DE3744346A1

DE3744346A1 - Variables servolenksystem

Info

Publication number: DE3744346A1
Application number: DE19873744346
Authority: DE
Inventors: Koh Uchida; Takashi Kurihara; Makoto Miyoshi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1988-07-07
Also published as: JP2503218B2; JPS63166661A; DE3744346C2; US4860846A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein variables Servolenksystem für Fahrzeuge und insbesondere ein hydraulisches Steuerventil zur Verwendung in einer variablen Servolenkung, in der es wünschenswert ist, daß sich das Maß der Lenkunterstützung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit oder mit einer anderen Variablen bezogen auf den Fahrbetriebszustand des Fahrzeuges ändert.

Ein Servolenksystem kann als unter drei Antriebsbedingungen in Betrieb befindlich charakterisiert werden. Erstens während eines Geradeaus-Vorwärtsantriebes bei mittleren bis hohen Geschwindigkeiten, wobei die Kraftanforderungen an das Lenksystem äußerst niedrig sind und der Grad der Lenkunterstützung, der durch das Lenkgetriebe gewährt wird, sollte entsprechend minimiert sein, um die Rückkopplung eines Gefühles für das Straßen und Fahrverhalten des Fahrzeuges von den Reifen zum Fahrer zu ermöglichen und nicht zu beeinträchtigen. Zweitens während Kurvenfahrten bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten, wobei eine progressive Zunahme des Maßes der Lenkunterstützung mit dem durch den Fahrer aufzubringenden Lenkdrehmoment wünschenswert ist. Trotzdem sollten mittlere Lenkdrehmomente für den Fahrer beibehalten werden, um ein Fahrgefühl des Fahrers zu ermöglichen, das dem dynamischen Zustand des Fahrzeuges entspricht. Drittens und schließlich während Langsamfahrbewegungen oder Parkmanövern, wobei die Kraftanforderungen an das Lenksystem groß sein können und die Wiedergabetreue bezüglich des übertragenen Straßen und Fahrgefühls in Bezug auf das Lenksystem von geringerer Bedeutung ist. Unter diesen Umständen ist es allgemein wünschenswert ein hohes Maß an Kraft-bzw. Lenkunterstützung zu gewähren, um hierdurch den Kraftaufwand (Lenkeingangsdrehmoment), das durch den Fahrer geleistet werden muß, minimal zu halten.

Die Anforderungen an optimale Ventileigenschaften und -charakteristiken während der vorerwähnten drei Fahrbedingungen stehen zueinander im Widerspruch. In der Vergangenheit sind Versuche gemacht worden, die einander widersprechenden Anforderungen des ersten und dritten Fahrzustandes zu vermeiden, nämlich die Notwendigkeit, ein niedriges Niveau der Unterstützung für hohe bis mittlere Geschwindigkeiten bei Geradeausfahrt zu erreichen, während ein hohes Maß an Unterstützung für Langsamfahren und Parkmanöver erforderlich ist, und zwar durch Ausnutzen der Tatsache, daß bei den meisten Ventilen der Grad der Unterstützung sich mit der Ölströmung ändert. Z. B. wird in einem der weithin verbreiteten Systeme die Servopumpe veranlaßt, die Ölströmung zu vermindern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.

Dies beeinflußt jedoch nachteilig die Ventilleistung während des zweiten, vorerwähnten Antriebszustandes, nämlich während des Durchfahrens von Kurven bei mittleren bis höheren Geschwindigkeiten, wobei ein progressives Ventilansprechverhalten infolge der niedrigen Ölströmung verschlechtert wird. Auch in den Fällen, in denen ein solches Lenkmanöver ein rapides Drehen des Lenkrades erfordert, kann eine niedrigere Pumpenströmung unangemessen sein und die Servolenkung bzw. Lenkunterstützung zeitweilig unwirksam machen.

In einem weiteren bekannten System, das in der JP 56-38 430 B2 gezeigt ist, ist ein Bypassweg mit einem veränderlichen Strömungsventil zwischen beiden Enden des Kraftzylinders angeschlossen und das variable Stömungsventil wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, um eine zunehmende Bypass-Strömung zu veranlassen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Dies beeinflußt jedoch die Ventilleistung während des zweiten Antriebszustandes, wie er oben erwähnt ist, nachteilig, nämlich im Bereich von mittleren bis hohen Geschwindigkeiten bei der Durchfahrt von Kurven, in dem ein progressives Ventilansprechverhalten infolge des geringen Zuwachses beeinträchtigt ist.

Das zufriedenstellendste Verfahren hinreichender Ventilleistung während allen drei der vorerwähnten Fahrbedingungen besteht darin, die Ventilcharakteristik durch die Fahrzeuggeschwindigkeit abzustimmen bzw. anzupassen. Ein System, das eine bessere Anpassung der Servoleistung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit gewährleistet, ist in der US-PS 45 61 521 gezeigt und verwendet ein Drehventil mit einem ersten und einem zweiten Ventilabschnitt. Ein geschwindigkeits-sensitives Ventil wird verwendet, um den Ölstrom von der Pumpe zum zweiten Ventilabschnitt zu steuern, so daß bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein paralleler Strömungsweg zwischen dem Drehventil und der Pumpe geschaffen und Öl sowohl zu dem ersten als auch zu dem zweiten Ventilabschnitt verteilt wird. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten begrenzt das geschwindigkeits sensitive Ventil die Ölströmung von der Pumpe zu dem zweiten Ventilabschnitt. Während Parkmanövern ist der erste Ventilabschnitt allein in üblicher Weise wirksam und der zweite Ventilabschnitt ist entlastet und nicht von der Pumpe mit Öl versorgt. Ein Übergang von einem hohen Niveau der Lenkkraftunterstützung zu einem niedrigen Niveau der Lenkkraftunterstützung und umgekehrt wird durch einen kraftveränderlichen Schaltmagneten ausgeführt, der verwendet wird, um einen parallelen Strömungsweg von der Pumpe zu dem zweiten Ventilabschnitt durch eine variable Strömungsblende hindurch herzustellen. Ein Geschwindigkeitserfassungsmodul steuert die Zylinderspule bzw. den Schaltmagneten, um ein variables Drosselventil zu öffnen oder zu schließen und somit allmähliche Änderungen im Niveau der Lenkkraftunterstützung mit der Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu schaffen.

Das Drehventil, das in diesem Servolenksystem verwendet wird, enthält ein Ventilgehäuse mit einer kreisförmigen Öffnung, die eine Ventilhülse aufnimmt. Innerhalb der Ventilhülse ist ein inneres Ventil angeordnet. Das innere Ventil ist mit einem ersten Satz von Längsnuten versehen, die einen ersten Ventilabschnitt bilden und weist auch einen zweiten Satz von Längsnuten auf, die einen zweiten Ventilabschnitt bilden. Der erste und zweite Satz Längsnuten ist übereinstimmend ausgerichtet mit einem ersten und einem zweiten Satz von Innennuten, die jeweils in der Innenwandung der Ventilhülse ausgebildet sind. Dieser erste und zweite Satz von Innennuten ist jeweils schwierig herzustellen und herauszuarbeiten und erfordert fachmännisches Können, da sie in der Innenwandung der Ventilhülse mit hoher Präzision ausgenommen werden müssen. Dies verursacht umfangreichere Herstellungsschritte und erhöht die Herstellungskosten.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung ein variables Servolenksystem zu schaffen, bei dem die vorerwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten.

Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hydraulikfluidkreis für ein variables Servo lenksystem zu schaffen, das durch Ventilnuten verwirk licht werden kann, die leicht herzustellen sind.

Erfindungsgemäß besitzt das variable Servolenksystem ein Steuerventil mit Ventilelementen, die relativ zueinander in Abhängigkeit von einer bestimmten Variablen (einem Lenkdrehmoment) verlagerbar sind, um zwischen sich zwei parallele Fluidströmungswege zu begrenzen, die sich zwi schen einer Fluidquelle und einem Fluidreservoir erstrecken, um eine Druckdifferenz in einem Kraftzylinder in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variablen zu erzeu gen. Die zwei parallelen Fluidströmungswege sind mit ei ner Mehrzahl erster variabler Strömungsdrosselstellen versehen, von denen jede einen Strömungsquerschnitt auf weist, der in Abhängigkeit von der bestimmten Variablen veränderlich ist. Das Steuerventil weist einen zweite veränderliche Strömungsdrosselstelle auf, die einen Öff nungsquerschnitt aufweist, der in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variablen veränderlich ist, wobei die zweite veränderliche Strömungsdrosselstelle in Reihe mit einer der ersten variablen Strömungsdrosselstellen angeordnet ist. Es ist ein Bypasspfad vorgesehen, der mit einem von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungsdrosselventil versehen ist, das eine Strömungsquerschnittsfläche auf weist, die in Abhängigkeit von einer zweiten vorgegebenen Variablen (insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit) ver änderlich ist, wobei die zweite Variable von der ersten bestimmten Variablen verschieden ist. Der Bypasspfad ist mit einem Ende mit einem der zwei parallelen Fluidströ mungswege zwischen der durch die zweite Variable bestimm ten Strömungsdrosselstelle und der benachbarten einer durch die erste Variable bestimmten Strömungsdrosselstel le verbunden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das von außen gesteuerte, veränderliche Strömungsdrossel ventil mit einem Ende zwischen den zwei Reihen variabler Strömungsdrosselstellen, die in dem stromaufseitigen Ab schnitt jedes Fluidströmungsweges angeordnet sind und pa rallel zu einer variablen Strömungsdrosselstelle angeord net, die in dem stromabseitigen Teil des Strömungsweges angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das von außen gesteuerte va riable Strömungsdrosselventil parallel zu einer variablen Strömungsdrosselstelle angeordnet, die in dem stromabsei tigen Abschnitt jedes Strömungsweges vorgesehen ist und ist mit einem Ende zwischen den zwei Reihen variabler Strömungsdrosselstellen angeschlossen, die in dem strom abseitigen Abschnitt des Strömungsweges angeordnet sind.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das von außen gesteuerte, variable Strö mungsdrosselventil mit einem Ende zwischen den zwei Rei hen variabler Strömungsdrosselstellen angeschlossen, die in dem stromaufseitigen Abschnitt jedes Strömungsweges vorgesehen sind und ist mit seinem gegenüberliegenden En de zwischen den zwei Reihen variabler Strömungsdrossel stellen angeschlossen, die in dem stromabseitigen Ab schnitt des Strömungsweges angeordnet sind.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung wird auch auf die Patentanmeldungen EP-A-0 2 45 794 und DE-A-37 33 102, angemeldet 30.9.1987, hingewiesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei spielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbei spiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2(a) und 2(b) Diagramme, die die Strömungsquer schnitte der variablen Strömungsdrosselstellen in ihrer Abhängigkeit von einem variablen Lenk eingangsdrehmoment (T) zeigen,

Fig. 2(c) ein Diagramm, das die Variabilität des Strö mungsquerschnittes einer variablen Strömungs drosselstelle in Abhängigkeit vom Lenkdrehmoment (T) zeigt,

Fig. 2(c) ein Diagramm, das zeigt, wie die Strömungsquer schnittsfläche bzw. Drosselfläche des von außen gesteuerten, variablen Strömungsdrosselventils in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert,

Fig. 3 eine Ventilhülse mit einem Innenventil in dersel ben, wenn sich ein Drehsteuerventil in einer mittleren Ruhelage befindet,

Fig. 4 ein Diagramm, das die Servolenkunterstützung über dem Lenkdrehmoment mit der Fahrzeuggeschwindig keit als Parameter für niedrige und hohe Fahr zeuggeschwindigkeiten zeigt,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Steuerventil des Ventilschiebertyps, wenn sich das Schiebersteuer ventil in einer mittleren Ruhelage befindet,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungs beispiels für einen Strömungsverteilerkreis, und

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungs beispiels für einen Strömungsverteilerkreis nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Hydraulikfluid kreises, der eine Ölpumpe 10 als Hydraulikfluidquelle, einen Behälter 11 als Fluidreservoir und ein Steuerventil 13 enthält, das einen Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 mit offener Mitte verwirklicht. Außerdem sind schema tisch ein Lenkrad 15, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 und eine Steuereinheit U dargestellt.

In herkömmlicher Weise umfaßt der Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 zwei parallele Strö mungswege L ₂-L ₃ und L ₁-L ₄, die sich zwischen einem Pumpfluid-Zuführungsanschluß C _A1 und einem Fluidrückführungsanschluß C _A2 erstrecken. Der Strömungs pfad L ₂-L ₃ hat einen Zylinderverbindungsanschluß C _B2, verbunden mit einer Zylinderkammer 12 L eines Kraftzylin ders 12, während der andere Strömungspfad L ₁-L ₄ einen Zylinderverbindungsanschluß C _B1 aufweist, der mit einer Zylinderkammer 12 R des Kraftzylinders 12 verbunden ist. In dem stromaufseitigen Abschnit L ₂ und dem stromabseiti gen Abschnit L ₃ des Strömungspfades L ₂-L ₃ sind zwei variable Strömungsdrosselstellen 1 R, 2 L vorgesehen. In gleicher Weise sind in dem stromaufseitigen Abschnitt L ₁ und dem stromabseitigen Abschnit L ₄ des anderen Strö mungsweges L ₁-L ₄ zwei variable Strömungsdrosselstellen 1 L und 2 R vorgesehen. Diese variablen Strömungsdrosselstel len 1 R, 2 L, 1 L, 2 R sind betrieblich mit dem Lenkrad 15 so verbunden, daß sie dann, wenn sich das Lenkrad 15 in sei ner mittleren Ruhelage befindet, geöffnet sind, um eine uneingeschränkte parallele Fluidströmung zwischen dem Fluidzuführungsanschluß C _A1 und dem Fluidrückführungsanschluß C _A2 zu gewährleisten. Ein Dre hen des Lenkrades 15 im Uhrzeigersinn aus der mittleren Ruhestellung heraus veranlaßt die variablen Strömungs drosselstellen 1 R und 2 R, ihre Öffnungsquerschnitt zu verringern, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt, wobei die beiden anderen variablen Strömungsdrosselstellen 1 L und 2 L offengehalten sind. Eine Drehung des Lenkrades 15 im Gegenuhrzeigersinn aus der mittleren Ruhelage heraus ver anlaßt die variablen Strömungsdrosselstellen 1 L und 2 L, ihre Öffnungsquerschnitt zu verringern, wenn das Lenk drehmoment zunimmt, wobei die anderen beiden variablen Drosselstellen 1 R und 2 R offengehalten sind.

Um die durch den Strömungsweg L ₂-L ₃ hindurchgehende Fluidströmungsmenge zu verändern, ist eine zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 R in dem stromauf seitigen Strömungswegabschnit L ₂ zwischen dem Fluidzufüh rungsanschluß C _A1 und der veränderlichen Strömungsdros selstelle 1 R angeordnet und somit in Reihe und stromauf in Bezug auf die variable Strömungsdrosselstelle 1 R vor gesehen. Außerdem ist ein Bypasspfad L ₅ mit einem Ende an dem stromaufseitigen Abschnit L ₂ an einer Zwischenstelle zwischen den veränderlichen Strömungsdrosselstellen 3 R und 1 R angeschlossen und erstreckt sich in Richtung des Fluidreservoirs 11 derart, daß ein Bypass für die Fluid strömung nicht nur in Bezug auf die variable Strömungs drosselstelle 1 R, sondern auch in Bezug auf die variable Strömungsdrosselstelle 2 L geschaffen ist. Um die Fluid strömung, die durch den Strömungsweg L ₁-L ₄ hindurchgeht, zu verändern, ist in gleicher Weise eine zusätzliche variable Strömungsdrosselstelle 3 L in dem stromaufseiti gen Strömungswegabschnitt L ₁ zwischen dem Fluidzufüh rungsanschluß C _A1 und der variablen Strömungsdrosselstel le 1 L eingeschaltet und liegt somit in Reihe mit und stromauf in Bezug auf die variable Strömungsdrosselstelle 1 L. Außerdem ist ein Bypasspfad L ₆ mit einem Ende mit dem stromaufseitigen Strömungswegabschnitt L ₁ an einem Zwi schenpunkt zwischen der variablen Strömungsdrosselstelle 3 L und 1 L angeschlossen und erstreckt sich in Richtung des Fluidreservoirs 11 derart, daß ein Bypass für die Fluidströmung nicht nur in Bezug auf die veränderliche Strömungsdrosselstelle 1 L, sondern auch in Bezug auf die veränderliche Strömungsdrosselstelle 2 R geschaffen ist. Die Bypasspfade L ₅ und L ₆ enthalten von außen gesteuerte, variable Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B, deren Strö mungsquerschnitt in Abhängigkeit von einer Fahrzeugge schwindigkeit V unter Steuerung durch die Steuereinheit U variabel ist. Die variablen Strömungsdrosselstellen 3 L und 3 R sind betrieblich mit dem Lenkrad 15 derart verbun den, daß sie geöffnet sind, wenn sich das Lenkrad 15 in seiner mittleren Ruhelage befindet. Wenn das Lenkrad 15 im Uhrzeigersinn aus seiner mittleren Ruhelage heraus ge dreht wird, veranlaßt dies die zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 R in ihrem Öffnungsquerschnitt abzunehmen, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt, wobei die andere variable Strömungsdrosselstelle 3 L geöffnet bleibt. Wenn das Lenkrad 15 im Gegenuhrzeigersinn aus seiner mittleren Ruhelage heraus bewegt wird, veranlaßt dies die variable Strömungsdrosselstelle 3 L, ihren Öff nungsquerschnitt zu verringern, wenn das Lenkdrehmoment abnimmt, wobei die variable Strömungsdrosselstelle 3 R ge öffnet bleibt.

Fig. 2(a) zeigt, wie der Strömungsdrosselquerschnitt bzw. Öffnungsquerschnitt A ₁ der variablen Strömungsdros selstelle 1 R oder 1 L jeweils abnimmt, wenn das Lenkdreh moment T zunimmt. Fig. 2(b) zeigt, wie der Strömungsquer schnitt A ₂ der variablen Strömungsdrosselstelle 2 R oder 2 L abnimmt, wenn das Lenkrehmoment T zunimmt.

Fig. 2(c) zeigt, wie der Strömungsquerschnitt A ₃ der ver änderlichen Strömungsdrosselstelle 3 R oder 3 L abnimmt, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt. Schließlich zeigt Fig. 2(d), wie der Öffnungsquerschnitt bzw. Strömungsquer schnitt A ₄ des von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungsdrosselventils 4 A und 4 B jeweils zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt. Auf die Varia tionskennlinien, die in den Fig. 2(a), 2(b), 2(c) und

2(d) gezeigt sind, wird nachfolgend noch Bezug genommen.

Bezug nehmend auf Fig. 3 wird erläutert, wie der Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 zwischen den zwei rela tiv zueinander verlagerbaren Ventilelementen, nämlich ei ner Ventilhülse 22 und einem Innenventil 23 eines Steuer ventiles 20 vom Drehventiltyp, das herkömmlicherweise ei nen Torsionsstab 24 enthält.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind in der zylindrischen Innenwandung der Ventilhülse 22 acht sich in Längsrich tung erstreckende, als Blindnuten ausgebildete Innennuten C ₁, C ₂, C ₃, C ₄, C ₅, D ₆, C ₇ und C ₈ ausgebildet, die in Um fangsrichtung voneinander beabstandet und durch Stege D ₁ bis D ₈ voneinander getrennt sind. Unter ihnen ist ein Paar diametral gegenüberliegender Nuten C ₂ und C ₆, die mit einer Zylinderkammer 12 R eines Kraftzylinders 12 ver bunden sind, während ein weiteres Paar diametral gegen überliegender Nuten C ₃ und C ₇ mit einer Zylinderkammer 12 L des Kraftzylinders 12 verbunden sind.

In der äußeren Umfangswandung des Innenventils 23 sind vier Hauptnuten E ₂, E ₄, E ₆ und E ₈ und vier Verbindungsnu ten E ₁, E ₃, E ₅ und E ₇ ausgenommen. Jede der Vier Hauptnu ten E ₂, E ₄, E ₆ und E ₈ liegt einem Steg gegenüber, der die beiden benachbarten Innennuten der Ventilhülse 22 vonein ander trennt. Unter ihnen sind die zwei Hauptnuten E ₂ und E ₆ über Radialkanäle und eine Axialbohrung mit einem Fluidreservoir 11 verbunden, während die anderen zwei Hauptnuten E ₈ und E ₄ Anschlüssen zugewandt sind, die sich in den gegenüberliegenden Stegen der Ventilhülse 22 je weils öffnen, wobei diese Anschlüsse mit einer Pumpe 10 verbunden sind.

In der mittleren Ruhelage, die in Fig. 3 gezeigt ist, überbrückt die Hauptnut E ₈ die benachbarten Innennuten C ₈ und C ₁, die Hauptnut E ₂ überbrückt die benachbarten In nennuten C ₂ und C ₃, die Hauptnut E ₆ überbrückt die be nachbarten Innennuten C ₆ und C ₇. Jede der vier Verbin dungsnuten E ₁, E ₃, E ₅ und E ₇ ist zwischen den benachbar ten zwei Hauptnuten angeordnet und überbrückt die benach barten zwei Innennuten. Somit ist, wenn sich das Dreh steuerventil 20 in seiner mittleren Ruhelage befindet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, eine uneingeschränkte, im Gleichgewicht ausgeglichene Fluidströmung zwischen den Fluidzuführungsnuten E ₈, E ₄ und den Entlastungs- bzw. Ab führungsnuten E ₂, E ₆ geschaffen.

Es wird nunmehr erläutert, wie die veränderlichen Strö mungsdrosselstellen 1 R, 1 L, 2 R und 2 L während einer rela tiven Verlagerung des Innenventils 23 in Bezug auf die Ventilhülse 22 ausgebildet sind. In diesem Fall werden zwei Sätze solcher veränderlichen Strömungsdrosselstellen gebildet. Zwei variable Strömungsdrosselstellen 1 R werden zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Verbindungsnut E ₇ und der Innennut C ₇ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Verbindungsnut E ₃ und der Innennut C ₃ jeweils gebildet. Die zwei variablen Strömungsdrosselstellen 1 L werden zwischen der Verbindungsnut E ₁ und der Innennut C ₂ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Verbindungsnut E ₅ und der Innennut E ₆ gebildet. Die zwei veränderlichen Strömungsdrosselstellen 2 R werden zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₂ und der In nennut C ₂ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₆ und der Innennut C ₆ gebildet. Die zwei verän derlichen Strömungsdrosselstellen 2 L werden zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₂ und der Innennut C ₃ und den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₆ und der Innennut C ₇ gebildet.

Zur Anpassung der Ventilkennlinien sind zwei zusätzliche veränderliche Strömungsdrosselstellen 3 R gebildet, eine zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₈ und der Innennut C ₈, die andere zwischen den zusammenwirken den Kanten der Hauptnut E ₄ und der Innennut C ₄ und es sind außerdem zwei veränderliche Strömungsdrosselstellen 3 L gebildet, eine zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₈ und der Innennut C ₁, die andere zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₄ und der In nennut C ₅. Außerdem ist ein Bypasspfad L ₅ vorgesehen, mit einem von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungs drosselventil 4 A, dessen eines Ende sich zu den Verbin dungsnuten E ₃ und E ₇ öffnen, und dessen entgegengesetztes Ende mit dem Fluidreservoir 11 verbunden ist. Außerdem ist ein weiterer Bypasspfad L ₆ vorgesehen, mit einem von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungsdrosselventil 4 B, dessen eines Ende sich zu den Verbindungsnuten E ₁ und E ₅ öffnet, und dessen gegenüberliegendes Ende mit dem Fluidreservoir 11 verbunden ist.

In Fig. 3 ist das Drehsteuerventil 20 in seiner mittleren Ruhelage gezeigt. In diesem Zustand wird, unter der An nahme, daß die von außen gesteuerten variablen Strömungs drosselventile 4 A und 4 B vollständig geschlossen sind, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Null oder im wesentli chen Null ist, Fluid unter Druck von der Pumpe 10 gleich mäßig durch die variablen Strömungsdrosselstellen 3 R, 1 R und 2 L in der einen Richtung und durch die variablen Strömungsdrosselstellen 3 L, 1 L und 2 R in der entgegenge setzten Richtung verteilt. In diesem Zustand ist der je weilige Druckabfall an den Strömungsdrosselstellen im we sentlichen Null. Das Drehventil 20 hat somit keine Wir kung auf den Kraftzylinder 12 und ist ohne Einfluß in dem Lenksystem.

Es wird nunmehr angenommen, daß in der mittleren Ruhelage die von außen gesteuertgen, variablen Strömungsdrossel ventile 4 A und 4 B geöffnet werden, um ihre Strömungsquerschnittsfläche zu vergrößern, wenn die Fahr zeuggeschwindigkeit ansteigt, wie dies in Fig. 2(b) ge zeigt ist.

In diesem Fall wird die Fluidströmung nach der Drossel stellung 3 R in zwei Strömungswege aufgeteilt, wobei der eine Strömungsweg durch die Drosselstellen 3 R und 2 L und der andere Strömungsweg durch den Bypasspfad L ₅ hindurch führt, während die Fluidströmung stromab der Drosselstel le 3 L ebenfalls in zwei Strömungswege aufgeteilt wird, von denen der eine durch die Drosselstelle 1 L und 2 R hin durchgeht und der andere Strömungsweg durch den Bypass pfad L ₆ führt. Obwohl die Fluidströmungsmenge, die durch jeden der Fluidwege L ₂-S ₃ und L ₁-L ₄ hindurch strömt, ab nimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, sind die Fluidströmungen in diesen Strömungswegen ausgeglichen und es wird daher der Kraftzylinder 12 nicht beeinflußt.

Wenn das Lenkrad 15 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Null oder nahe Null gedreht wird, findet entsprechend ei ne relative Verlagerung des Innenventils 23 in Bezug auf die Ventilhülse 22 statt. Im Falle der Verlagerung des Innenventils 23 im Uhrzeigersinn in Fig. 3 bewirken die veränderlichen Strömungsdrosselstellen 3 R, 1 R und 2 L eine Drosselung des Fluidweges mit der Folge eines Druckab falls, der seinerseits zu einem Druckanstieg in der rech ten Zylinderkammer 12 R des Kraftzylinders 12 führt. Wie aus einem Vergleich der Fig. 2(a) und der Fig. 2(c) deut lich wird, wird in diesem Fall durch die veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 R stets ein größerer Strömungs querschnitt im Vergleich zu dem Strömungsquerschnitt ge bildet, der durch die variable Strömungsdrosselstelle 1 R gegeben ist und die Ventilcharakteristik wird nur durch die Drosselstellen 1 R und 2 R bestimmt. Die Kurve L in Fig. 4 zeigt die Servolenkunterstützung über dem Lenk drehmoment T für die Fahrzeuggeschwindigkeit V = 0.

Es wird nun erläutert, wie die veränderlichen Strömungs drosselstellen 1 R, 1 L, 2 R und 2 L während der relativen Verlagerung des Innenventils 23 in Bezug auf die Ventil hülse 20 ausgebildet werden. In diesem Fall sind drei Sätze solcher veränderlichen Strömungsdrosselstellen ge bildet und in Umfangsrichtung in gleichem Abstand vonein ander vorgesehen, d.h. um den gleichen Winkelbetrag von einander getrennt ausgebildet. Im einzelnen werden drei veränderliche Strömungsdrosselstellen 1 R zwischen den zu sammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₂ und der Innennut C ₂, zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₄ und der Innennut C ₄ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₆ und der Innennut C ₆ gebildet.

Es wird nun angegeben, wie das Drehventil 20 bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten oberhalb eines vorgegebenen Ni veaus V _H arbeitet. Der Strömungsquerschnitt A 4 der variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B ist maxial, wie in Fig. 2(d) gezeigt, unabhängig von einer Verände rung des Lenkdrehmomentes T. Wenn das Lenkrad 15 im Uhr zeigersinn während eines Betriebes des Fahrzeugs mit solch einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt wird, findet entsprechend eine Verlagerung des Innenventils 23 im Uhrzeigersinn in Fig. 3 statt und die veränderlichen Strömungsdrosselstellen 3 R, 1 R und 2 R vermindern ihren Öffnungsquerschnitt, wie dies in den Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) gezeigt ist. In diesem Fall werden Bypass-Fluidströme unter Umgehung der Drosselstellen 1 R und 2 R über die Bypasspfade L ₅ und L ₆ (s. Fig. 1) gebil det, so daß eine Verminderung der zu der Zylinderkammer 12 R gerichteten Fluidströmung erfolgt, die zu einem ge ringen Druckanstieg in der Zylinderkammer 12 R des Kraftzylinders 12 führt. Die Zylinderkammer 12 R ist in direkter Verbindung mit dem Fluidreservoir 11. Es ist deutlich, daß in diesem Zustand die veränderlichen Strö mungsdrosselstellen 1 R und 2 R parallel zu den Drosselven tilen 4 A und 4 B sind. Die Zunahme des Druckes P (d.h. der Servolenkunterstützung) über dem Lenkdrehmoment T für Ge schwindigkeiten größer als V _H wird durch die Kennlinie H in Fig. 4 verdeutlicht.

Wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, nimmt, wenn das Lenkdrehmo ment T zunimmt, der Strömungsquerschnitt A ₃ der veränder lichen Strömungsdrosselstelle 3 E mit einer Geschwindig keit ab, die geringer ist als die Geschwindigkeit, mit der sich der Strömungsquerschnitt A 2 vermindert und, nachdem das Lenkdrehmoment T über einen bestimmten Wert T ₂ angestiegen ist, der Strömungsquerschnitt A ₃ mit noch weiter verminderter Geschwindigkeit ab. Die Kurven form der Kennlinie H wird in der Hauptsache durch die veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 R bestimmt. Somit kann jede gewünschte Servolenkunterstützung für hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten erreicht werden, indem entspre chend und in geeigneter Weise die Drosselöffnungs- bzw. Strömungsquerschnitts-Veränderungscharakteristik der ver änderlichen Strömungsdrosselstelle 3 R gestaltet wird.

Bei Drehung des Lenkrades 15 während eines Betriebes des Fahrzeuges mit einer mittleren Geschwindigkeit, die un terhalb der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V _H liegt, öffnen die veränderlichen Fluidsteuerventile 4 A und 4 B unter Ansteuerung durch die Steuereinheit U, die mit einem Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 16 versorgt wird, um ei nen der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Öffnungsquerschnitt einzustellen. Die Art der Anpassung eines Druckanstieges in der Zylinderkammer 12 R des Kraft zylinders 12 ist derart, daß, bei gleichem Lenkdrehmo ment, der Hydraulikfluiddruck in der Zylinderkammer des Kraftzylinders 12, d.h. die Servolenkunterstützung ab nimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, während bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit die Kraft- bzw. Ser volenkunterstützung zunimmt, wenn das Lenkdrehmoment zu nimmt. Somit können die Servo- bzw. Lenkkraftunterstützungskennlinien für einen dazwischen liegenden, mittleren Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich zwischen den zwei Kennlinien L und H in Fig. 4 einge zeichnet werden und somit nimmt die Lenkraftunterstützung allmählich ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, obwohl dabei eine ausreichende Servo- bzw. Lenkkraftun terstützung in Abhängigkeit von einem verhältnismäßig großen Lenkdrehmoment sichergestellt bleibt.

Bezug nehmend auf Fig. 5 ist in dieser ein Steueventil 50 vom Schiebertyp, d.h. mit einem Ventilschieber, gezeigt, das gleichfalls einen Verteilerkreis 14, wie in Fig. 1 gezeigt, verwirklicht. Ein Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Lenkdrehmoment-Eingangswelle, die in einem Gehäuse 54 aufgenommen ist, das eine Ventilbohrung 56 zur Aufnah me eines Ventilschiebers 58 enthält. In Fig. 5 verlangert sich der Ventilschieber 58 in Längsrichtung, wenn sich die Lenkdrehmomenteingangswelle 52 aus der gezeigten mittleren Ruhelage in Umfangsrichtung verdreht. Z.B. ver ursacht eine Verdrehung der Welle 52 im Uhrzeigersinn re lativ zu dem Gehäuse 54 eine Verschiebung des Ventil schiebers 58 im Verhältnis zu der Bohrung 56 nach rechts. In der Innenwandung der Ventilbohrung 56 ist ein erster Satz von fünf inneren Ringnuten G ₁ bis G ₅ ausgebildet, die axial voneinander beabstandet und durch je einen Steg einen Steg voneinander getrennt sind, ferner ist ein zweiter Satz von zwei inneren Ringnuten G ₆ und G ₇ vorge sehen, die axial voneinander beabstandet und durch einen Steg voneinander getrennt sind. In der äußeren Umfangwan dung des Ventilschiebers 58 sind vier sich in Umfangs richtung erstreckende Hauptnuten F ₁ bis F ₄ ausgenommen. Der Ventilsschieber 58 ist mit einem Axialkanal 34 und Radialkanälen versehen, die einen Teil eines Fluidrück führungskanals bilden, der zu einem Fluidreservoir 11 führt.

In der Ventilbohrung 56 ist ebenfalls ein zweiter Ventil schieber 33 aufgenommen, der durch ein elektromagnetisch betätigtes Betätigungsglied 36 bewegbar ist. In der äuße ren Umfangswandung des zweiten Ventilschiebers 33 sind zwei Stege H ₁ und H ₂ ausgebildet mit einer Umfangsnut I ₁ dazwischen. Diese Umfangsnut I ₁ ist über einen Axialkanal 37 mit einem Fluidreservoir 11 verbunden. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, werden verschiedene veränderliche Strö mungsdrosselstellen 1 R, 1 L, 2 R, 2 L, 3 R und 3 l zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Umfangsnuten F ₁ bis F ₄ und den inneren Nuten G ₁ bis G ₅ sowie variable Strömungs drosselventile 4 A und 4 B zwischen den Kanten der Stege H ₁ und H ₂ und den zusammenwirkenden Kanten der inneren Nuten G ₆ und G ₇ gebildet, letztere, wenn der zweite Schieber 33 sich in Längsrichtung durch das Betätigungsglied 36 mit Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit verschiebt.

Bezug nehmend auf Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbei spiel eines Steuerventils 13 A erläutert, das einen Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 A realisiert, wie er er läutert wurde. Dieser Fluidkreis unterschiedet sich von dem Fluidkreis 14 darin, daß jeder Bypasspfad L ₅ und L ₆ ein stromaufseitiges Ende besitzt, das mit einer Pumpe (nicht gezeigt) verbunden ist und ein abstromseitiges En de besitzt, das mit einem der stromabseitigen Fluidströmungswegabschnitte L ₃ und L ₄ an einer Zwischen stelle zwischen den zwei in Reihe verbundenen veränderli chen Strömungsdrosselstellen 2 L und 3 L bzw. 2 R und 3 R verbunden ist.

Schließlich ist in Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Steuerventil 13 B gezeigt, das einen Fluidvertei lerkreis 14 B, wie beschrieben, verkörpert. Dieser Fluid kreis unterscheidet sich von dem Fluidkreis 14 darin, daß jeder der Bypasspfade L ₅ und L ₆ mit seinem stromabseiti gen Ende mit einem der stromabseitigen Fluidströmungswegabschnitt L ₃ und L ₄ an einer Zwischen stelle zwischen den in Reihe verbundenen, veränderlichen Strömungsdrosselstellen 2 L und 3 L bzw. 2 R und 3 R verbun den ist.

In den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt und als Variable für die Steuereinheit U verwendet, so daß die Steuereinheit U in Abhängigkeit von dieser Variablen den elektrischen Strom steuert, der durch das elektromagnetisch betätigte Betätigungsglied für die von außen gesteuerten, veränder lichen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B fließt. Insbe sondere öffnen die von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B gleichzeitig proportio nal, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.

Wenn gewünscht, kann das von außen gesteuerte Strömungs drosselventil 4 in Abhängigkeit von anderen Variablen ge steuert werden, bezogen auf die vom Fahrer gewünschte Lenkunterstützung oder einer Betriebsweise des Fahrzeugs. Zu diesem Zweck wird eine manuell betätigbare Auswahlein richtung nahe des Fahrersitzes angeordnet und eine Steuereinheit wird mit dem Ausgangssignal der Handwahl einrichtung versorgt, derart, daß der Fahrer den elektri schen Strom variieren kann, der durch die elektromagneti sche Betätigungseinrichtung für ein von außen gesteuer tes, variables Strömungsdrosselventil 4 fließt, bis das Niveau der Servolenkunterstützung dem Wunsch des Fahrers entspricht.

Es können auch andere Variable, bezogen auf den Straßenreibkoeffizienten, zur Steuerung des Drossel- bzw. Öffnungsquerschnittes des von außen gesteuerten variablen Strömungsdrosselventils 4 verwendet werden. Ein Beispiel für einen Sensor zur Erfassung solch einer Variablen ist ein Schalter, der mit einem Scheibenwischerschalter des Fahrzeugs gekoppelt ist. In diesem Fall nimmt der Betäti gungsstrom für den Elektromagneten zu, wenn die Wischer geschwindigkeit zunimmt, um somit das Niveau der Servo bzw. Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit von der zu nehmenden Wischergeschwindigkeit zu vermindern. Dies ist vorteilhaft, da es das übliche Verhalten eines Fahrzeug führers ist, die Wischergeschwindigkeit zu erhöhen, wenn die Stärke des Regens zunimmt. Es kann auch ein Regen tropfensensor als Straßenreibkoeffizient-Erfassungssensor verwendet werden. Es ist möglich, den Straßenreibkoeffi zienten durch Berechnung einer Differenz bezüglich der Rotation zwischen einem angetriebenen und nicht angetrie benen Fahrzeugrad zu erfassen oder direkt den Straßen reibkoeffizienten durch Erfassung des Schlupfes an einem angetriebenen Rad, zu erfassen. Bei Verwendung einer Variablen, die auf den Straßenreibkoef fizienten bezogen ist, ist es auch möglich, den Elektro magnetstrom zu modifizieren, derart, daß er auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Reibkoeffizienten bestimmt wird.

Der Elektromagnetstrom kann verändert werden, um die Kennlinien Öffnungsquerschnitt über Fahrzeuggeschwindig keit, wie in Fig. 2(d) gezeigt, in Abhängigkeit zur Häu figkeit von Beschleunigung und Abbremsung, denen das Fahrzeug unterworfen ist, zu modifizieren. Der Betäti gungsstrom durch den Elektromagneten kann auch in Über einstimmung mit einer Entscheidung verändert werden, die auf der Grundlage des Lenkradwinkels und einer Geschwin digkeit, mit der das Lenkrad gedreht wird, gefällt wird. Schließlich kann der Elektromagnetstrom auch in Abhängig keit von einer Belastung verändert werden, die auf den gelenkten Fahrzeugrädern ruht.

Gleichzeitig mit der vorliegenden Patentanmeldung werden durch die Anmelderin weitere Patentanmeldungen ein gereicht, die auf folgenden Ursprungsanmeldungen basie ren:

1. Japan. Patentanmeldung Nr. 61-3 13 519, eingereicht 27.12.1986,

2. Japan. Patentanmeldung Nr. 61-3 13 517, eingereicht 27.12.1986,

3. Japan. Patentanmeldung Nr. 61-3 13 520, eingereicht 27.12.1986,

4. Japan. Patentanmeldung Nr. 61-3 13 518, eingereicht 27.12.1986.

Claims

1. Variables Servolenksystem für Fahrzeuge mit einer Hy draulikfluidquelle (10), einem Fluidreservoir (11) und einem in Abhängigkeit von einem Hydraulikdruck betätigten Kraftzylinder (12), der zur Verbindung mit einem Lenkge stänge vorgesehen ist, mit:
einem Steuerventil (13, 20, 50,13 A, 13 B), das Ventilelemente (22, 23; 58, 62) aufweist, die relativ zueinander in Ab hängigkeit von einer bestimmten Variablen insbesondere einem Lenkdrehmoment verlagerbar sind, um zwischen sich zwei parallele Fluidströmungswege (1 R-2 L, 1 L-2 R) zu bil den, die sich zwischen der Fluidquelle (10) und dem Fluidreservoir (11) erstrecken, um eine Druckdifferenz in dem Kraftzylinder (12) in Abhängigkeit von der vorgegebe nen Variablen zu erzeugen,
wobei die beiden parallelen Fluidströmungswege (1 R-2 L, 1 L-2 R) eine Mehrzahl erster veränderlicher Strömungsdros selstellen aufweisen, die jeweils einen Strömungsquer schnitt (A ₁ oder A ₂) aufweisen, der in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variablen (T) veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13, 20, 50, 13 A, 13 B) zumindest eine zweite variable Strömungsdrosselstelle (3 L, 3 R) aufweist, die einen Strömungsquerschnitt (A ₃) aufweist, der in Ab hängigkeit von der vorgegebenen Variablen (T) veränder lich ist, wobei die zweite veränderliche Strömungsdros selstelle (3 L, 3 R) in Reihe mit einer der ersten verän derlichen Strömungsdrosselstellen angeordnet ist, und daß zumindest ein Bypasspfad (L ₅, L ₆) vorgesehen ist, der mit einem von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungs drosselventil (4 A, 4 B) versehen ist, das einen Strömungs querschnitt (A ₄) aufweist, der in Abhängigkeit von einer zweiten, vorgegebenen Variablen, insbesondere einer Fahr zeuggeschwindigkeit, veränderlich ist, wobei diese Variable sich von der ersten vorgegebenen Variablen (T) unterscheidet, wobei der Bypasspfad (L ₅, L ₆) ein Ende aufweist, das mit einem der zwei parallelen Fluidströ mungswege an einem Zwischenabschnitt zwischen der zweiten veränderlichen Strömungsdrosselstelle (3 R, 3 L) und der benachbarten der ersten variablen Strömungsdrosselstellen angeschlossen ist.

2. Variables Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite veränderliche Strömungsdros selstelle (3 L, 3 R) und der Bypasspfad (L ₅, L ₆) in Reihe miteinander verbunden sind.

3. Variables Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorgegebene Variable ein Lenkdrehmoment (T) und die zweite vorgegebene Variable eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist.

4. Variables Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite veränderliche Strömungsdros selstelle (3 L, 3 R) keine Modulationswirkung auf die Ven tilcharakteristik aufweist, die durch die ersten variablen Strömungsdrosselstellen (1 L, 1 R, 2 L, 2 R) wäh rend des Fahrzeugbetriebes mit einer Fahrzeuggeschwindig keit von im wesentlichen Null bestimmt wird und die zweite, veränderliche Strömungsdrosselstelle (3 L, 3 R) die Ventilcharakteristik bestimmt und dominiert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einen vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitswert (V _H) übersteigt.