhängigkeit von
der ausgeübten Lenkkraft, während die variablen Durchlässe
54, 56, 58 des zweiten Satzes voll geöffnet bleiben. Dementsprechend
erzeugt der Servozylinder 26 nun eine Servo-
Lenkkraft zum Einschlagen der lenkbaren Räder nach links,
so daß das Einschlagen der Räder einen geringen Kraftaufwand
auf Seiten des Fahrers erfordert.
Bei einer konstanten hohen Fahrtgeschwindigkeit erzeugt
der Geschwindigkeitsfühler 74 ein der ermittelten Geschwindigkeit
entsprechendes Signal VD und speist damit die
Steuereinheit 76, welche ihrerseits einen relativ starken
elektrischen Strom IV für die Erregung des betätigungsübertragend
mit dem variablen Drosseldurchlaß 70 verbundenen
Elektromagneten erzeugt. Dadurch kommt der variable Drosseldurchlaß
70 in einen Zustand, in welchem sein Durchlaßquerschnitt
A 5 relativ groß ist. Solange sich das Lenkrad
in diesem Zustand in der Neutralstellung befindet und keine
Lenkkraft auf es ausgeübt wird, bleiben die variablen
Durchlässe 48 bis 58 des Steuerschiebers 20 in der voll
geöffneten Stellung, so daß zwischen den Kammern 30 und 32
des Servozylinders 26 keine Druckdifferenz PO auftritt und
dieser daher keine Servo-Lenkkraft aufbringt.
Wird nun das Lenkrad 34 aus der Neutralstellung beispielsweise
nach rechts gedreht, so verkleinern sich die Durchlaßquerschnitte
A 1 bis A 3 der variablen Durchlässe 54, 56
und 58 des ersten Satzes, während die variablen Durchlässe
48, 50 und 52 des ersten Satzes voll geöffnet bleiben.
Die Strömungs- oder Durchlaßverhältnisse des Steuerschiebers
20 entsprechen somit nun den in Fig. 7 Dargestellten.
Wie man in dieser Figur erkennt, liegen der variable
Durchlaß 58 und der variable Regeldurchlaß 66 parallel
zueinander und können wirkungsmäßig als ein einziger
variabler Durchlaß betrachtet werden, wie in Fig. 8 dargestellt,
und haben gemeinsam einen kombinierten Durchlaßquerschnitt
AB, welcher sich aus der Summe der Durchlaßquerschnitte
A 3 und A 4 ergibt, somit also
AB = A 3 + A 4 (6)
Der variable Durchlaß mit dem kombinierten Durchlaßquerschnitt
AB liegt in Reihe mit dem variablen Durchlaß 56
und wirkt mit diesem zusammen nach Art eines einzigen
variablen Durchlasses, wie in Fig. 9 dargestellt, dessen
kombinierter Durchlaßquerschnitt AC durch den folgenden
Ausdruck gegeben ist:
Da der Durchlaßquerschnitt A 2 des variablen Durchlasses 56
bei einer gegebenen Lenkkraft in diesem Falle kleiner ist
als der kombinierte Durchlaßquerschnitt AB, übt der
variable Durchlaß 56 eine stärkere Wirkung im Hinblick
auf Änderungen des kombinierten Gesamt-Durchlaßquerschnitts
AC aus.
Da die den kombinierten Durchlaßquerschnitt AC definierenden
variablen Durchlässe im Durchlaßabschnitt 36 b in
Parallelbeziehung zu dem den Durchlaßquerschnitt A 1 aufweisenden
variablen Durchlaß 54 im Abschnitt 38 a stehen,
ergibt sich der gedrosselte Gesamt-Strömungsquerschnitt A
des Steuerschiebers 20, wie in Fig. 10A dargestellt, aus
der Summe des kombinierten Durchlaßquerschnitts AC mit dem
Durchlaßquerschnitt A 1. Somit also
A = AC + A 1 (8)
Wie man bei einem Vergleich der charakteristischen Kurven
von Fig. 6A und 10A erkennt, ist der gedrosselte Gesamt-
Durchlaßquerschnitt A des Steuerschiebers 20 bei hohen
Geschwindigkeiten größer als bei niedrigen Geschwindigkeiten,
so daß der Servozylinder 26 bei niedrigen
Geschwindigkeiten eine größere Servo-Lenkkraft aufbringt
als bei hoher Geschwindigkeit. Bei hohen Geschwindigkeiten
erfordert das Lenken somit einen größeren Kraftaufwand,
so daß die Lenkung also mit zunehmender Geschwindigkeit
schwergängiger zu werden scheint. Durch geeignete Einstellung
des Durchlaßquerschnitts A 2 des variablen Durchlasses
56 und/oder des Durchlaßquerschnitts A 4 des variablen
Regeldurchlasses 66 läßt sich dabei die bei hohen Geschwindigkeiten
erzeugte Servo-Lenkkraft in gewünschter Weise
einstellen, um den Drehwiderstand des Lenkrads bei höheren
Geschwindigkeiten zu erhöhen und dadurch einem Verreißen
des Lenkrads 34 vorzubeugen, was der Betriebssicherheit
des Fahrzeugs zugute kommt.
Bei dem Lenkeinschlag nach rechts bei hohen Geschwindigkeiten
bewirkt eine weitere Drehung des Lenkrads 34 nach
rechts unter Zunahme der Lenkkraft eine weitere Verkleinerung
der Durchlaßquerschnitte A 1 bis A 3 der variablen Durchlässe
54, 56 und 58 und damit eine weitere Steigerung des
Druckabfalls PC zwischen dem Einlaß 22 und dem Auslaß 24,
wodurch sich die Strömungsmenge QB des den variablen
Drosseldurchlaß 70 und den festen Drosseldurchlaß 72 durchströmenden
Druckmittels entsprechend erhöht. Bei dieser
Erhöhung der Strömungsmenge QB bei einem Ansteigen des
Druckabfalls PC erhöht sich die Druckdifferenz PO zwischen
der Zuströmseite und der Abströmseite des festen Drosseldurchlasses
72, so daß sich der Kolben 82 des Druckfühlers
78 weiter nach rechts verschiebt und dabei den Durchlaßquerschnitt
A 4 des variablen Regeldurchlasses 66 weiter
vergrößert. Dies führt zu einer Verkleinerung von
(Ausdruck (7)) um damit wiederum zu
einer Vergrößerung des kombinierten Durchlaßquerschnitts AC
des Durchlaßabschnitts 36 b. Dadurch wird der die Kammer 32
des Servozylinders 26 speisende Druck weiter verringert, so
daß das Lenkrad 34 noch schwergängiger wird. Daraus ergibt
sich eine günstige Beziehung zwischen den vom Servozylinder
26 und den vom Fahrer selbst aufzubringenden Lenkkräften.
Bei Fahrt des Fahrzeugs auf unebener Straße werden durch
die Unebenheiten der Fahrbahn hervorgerufenen Schwingungen
und Stöße über die lenkbaren Räder und das Lenkgestänge
in Form von wechselnden Belastungen auf den Servozylinder
26 übertragen, wodurch sich der Druckabfall PC zwischen
dem Einlaß 22 und dem Auslaß 24 des Steuerschiebers 20
sowie die Strömungsmenge QB des den variablen Drosseldurchlaß
70 und den festen Drosseldurchlaß 72 durchströmenden
Druckmittels fortlaufend ändern, so daß sich der
Drehwiderstand des Lenkrads 34 entsprechend den Änderungen
im Zustand der Fahrbahn ebenfalls ändert. Dadurch erhält
der Fahrer des Fahrzeugs die Möglichkeit, den Zustand der
Fahrbahn zuverlässig und sicher wahrzunehmen.
Bei der Fahrt mit mittleren Geschwindigkeiten ändern sich
die Durchlaßquerschnitte der variablen Durchlässe 66 und 70
in Abhängigkeit von Änderungen der Geschwindigkeit, so daß
sich der Differenzdruck PA für eine gegebene Lenkkraft mit
zunehmender Fahrtgeschwindigkeit verringert. In dieser
Weise ist die Servo-Lenkkraft derart steuerbar, daß sie
sich den jeweiligen Fahrtbedingungen sehr genau anpaßt.
In der in Fig. 11 gezeigten abgewandelten Ausführungsform
sind anstelle des einen Umgehungsdurchlasses 64 der ersten
Ausführungsform zwei Umgehungsdurchlässe vorhanden, welche
jeweils den variablen Durchlaß 52 bzw. 58 überbrücken und
in denen jeweils ein variabler Regeldurchlaß 66 angeordnet
ist. Die beiden Regeldurchlässe 66 sind in der gleichen
Weise wie in der ersten Ausführungsform mittels des Druckfühlers
78 steuerbar. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform
der zuerst Beschriebenen.
Eine Drehung des Lenkrads 34 im Stillstand des Fahrzeugs
bewirkt hier daß die variablen Regeldurchlässe vollständig
geschlossen werden, so daß die zugeordneten Umgehungsdurchlässe
gesperrt sind. Die Strömungs- und Druckverhältnisse
des Steuerschiebers 20 entsprechen damit den in Fig. 4 Dargestellten.
Der Servozylinder 26 bringt eine sehr große
Servo-Lenkkraft auf, so daß das Einschlagen der Räder nur
einen geringen Kraftaufwand seitens des Fahrers erfordert.
Wird das Lenkrad 34 bei hoher Fahrtgeschwindigkeit beispielsweise
nach rechts gedreht, dann arbeitet der Durchlaßabschnitt
36 b in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben.
Auf der anderen Seite stehen der variable Durchlaß 52
im Durchlaßabschnitt 38 b und der Regeldurchlaß 66 im zugeordneten
Umgehungsdurchlaß in Parallelbeziehung zueinander
und bilden wirkungsmäßig einen einzigen Durchlaß mit einem
kombinierten Durchlaßquerschnitt AD, welcher die Summe des
Durchlaßquerschnitts A 3 des variablen Durchlasses 52 und
des Durchlaßquerschnitts A 4 des Regeldurchlasses 66 darstellt
und dadurch von dem entsprechenden kombinierten
Durchlaßquerschnitt in der ersten Ausführungsform verschieden
ist. Da jedoch der variable Durchlaß 50 im Durchlaßabschnitt
38 b voll geöffnet bleibt und im Hinblick auf
Änderungen des kombinierten Durchlaßquerschnitts AD eine
stärkere Wirkung entfaltet, erbringen der Durchlaßabschnitt
38 b und der zugeordnete Umgehungsdurchlaß hier im wesentlichen
die gleiche Wirkung wie der Durchlaßabschnitt 38 b
in der ersten Ausführungsform. Beim Verdrehen des Lenkrads
34 während der Fahrt mit hoher Geschwindigkeit entwickelt
der Servozylinder 26 daher, wie in der ersten Ausführungsform,
eine relativ kleine Servo-Lenkkraft, wodurch das
Lenkrad 34 relativ schwergängig wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 11
sind die parallelen Durchlaßanordnungen aus den variablen
Durchlässen 52 bzw. 58 und den zugeordneten Regeldurchlässen
66 jeweils an der Abströmseite der zugeordneten
variablen Durchlässe 50 bzw. 56 angeordnet. Diese parallelen
Durchlaßanordnungen können jedoch auch an den mit "a"
bezeichneten Stellen an der Abströmseite der variablen
Durchlässe 48 bzw. 54, an den mit "b" bezeichneten Stellen
zwischen dem variablen Durchlaß 48 und dem Linksanschluß 40
bzw. zwischen dem variablen Durchlaß 54 und dem Rechtsanschluß
44 oder auch an den mit "c" bezeichneten Stellen
zwischen dem Linksanschluß 40 und dem variablen Durchlaß 56
bzw. zwischen dem Rechtsanschluß 44 und dem variablen Durchlaß
50 angeordnet sein. Bei einer Anordnung an den mit "a"
und "b" bezeichneten Stellen müssen dann jedoch die variablen
Durchlässe 48 und 54 mit den variablen Durchlässen 50
bzw. 56 ausgetauscht werden.
In einer in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform
sind die variablen Durchlässe 50 und 52 in Reihe im Durchlaßabschnitt
36 a und die variablen Durchlässe 56 und 58 in
Reihe im Durchlaßabschnitt 38 a angeordnet. Die variablen
Durchlässe 48 und 50 sind in den Durchlaßabschnitten 38 b
bzw. 36 b angeordnet. Jeweils ein Umgehungsdurchlaß verbindet
den Auslaß 24 des Steuerschiebers 20 mit einer zwischen
den variablen Durchlässen 50 und 52 liegenden Stelle des
Durchlaßabschnitts 36 a bzw. mit einer zwischen den variablen
Durchlässen 56 und 58 liegenden Stelle des Durchlaßabschnitts
38 a. In den Umgehungsdurchlässen ist jeweils
ein Regeldurchlaß 66 angeordnet.
Bei der Fahrt mit niedrigen Geschwindigkeiten oder im Stillstand
des Fahrzeugs bleiben die Regeldurchlässe 66 im
wesentlichen geschlossen. Eine Drehung des Lenkrads 34 nach
rechts bewirkt dabei eine Verkleinerung der Durchlaßquerschnitte
A 1 bis A 3 der variablen Durchlässe 54, 56, 58
des zweiten Satzes in Abhängigkeit von der ausgeübten Lenkkraft,
während die variablen Durchlässe 48, 50, 52 des
ersten Satzes vollständig offen bleiben. Die Druck- und
Strömungsverhältnisse innerhalb des Steuerschiebers 20
entsprechen dabei dem in Fig. 13 Dargestellten.
Die variablen Durchlässe 56 und 58 liegen hier in Reihe
hintereinander und bilden wirkungsmäßig einen einzigen
variablen Durchlaß mit einem kombinierten Durchlaßquerschnitt
Ae, welcher sich wie folgt ausdrücken läßt:
In diesem Zustand entfaltet der variable Durchlaß 58 in
bezug auf Änderungen des kombinierten Druchlaßquerschnitts
AE eine stärkere Wirkung als der variable Durchlaß 56, da
er bei einer gegebenen Lenkkraft auf einen kleineren Durchlaßquerschnitt
einwirkt als dieser.
Bei langsamer Fahrt des Fahrzeugs erbringt diese Ausführungsform
somit die gleiche Wirkung wie die vorstehend
Beschriebene.
Bei schneller Fahrt des Fahrzeugs vergrößern sich die
Durchlaßquerschnitte A 4 der beiden Regeldurchlässe 66. Bei
einer Drehung des Lenkrads 34 nach rechts herrschen dann
die in Fig. 14 dargestellten Druck- und Strömungsverhältnisse
innerhalb des Steuerschiebers 20. In diesem Falle
ist dann der kombinierte Durchlaßquerschnitt AF des Durchlaßabschnitts
38 a durch den folgenden Ausdruck gegeben:
Der variable Durchlaß 56 entfaltet dabei eine stärkere
Wirkung in bezug auf Änderungen des kombinierten Durchlaßquerschnitts
AF als die kombinierten variablen Durchlässe
58 und 66. Auf der anderen Seite sind die dem Durchlaßabschnitt
36 b zugeordneten variablen Durchlässe 50 und 66
parallel zueinander angeordnet und bilden wirkungsmäßig
einen einzigen variablen Durchlaß mit einem kombinierten
Durchlaßquerschnitt AG entsprechend dem folgenden Ausdruck:
AG = A 1 + A 4 (9)
Durch geeignete Einstellung der Charakteristik des Regeldurchlasses
66 kann diese Ausführungsform im wesentlichen
die gleiche Wirkungsweise erhalten wie die vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nach
Fig. 12 sind die Umgehungsdurchlässe jeweils mit einem Ende
am Auslaß 24 des Steuerschiebers 20 angeschlossen. Stattdessen
können die Umgehungsdurchlässe jedoch auch, wie in
Fig. 15 dargestellt, am Rechtsanschluß 44 bzw. am Linksanschluß
40 angeschlossen sein und einander überkreuzen,
um damit die gleiche Wirkung zu erzielen.
Ferner ist der Steuerschieber 20 in der praktischen Ausführung
zwar als Drehschieber dargestellt, er kann jedoch z. B.
auch als in Abhängigkeit von der Lenkkraft betätigbarer
Kolbenschieber ausgeführt sein.
Ferner sind der feste Drosseldurchlaß 72 und der in Form
eines hydraulischen Zylinders ausgeführte Druckfühler 78
in den beschriebenen Ausführungsformen als voneinander
unabhängige Teile dargestellt. Stattdessen kann jedoch auch
der feste Drosseldurchlaß 72, wie in Fig. 16 gezeigt, im
Kolben 82 des Druckfühlers 78 ausgebildet sein und so eine
geschlossene Einheit damit bilden, oder der variable
Drosseldurchlaß 70, der feste Drosseldurchlaß 72 und der
Druckfühler 78 können zu einer einzigen geschlossenen
Einheit zusammengefaßt sein, wie in Fig. 17 oder 18
dargestellt. Durch diese Abwandlungen läßt sich die Anzahl
der notwendigen Einzelteile verringern und damit eine
Senkung der Fertigungskosten erzielen.
In den beschriebenen Ausführungsformen ist der variable
Drosseldurchlaß 70 jeweils in Abhängigkeit von der Fahrtgeschwindigkeit
verstellbar. Stattdessen kann der Drosseldurchlaß
70 jedoch auch beispielsweise in Abhängigkeit vom
Drehwinkel des Lenkrads 34 verstellbar sein.
Ferner sind in den beschriebenen Ausführungsformen die
variablen Durchlässe 48 und 54 in der gleichen Weise ausgeführt
wie die variablen Durchlässe 52 bzw. 58. Stattdessen
können diese Durchlässe jedoch auch verschieden
ausgeführt sein.
Ferner ist die Erfindung auch nicht auf die beschriebenen
Ausführungsformen mit einer Zahnstangenlenkung beschränkt,
sie ist vielmehr auch für andere Arten von Lenkgetrieben
anwendbar.
Claims (9)
1. Servolenkung für ein Fahrzeug, gekennzeichnet
durch
eine Druckmittelquelle (12),
durch einen Steuerschieber (20) mit einem Einlaß (22) und einem Auslaß (24),
durch eine die Druckmittelquelle mit dem Einlaß verbindende Druckleitung (16),
durch eine den Auslaß mit der Druckmittelquelle (12, 14) verbindende Rückleitung (18),
durch zwei im Steuerschieber parallel zueinander vom Einlaß zum Auslaß verlaufende Durchlässe (36, 38), welche mit einem Links-Lenkanschluß (40) bzw. einem Rechts-Lenkanschluß (44) versehen sind,
durch einen Fluidmotor (26) mit einem Kolben (28) und zwei durch diesen voneinander getrennten Druckkammern (30, 32), welche mit dem Links-Lenkanschluß bzw. dem Rechts-Lenkanschluß strömungsverbunden sind,
durch eine Anzahl von in den Durchlässen des Steuerschiebers ausgebildeten, in Abhängigkeit von der Lenkkraft variablen Durchlässen (48-58), deren Durchlaßquerschnitte (A 1 bis A 3) zur Veränderung der Druckdifferenz zwischen den Kammern des Fluidmotors in Abhängigkeit von Änderungen der Lenkkraft veränderbar sind,
durch einen die Druckleitung unter Umgehung des Steuerschiebers mit der Rückleitung verbindenden Steuerdurchlaß (68),
durch einen im Steuerdurchlaß angeordneten variablen Drosseldurchlaß (70), dessen Durchlaßquerschnitt (A 4) unabhängig von der Lenkkraft in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeugs veränderbar ist,
durch einen an der Abströmseite des variablen Drosseldurchlasses im Steuerdurchlaß angeordneten festen Drosseldurchlaß mit unveränderlichem Durchlaßquerschnitt,
durch einen die Zuströmseite des festen Drosseldurchlasses mit der Abströmseite desselben verbindenden Differenzdruckdurchlaß (79),
durch einen im Differenzdruckdurchlaß angeordneten Druckfühler (78) mit einem in Abhängigkeit von Änderungen des durch den festen Drosseldurchlaß erzeugten Differenzdrucks bewegbaren Teil (82),
durch wenigstens einen im Steuerschieber angeordneten Umgehungsdurchlaß (64) für die Überbrückung wenigstens eines der in Abhängigkeit von der Lenkkraft variablen Durchlässe, und
durch einen im Umgehungsdurchlaß angeordneten, betätigungsübertragend mit dem beweglichen Teil des Druckfühlers verbundenen Regeldurchlaß (66), dessen Durchlaßquerschnitt (A 5) in Abhängigkeit von Bewegungen des beweglichen Teils des Druckfühlers veränderbar ist.
eine Druckmittelquelle (12),
durch einen Steuerschieber (20) mit einem Einlaß (22) und einem Auslaß (24),
durch eine die Druckmittelquelle mit dem Einlaß verbindende Druckleitung (16),
durch eine den Auslaß mit der Druckmittelquelle (12, 14) verbindende Rückleitung (18),
durch zwei im Steuerschieber parallel zueinander vom Einlaß zum Auslaß verlaufende Durchlässe (36, 38), welche mit einem Links-Lenkanschluß (40) bzw. einem Rechts-Lenkanschluß (44) versehen sind,
durch einen Fluidmotor (26) mit einem Kolben (28) und zwei durch diesen voneinander getrennten Druckkammern (30, 32), welche mit dem Links-Lenkanschluß bzw. dem Rechts-Lenkanschluß strömungsverbunden sind,
durch eine Anzahl von in den Durchlässen des Steuerschiebers ausgebildeten, in Abhängigkeit von der Lenkkraft variablen Durchlässen (48-58), deren Durchlaßquerschnitte (A 1 bis A 3) zur Veränderung der Druckdifferenz zwischen den Kammern des Fluidmotors in Abhängigkeit von Änderungen der Lenkkraft veränderbar sind,
durch einen die Druckleitung unter Umgehung des Steuerschiebers mit der Rückleitung verbindenden Steuerdurchlaß (68),
durch einen im Steuerdurchlaß angeordneten variablen Drosseldurchlaß (70), dessen Durchlaßquerschnitt (A 4) unabhängig von der Lenkkraft in Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter des Fahrzeugs veränderbar ist,
durch einen an der Abströmseite des variablen Drosseldurchlasses im Steuerdurchlaß angeordneten festen Drosseldurchlaß mit unveränderlichem Durchlaßquerschnitt,
durch einen die Zuströmseite des festen Drosseldurchlasses mit der Abströmseite desselben verbindenden Differenzdruckdurchlaß (79),
durch einen im Differenzdruckdurchlaß angeordneten Druckfühler (78) mit einem in Abhängigkeit von Änderungen des durch den festen Drosseldurchlaß erzeugten Differenzdrucks bewegbaren Teil (82),
durch wenigstens einen im Steuerschieber angeordneten Umgehungsdurchlaß (64) für die Überbrückung wenigstens eines der in Abhängigkeit von der Lenkkraft variablen Durchlässe, und
durch einen im Umgehungsdurchlaß angeordneten, betätigungsübertragend mit dem beweglichen Teil des Druckfühlers verbundenen Regeldurchlaß (66), dessen Durchlaßquerschnitt (A 5) in Abhängigkeit von Bewegungen des beweglichen Teils des Druckfühlers veränderbar ist.
2. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der die Beaufschlagung des Steuerschiebers
(20) steuernde variable Drosseldurchlaß (70) in
Form eines Schiebers ausgebildet ist, mit einem eine Bohrung
(104) aufweisenden Gehäuse (88) und einem das durch
Druckbeaufschlagung bewegbare Teil (82) darstellenden, in
der Bohrung angeordneten Schieberkolben (106), daß die
Bohrung einen Abschnitt (104 a, 104 b) größeren Durchmessers
aufweist, daß der Schieberkolben einen Steg (106 a) aufweist,
welcher zusammen mit dem Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers
den variablen Drosseldurchlaß (70) bildet, daß an
einem axialen Ende des Schieberkolbens eine Feder (122)
angeordnet ist, welche diesen im Sinne einer Vergrößerung
des Durchlaßquerschnitts des variblen Drosseldurchlasses
belastet, daß der Schieberkolben durch eine in Abhängigkeit
von wenigstens einem Betriebsparameter arbeitende
Betätigungseinrichtung (120) im Sinne einer Verkleinerung
des Durchlaßquerschnitts des variablen Drosseldurchlasses
belastbar ist, daß der Schieberkolben einen weiteren Steg
(106 b) aufweist, welcher zusammen mit dem einen Steg einen
ringförmigen Raum in der Bohrung begrenzt, daß der Schieberkolben
eine Axialbohrung und eine den ringförmigen Raum
der Bohrung mit dieser verbindende Radialbohrung (106 c,
106 d) aufweist, daß die Bohrung an dem einen axialen Ende
des Schieberkolbens einen Bohrungsabschnitt (104 c) für die
Aufnahme der Feder aufweist und daß der Bohrungsabschnitt
größeren Durchmessers, der ringförmige Raum zwischen den
Stegen des Schieberkolbens, die Radialbohrung, die Axialbohrung
und der an dem einen axialen Ende des Schieberkolbens
vorhandene Abschnitt der Bohrung zusammen einen
Teil des Steuerdurchlasses bilden.
3. Servolenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckfühler (78) eine in dem
Schiebergehäuse (88) ausgebildete Bohrung (124) und einen
in der Bohrung angeordneten Schieberkolben (126) aufweist,
daß die Bohrung des Druckfühlers axial mit der Bohrung (104)
des variablen Drosseldurchlasses (70) fluchtet und an einem
axialen Ende mit dieser strömungsverbunden ist, daß der
Schieberkolben des Druckfühlers zwei Stege (126 a, 126 b)
gleichen Durchmessers aufweist, daß die Bohrung des Druckfühlers
einen ersten Abschnitt (124 a) aufweist, welcher
einen dem der Stege des Schieberkolbens gleichen ersten
Durchmesser hat und zunächst der Bohrung des variablen
Drosseldurchlasses an dem einen axialen Ende des Schieberkolbens
(106) desselben angeordnet ist, daß der eine Steg
(126 a) des Schieberkolbens derart in dem ersten Bohrungsabschnitt
angeordnet ist, daß ein axiales Ende des Schieberkolbens
von dem in dem Bohrungsabschnitt des Drosseldurchlasses
an dem einen axialen Ende des Schieberkolbens
desselben herrschenden Druck beaufschlagt ist, daß der
Schieberkolben des Druckfühlers zwischen den beiden Stegen
ein Mittelstück (126 c) aufweist, welches zum Teil Aufnahme
im ersten Bohrungsabschnitt findet und darin von einem
ringförmigen Raum umgeben ist, welcher mit der Abströmseite
des festen Drosseldurchlasses (72) strömungsverbunden ist,
daß die Bohrung des Druckfühlers einen zweiten Bohrungsabschnitt
(124 b) des ersten Durchmessers aufweist, in welchem
der andere Steg (126 b) des Schieberkolbens derart
angeordnet ist, daß er an einem axialen Ende des Schieberkolbens
eine Druckkammer (124 d) begrenzt, daß die Bohrung
des Druckfühlers einen zwischen dem ersten und dem zweiten
Bohrungsabschnitt liegenden dritten Bohrungsabschnitt (124 e)
des ersten Durchmessers aufweist, welcher um das Mittelstück
des Schieberkolbens herum einen ein Teil des Umgehungsdurchlasses
(64) bildenden ringförmigen Raum begrenzt,
daß die Bohrung des Druckfühlers ferner einen vierten
Abschnitt (124 f) mit einem zweiten Durchmesser, welcher
größer ist als der erste Durchmesser, aufweist, welcher
zwischen dem zweiten und dem dritten Bohrungsabschnitt
angeordnet ist und um den anderen Steg des Schieberkolbens
herum einen ein Teil des Umgehungsdurchlasses bildenden,
ringförmigen Raum begrenzt, daß der Steg des Schieberkolbens
zusammen mit dem vierten Bohrungsabschnitt den in
Abhängigkeit vom Differenzdruck variablen Regeldurchlaß
(66) bildet, daß die Bohrung des Druckfühlers einen
fünften Bohrungsabschnitt (124 i) mit einem dritten Durchmesser,
welcher kleiner ist als der erste Durchmesser,
aufweist, welcher zwischen dem ersten und dem dritten
Bohrungsabschnitt angeordnet ist und in welchem das Mittelstück
(126 c) des Schieberkolbens in Gleitpassung geführt
ist, daß der Schieberkolben des Druckfühlers eine Axialbohrung
und eine Radialbohrung (126 d, 126 e) aufweist,
über welche die Druckkammer an dem einen axialen Ende des
Schieberkolbens mit dem ringförmigen Raum in der Bohrung
des Druckfühlers strömungsverbunden ist, daß der durch
den ersten Bohrungsabschnitt und das Mittelstück des
Schieberkolbens begrenzte ringförmige Raum, die Axialbohrung
des Schieberkolbens und die Druckkammer an dem
einen axialen Ende des Schieberkolbens zusammen eine der
Druckkammern des Druckfühlers bilden und daß die andere
Druckkammer des Druckfühlers durch den Bohrungsabschnitt
zunächst dem einen axialen Ende des Schieberkolbens des
variablen Drosseldurchlasses gebildet ist.
4. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die in Abhängigkeit von der Lenkkraft
variablen Durchlässe (48-58) betätigungsübertragend mit
einem Lenkrad (34) verbunden und in zwei Sätze (48, 50, 52;
54, 56, 58) aufgeteilt sind, daß die Durchlaßquerschnitte
(A 1-A 3) der variablen Durchlässe (48, 50, 52) des ersten
Satzes mit ansteigender Lenkkraft bei einer Linksdrehung
des Lenkrads verkleinerbar sind, daß die Durchlaßquerschnitte
(A 1-A 3) der variablen Durchlässe (54, 56, 58) des
zweiten Satzes mit ansteigender Lenkkraft bei einer Rechtsdrehung
des Lenkrads verkleinerbar sind, daß ein erster
varibler Durchlaß (48) des ersten Satzes zwischen dem
Einlaß (22) und dem Links-Lenkanschluß (40), ein zweiter
variabler Durchlaß (50) des ersten Satzes zwischen dem
Rechts-Lenkanschluß (44) und dem Auslaß (24) und der dritte
variable Durchlaß (52) des ersten Satzes zwischen dem
zweiten variablen Durchlaß des ersten Satzes und dem Auslaß
angeordnet ist, daß ein erster variabler Durchlaß (54)
des zweiten Satzes zwischen dem Einlaß und dem Rechts-
Lenkanschluß, ein zweiter variabler Durchlaß (56) des
zweiten Satzes zwischen dem Links-Lenkanschluß und dem
Auslaß und der dritte variable Durchlaß des zweiten Satzes
zwischen dem zweiten variablen Durchlaß des zweiten Satzes
und dem Auslaß angeordnet ist, daß jeder Schieberdurchlaß
(36, 38) zwischen dem zweiten und dem dritten variablen
Durchlaß des ersten bzw. des zweiten Satzes einen Zeiganschluß
(60 bzw. 62) aufweist, daß der Umgehungsdurchlaß
(64) die Zweiganschlüsse miteinander verbindet und daß der
in Abhängigkeit vom Differenzdruck variable Regeldurchlaß
(66) in dem Umgehungsdurchlaß angeordnet ist.
5. Servolenkung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und dritten variablen
Durchlässe (48, 54 bzw. 52, 58) des ersten und des zweiten
Satzes von gleicher Ausführung sind und einen größeren
Durchlaßquerschnitt für eine gegebene Lenkkraft bieten als
die zweiten variablen Durchlässe (50, 56) des ersten und
des zweiten Satzes.
6. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die in Abhängigkeit von der Lenkkraft
variablen Durchlässe (48-58) betätigungsübertragend mit
einem Lenkrad (34) verbunden und in einen ersten und einen
zweiten Satz aufgeteilt sind, daß der Durchlaßquerschnitt
der variablen Durchlässe (48, 50, 52) des ersten Satzes mit
zunehmender Lenkkraft bei Rechtsdrehung des Lenkrads
verkleinerbar ist, daß die Durchlaßquerschnitte der
variablen Durchlässe (54, 56, 58) des zweiten Satzes mit
zunehmender Lenkkraft bei Linksdrehung des Lenkrads verkleinerbar
sind, daß ein erster variabler Durchlaß (48)
des ersten Satzes zwischen dem Einlaß (22) und dem Links-
Lenkanschluß (40), ein zweiter variabler Durchlaß (50)
des ersten Satzes zwischen dem Rechts-Lenkanschluß (44) und
dem Auslaß (24) und der dritte variable Durchlaß (52) des
ersten Satzes zwischen dem zweiten variablen Durchlaß des
ersten Satzes und dem Auslaß angeordnet ist, daß ein erster
variabler Durchlaß (54) des zweiten Satzes zwischen dem
Einlaß und dem Rechts-Lenkanschluß, ein zweiter variabler
Durchlaß des zweiten Satzes zwischen dem Links-Lenkanschluß
und dem Auslaß und der dritte variable Durchlaß des
zweiten Satzes zwischen dem zweiten variablen Durchlaß des
zweiten Satzes und dem Auslaß angeordnet ist, daß einer
der Schieberdurchlässe (36) einen Zweiganschluß (60)
zwischen dem zweiten und dem dritten variablen Durchlaß
des zweiten Satzes aufweist, daß der andere Schieberdurchlaß
(38) einen Zweiganschluß (62) zwischen dem
zweiten und dem dritten variablen Durchlaß des ersten Satzes
aufweist, daß die Zweiganschlüsse über jeweils einen
ersten bzw. einen zweiten Umgehungsdurchlaß mit dem Auslaß
verbunden sind, und daß in jedem Umgehungsdurchlaß ein
betätigungsübertragend mit dem beweglichen Teil (82) des
Druckfühlers (78) verbundener, in Abhängigkeit vom Differenzdruck
variabler Regeldurchlaß (66) angeordnet ist.
7. Servolenkung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils der erste und der dritte in
Abhängigkeit von der Lenkkraft variable Durchlaß (48, 52;
54, 58) des ersten und des zweiten Satzes von gleicher Art
sind und bei einer gegebenen Lenkkraft einen größeren
Durchlaßquerschnitt bieten als die jeweils zweiten variablen
Durchlässe (50, 56) des ersten und des zweiten Satzes.
8. Servolenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das durch Druckbeaufschlagung bewegbare
Teil (82) des Druckfühlers (78) betätigungsübertragend
mit einem Lenkrad (34) verbunden ist, daß die in
Abhängigkeit von der Lenkkraft variablen Durchlässe (48-58)
in einen ersten und einen zweiten Satz unterteilt sind,
daß die Durchlaßquerschnitte der variablen Durchlässe
(48, 50, 52) des ersten Satzes bei Linksdrehung des Lenkrads
mit zunehmender Lenkkraft verkleinerbar sind, daß die
Durchlaßquerschnitte der variablen Durchlässe (54, 56, 58)
des zweiten Satzes bei Rechtsdrehung des Lenkrads mit
zunehmender Lenkkraft verkleinerbar sind, daß ein erster
variabler Durchlaß (48) des ersten Satzes zwischen dem
Rechts-Lenkanschluß (44) und dem Auslaß (24), ein zweiter
variabler Durchlaß des ersten Satzes (50) zwischen dem
Einlaß (22) und dem Links-Lenkanschluß (40) und der dritte
variable Durchlaß (52) des ersten Satzes zwischen dem
zweiten variablen Durchlaß des ersten Satzes und dem Links-
Lenkanschluß angeordnet ist, daß ein erster variabler
Durchlaß (54) des zweiten Satzes zwischen dem Links-
Lenkanschluß und dem Auslaß, ein zweiter variabler Durchlaß
(56) des zweiten Satzes zwischen dem Einlaß und dem
Rechts-Lenkanschluß und der dritte variable Durchlaß (58)
des zweiten Satzes zwischen dem zweiten variablen Durchlaß
des zweiten Satzes und dem Rechts-Lenkanschluß angeordnet
ist, daß einer der Schieberdurchlässe (36) zwischen
dem zweiten und dem dritten variablen Durchlaß des zweiten
Satzes einen Zweiganschluß (60) aufweist, daß der andere
Schieberdurchlaß (38) zwischen dem zweiten und dem dritten
variablen Durchlaß des ersten Satzes einen Zweiganschluß
(62) aufweist, daß die Zweiganschlüsse über jeweils einen
Umgehungsdurchlaß mit dem Links-Lenkanschluß bzw. dem
Rechts-Lenkanschluß strömungsverbunden sind und daß in
jedem Umgehungsdurchlaß ein mit dem durch Druckbeaufschlagung
bewegbaren Teil (82) des Druckfühlers (78)
betätigungsübertragend verbundener, in Abhängigkeit vom Differenzdruck
variabler Regeldurchlaß (66) angeordnet ist.
9. Servolenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils der erste und der dritte in
Abhängigkeit von der Lenkkraft variable Durchlaß (48, 52;
54, 58) des ersten und des zweiten Satzes von gleicher Art
sind und bei einer gegebenen Lenkkraft einen größeren
Durchlaßquerschnitt bieten als der jeweilige zweite
variable Durchlaß (50; 56) des ersten bzw. des zweiten
Satzes.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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