DE4319495A1 - Hydraulische Servolenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Servolenkvorrich­ tung, die zur Verwendung in Fahrzeugen geeignet ist, insbe­ sondere eine hydraulische Servolenkvorrichtung, bei der die Strömungsrate eines einem Unterstützungskraft-Erzeugungsme­ chanismus zugeführten Fluids unter Druck durch ein Strö­ mungssteuerventil eingestellt wird.

Eine hydraulische Servolenkvorrichtung ist üblicherweise mit einer Hydraulikpumpe und einem Strömungssteuerventil versehen, um einem Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus ein Fluid unter Druck mit konstanter Strömungsrate zuzuführen. In einem solchen Servolenksystem nimmt die von der Hydrau­ likpumpe verbrauchte Energie abhängig von einer Zunahme der Strömungsrate des Druckfluids zu. Daher weist eine herkömm­ liche Hydraulikpumpe das Problem auf, daß sie immer viel Energie verbraucht.

Um das oben genannten Problem zu lösen, wurde eine verbes­ serte Servolenkvorrichtung vorgeschlagen, bei der die Strö­ mungsrate des Druckfluids bei Fahrt mit hoher Geschwindig­ keit verringert ist. Beispiele für derartige Servolenkvor­ richtungen sind in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-5571 und dem US-Patent 4,714,413 dargestellt. Z.B. sind in der Vorrichtung gemäß der Japanischen Patentveröf­ fentlichung Nr. 54-5571 ein Fahrgeschwindigkeitssensor S, ein Verstärker A zum Verstärken des Signals vom Sensor S so­ wie ein elektromagnetisches Ventil SV vorhanden, das auf das verstärkte Geschwindigkeitssignal anspricht, wie in Fig. 2 dargestellt. Das Ventil SV arbeitet so, daß es den Druck in der Federkammer eines Strömungssteuerventils FC abhängig von der Zunahme der Fahrgeschwindigkeit verringert, wodurch die Strömungsrate des dem Unterstützungskraft-Erzeugungsmecha­ nismus zugeführten Druckfluids verringert wird. Der Mecha­ nismus besteht aus einem Drehschieber RV und einem Kraft­ übertragungszylinder PC. Dieses System verringert den Ener­ gieverbrauch der Hydraulikpumpe P. Das Servolenksystem weist eine vorteilhafte Eigenschaft auch dahingehend auf, daß die bei schneller Fahrt erzeugten Unterstützungskräfte kleiner als die bei langsamer Geschwindigkeit sind.

Die herkömmlichen Servolenkvorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß die Strömungsrate des dem Unterstützungs­ kraft-Erzeugungsmechanismus zugeführten Druckfluids abnimmt, wenn ein Lenkrad HD verdreht wird. Dies bewirkt eine Abnahme der Unterstützungskraft, was dem Fahrer ein merkwürdiges Lenkgefühl gibt. Genauer gesagt, arbeitet dann, wenn der Fahrer das Lenkrad verdreht, der Drehschieber RV des Unter­ stützungskraft-Erzeugungsmechanismus so, daß er das Druck­ fluid dem Kraftübertragungszylinder PC zum Erzeugen der Un­ terstützungskraft zuführt, wodurch der Gegendruck des Servo­ ventils ansteigt. Dies bewirkt eine Zunahme der Strömungsge­ schwindigkeit des durch das elektromagnetische Ventil SV strömenden Fluids, wodurch der Druck in der Federkammer des Strömungssteuerventils FC abnimmt. Diese Druckabnahme be­ wirkt, daß das Strömungssteuerventil FC die Menge an Fluid erhöht, die über eine Bypassleitung BP in einen Behälter R abgeführt wird, wodurch die Strömungsrate des dem Unterstüt­ zungskraft-Erzeugungsmechanismus zugeführten Fluids verrin­ gert wird.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Servolenkvorrichtung anzugeben, die dazu in der Lage ist, die Strömungsrate des einem Unterstützungskraft-Erzeugungs­ mechanismus zugeführten Druckfluids zu erhöhen, wenn der Gegendruck des Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus auf ein Verdrehen eines Lenkrads hin ansteigt.

Demgemäß ist es auch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Servolenkvorrichtung anzugeben, die die Strö­ mungsrate des einem Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanis­ mus zugeführten Druckfluids selbst dann aufrecht erhalten kann, wenn der Gegendruck des Unterstützungskraft-Erzeu­ gungsmechanismus anwächst.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer Servolenk­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 5. Die Verbesserungen sind in den Kennzeichen dieser unabhängigen Ansprüche angegeben.

Beim Aufbau gemäß Anspruch 1 wird die Strömungsrate des dem Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus zugeführten Druck­ fluids verringert, wenn sich das Lenkrad in seiner Neutral­ stellung befindet und nicht verdreht wird, wodurch der im Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus und der Versor­ gungsleitung erzeugte Energieverlust erniedrigt wird.

Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung, wie sie in Anspruch 5 wiedergegeben wird, ist ein elektromagneti­ sches Auslaßventil im Auslaßkanal angeordnet, und der Öff­ nungsquerschnitt des elektromagnetischen Auslaßventils wird abhängig vom Fahrzustand eingestellt. Im Auslaßkanal ist auch ein Auslaßsteuerventil an einer Position zwischen dem Auslaßventil und dem Abschnitt mit geringem Druck angeord­ net, um auf einen Druckabfall in der Steueröffnung anzuspre­ chen, um die Strömungsrate des zum Abschnitt mit niedrigem Druck strömenden Druckfluids zu verringern, wenn der Gegen­ druck des Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus an­ steigt. Dieser Aufbau realisiert eine Strömungsratensteuerung, bei der die Strömungsrate des dem Unterstützungs­ kraft-Erzeugungsmechanismus zugeführten Druckfluids abhängig vom Fahrzustand, wie der Fahrgeschwindigkeit, eingestellt wird. Ferner wird die Strömungsrate des Druckfluids selbst dann konstant gehalten, wenn der Unterstützungskraft-Erzeu­ gungsmechanismus arbeitet. Dies gewährleistet ordnungsgemä­ ßes Erzeugen der Unterstützungskraft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Er­ scheinungsformen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche. Z.B. gibt Anspruch 4 einen Aufbau an, durch den die Zuverlässigkeit des Servolenkbetriebs erhöht wird. Ge­ nauer gesagt, steuert ein Auslaßsteuerventil die Strömung des Druckfluids durch den Auslaßkanal, wenn das Auslaßventil durch Teilchen im Fluid versperrt ist.

Verschiedene andere Aufgabe, Merkmale und viele der zugehö­ rigen Vorteile der Erfindung werden leicht erkennbar, wenn dieselben unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Be­ schreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Be­ rücksichtigung der beigefügten Zeichnungen besser verständ­ lich werden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Servolenk­ vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Servolenkvorrichtung;

Fig. 3 ist eine Querschnitt des in Fig. 1 dargestellten Drehschiebers;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl eines Motors und der Strömungsrate von Druckfluid beim ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Druck/Strömungsrate-Charak­ teristik des Strömungssteuerventils der Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Servolenkvor­ richtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 7 ist ein Querschnitt einer Struktur eines Mechanismus für eine variable Öffnung, wie in Fig. 6 dargestellt;

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl eines Motors und der Strömungsrate eines Druck­ fluids beim zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Druck/Strömungsrate-Charak­ teristik des Strömungssteuerventils der Servolenkvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung einer Servolenk­ vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Er­ findung;

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer Servolenk­ vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Er­ findung;

Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs und der Strömungsrate von Druckfluid beim vierten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Fahrgeschwindigkeit und der Strömungsrate von Druckfluid bei einer Modifizierung des vierten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Lenkwinkel des Lenkrads-und der Strömungsrate des Druck­ fluids beim modifizierten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung einer Servolenk­ vorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Er­ findung;

Fig. 16 ist eine Fortentwicklung, die die Struktur des in Fig. 15 dargestellten Drehschiebers zeigt;

Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Drehzahl eines Motors und der Strömungsrate von Druckfluid beim fünften Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Druck/Strömungsrate-Cha­ rakteristik des Strömungssteuerventils der Servolenkvorrich­ tung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 19 ist eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts A in Fig. 16;

Fig. 20 ist eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts B in Fig. 16;

Fig. 21 ist eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts C in Fig. 16;

Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem re­ lativen Drehwinkel des Ventils und effektiven Öffnungsquer­ schnitten variabler Öffnungen von drei Typen zeigt;

Fig. 23 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem re­ lativen Drehwinkel des Ventils und dem Differenzdruck im Kraftübertragungszylinder zeigt;

Fig. 24 ist eine schematische Darstellung einer Servolenk­ vorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Er­ findung; und

Fig. 25 ist eine schematische Darstellung eines herkömmli­ chen Drehschiebers.

Erstes Ausführungsbeispiel

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem Fluidversorgungsabschnitt 1 zum Zuführen von Druckfluid mit konstanter Rate, einem Auslaßventilabschnitt 2 zum Erniedri­ gen der Strömungsrate des vom Fluidversorgungsabschnitt 1 zugeführten Druckfluids, wenn ein Lenkrad HD in seiner Neu­ tralstellung steht, einem Kraftübertragungszylinder 4 aus einem Kolben und einem Gehäuse, der durch Fluid zum Erzeugen einer Unterstützungskraft betreibbar ist, und einem Dreh­ schieber 3, der auf ein Verdrehen des Lenkrads HD anspricht, um das Druckfluid einer jeweiligen der Zylinderkammern des Kraftübertragungszylinders 4 zuzuführen.

Der Fluidversorgungsabschnitt 1 besteht aus einer motorbe­ triebenen Hydraulikpumpe 10 und einem Strömungssteuerventil 11 zum Einstellen der Strömung des von der Pumpe 10 ausgege­ benen Druckfluids in solcher Weise, daß die Strömungsrate des Druckfluids einen vorgegebenen Wert Q einnimmt. Das ein­ gestellte Druckfluid wird dem Drehschieber 3 über einen Ver­ sorgungskanal 50 mit einem Druckschlauch PH zugeführt.

Das Strömungssteuerventil 11 weist eine Dosieröffnung 12 auf, die in der Mitte des Versorgungskanals 50 angeordnet ist. Ein Ende eines Bypasskanals 51 ist an der stromaufwärti­ gen Seite der Dosierungsöffnung 12 mit dem Versorgungskanal 50 verbunden, während ein Ende eines Zuleitungskanals 52 mit dem Versorgungskanal 50 auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 verbunden ist. Das andere Ende des Bypasska­ nals 51 ist mit einem Einlaßkanal 53 über eine Steuerkammer 15 verbunden und der Einlaßkanal 53 ist zwischen einem Be­ hälter 18 und der Pumpe 10 angeordnet, um diese zu verbin­ den. In der Steuerkammer 15 ist ein Ventilplunger 14 aufge­ nommen, um an der Rückseite desselben eine Federkammer 15a festzulegen, die eine Feder 16 aufnimmt. Das andere Ende des Zuleitungskanals 52 ist mit der Federkammer 15a verbunden, und eine erste Steueröffnung 17 ist in der Mitte des Zulei­ tungskanals 52 angeordnet. Bei einem derartigen Strömungs­ steuerventil wird der Druck im Versorgungskanal 50 an der stromaufwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 über die Bypass­ leitung 51 an die Steuerkammer 15 übertragen, um auf das er­ ste Ende des Ventilplungers 14 zu wirken, während der Druck im Versorgungskanal 50 an der stromabwärtigen Seite der Do­ sieröffnung 12 über den Zuleitungskanal 52 an die Federkam­ mer 15a übertragen wird, um auf das zweite Ende des Ventil­ plungers 14 zu wirken. Auch die von der Feder 16 erzeugte Kraft wirkt auf das zweite Ende des Ventilplungers 14. Bei diesem Aufbau bewegt sich der Ventilplunger 14, um den Druckabfall an der Dosieröffnung 12 konstant zu halten, wo­ durch die Strömungsrate des zur Einlaßleitung 53 strömenden Druckfluids so verändert wird, daß das Druckfluid dem Dreh­ schieber 3 mit einer vorbestimmten, konstanten Rate zuge­ führt wird. Die Federkammer 15a ist auch über ein Entla­ stungsventil 19 mit dem Behälter 18 verbunden, das sich öff­ net, wenn der Druck im Versorgungskanal 50 einen vorgegebe­ nen Entlastungsdruck übersteigt. Dieses Entlastungsventil 19 verhindert, daß der Druck im Versorgungskanal 50 übermäßig ansteigt.

Das Auslaßventil 2 besteht aus einem Zylinder 20, einem im Zylinder 20 gleitend aufgenommenen Ventilplunger 21 und ei­ ner zwischen dem Zylinder 20 und dem Ventilplunger 21 ange­ ordneten Feder 26. Der Zylinder 20 verfügt an seinem ersten Ende über einen ersten Anschluß 22, der mit dem Versorgungs­ kanal 50 auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 verbunden ist, und an seinem zweiten Ende verfügt er über einen zweiten Anschluß 24, der mit der Federkammer 15a des Strömungssteuerventils 11 über eine zweite Steueröffnung 23 verbunden ist, und einen dritten Anschluß 25, der mit dem Behälter 18 verbunden ist. Der Ventilplunger 21 ist an sei­ nem dem zweiten Ende des Zylinders 20 entsprechenden Ende mit einem Blindloch 21a versehen, um die Feder 26 auf zuneh­ men und einen zylindrischen Wandabschnitt zu bilden. Der zylindrische Wandabschnitt ist mit Schlitzen 215 ausgebil­ det, die an einem vorbestimmten axialen Ort angeordnet sind, um dem zweiten Anschluß 24 zu entsprechen, wenn der Ventil­ plunger 21 in seiner zurückgezogenen Stellung angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt.

Da der Drehschieber 3 bei diesem Ausführungsbeispiel eine wohlbekannte Struktur aufweist, wird eine detaillierte Er­ läuterung hierzu weggelassen. Fig. 3 zeigt ein Getriebege­ häuse 30 eines Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus mit Zahnstangengetriebe, in das der Drehschieber 3 eingebaut ist. Genauer gesagt, weist der Drehschieber 3 ein integral auf einer Eingangswelle 32 ausgebildetes Innenventilteil 33 und ein Außenventilteil 36 auf, das für Relativverdrehung in bezug auf das Innenventilteil 35 angeordnet ist. Das Außen­ ventilteil 36 ist mechanisch mit einer Ausgangswelle 33 ver­ bunden, die mit der Eingangswelle 32 über eine Torsionsfeder 31 verbunden ist. Die Ausgangswelle 33 ist auch über einen Zahnradantrieb PG mit einer Zahnstangenwelle 34 verbunden. Die Innen- und Außenventilteile 35 bzw. 36 bilden ein Rich­ tungssteuerventil vom Drehtyp, das auf eine Relativbewegung zwischen den Ventilteilen 35 und 36 hin so arbeitet, daß es von einem Versorgungsanschluß SP zugeführtes Druckfluid ei­ nem ersten oder zweiten Zylinderanschluß 38 bzw. 39 zuführt, während es den anderen der beiden Anschlüssen 38 und 39 mit einem Auslaßanschluß DP verbindet.

Der Kraftübertragungszylinder 4 besteht aus einem Zylinder 42 und einem im Zylinder 42 aufgenommenen Kolben 41, der mit einem Lenkmechanismus oder einem Lenkgestänge wie der in Fig. 3 dargestellten Zahnstangenachse 34 verbunden ist. Der Kolben 41 unterteilt den Innenraum des Zylinders 42 so, daß ein Paar Zylinderkammern 4A und 4B gebildet sind, die mit dem ersten bzw. zweiten Zylinderanschluß 38 bzw. 39 des Drehschiebers 3 verbunden sind. Wenn einer der Zylinderkam­ mern 4A und 4B Druckfluid auf einen Lenkvorgang hin zuge­ führt wird, wird der Kolben 41 so bewegt, daß er den Lenk­ vorgang unterstützt.

Der Betrieb der Servolenkvorrichtung gemäß diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird nun beschrieben.

Wenn der Motor gestartet wird, gibt die Pumpe 10 Druckfluid aus. Dieses Druckfluid wird dem Drehschieber 3 über die Do­ sieröffnung 12 zugeführt.

Wenn das Lenkrad HD nicht aus seiner Neutralstellung ausge­ lenkt wird, steht der Versorgungsanschluß SP mit dem Auslaß­ anschluß DP in Verbindung. In diesem Zustand ist der Gegen­ druck des Drehschiebers 3 oder der Druck im Versorgungskanal 50 an der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 gering. Demgemäß wirkt auf den Ventilplunger 21 des Auslaßventils 2 eine Kraft, die durch das Fluid erzeugt wird, das dem ersten Anschluß 22 des Zylinders 20 zugeführt wird, und die kleiner ist als die durch die Feder 26 erzeugte Kraft, weswegen der Ventilplunger 21 in seiner zurückgefahrenen Stellung gehal­ ten wird, wie in Fig. 1 dargestellt. In diesem Zustand wird eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluß 24 und dem dritten Anschluß 25 über die Schlitze 21S des Ventilplungers 21 hergestellt, wodurch-das Druckfluid auf der stromabwärti­ gen Seite der Dosieröffnung 12 über die erste und zweite Steueröffnung 17 bzw. 23 zum Behälter 18 strömt. Wegen des Vorhandenseins der ersten Steueröffnung 17 wird der Druck in der Ventilkammer 15a des Strömungssteuerventils 11 kleiner als der Druck auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröff­ nung 12. Da das von der Pumpe 10 ausgegebene Druckfluid zum Bypasskanal 51 strömt und ein hoher Druck auf das obere oder erste Ende des Ventilplungers 14 wirkt, wird dieser nach un­ ten bewegt, wodurch der Querschnitt des Drosselsteuerab­ schnitts 13 des Ventilkanals 51 groß wird. In diesem Zustand strömt ein großer Anteil des Druckfluids vom Versorgungska­ nal 50 über den Bypasskanal 51 in den Einlaßkanal 53. Dieser Bypassvorgang erniedrigt die Strömungsrate des dem Drehschie­ ber 3 zugeführten Druckfluids auf einen vorgegebenen Wert Qn, wie dies in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie ange­ zeigt ist. In diesem Zustand ist die von der Pumpe 10 benö­ tigte Energie wegen der verringerten Strömungsrate ernied­ rigt.

Wenn das Lenkrad HD verdreht wird, arbeitet der Drehschieber 3 so, daß er dem Kraftübertragungszylinder 4 Druckfluid zu­ führt. In diesem Zustand nimmt der Gegendruck des Drehschie­ bers 3 oder der Druck auf der stromabwärtigen Seite der Do­ sieröffnung 12 zu. Da dieser erhöhte Druck dem ersten An­ schluß 22 des Auslaßventils 2 zugeführt wird, wird der Ven­ tilplunger 21 entgegen der Kraft der Feder 26 in der Dar­ stellung von Fig. 1 nach rechts bewegt, wodurch die Verbin­ dung zwischen dem zweiten Anschluß 24 und dem dritten An­ schluß 25 unterbrochen wird. Durch diesen Vorgang wird die Strömung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung 17 bzw. 23 angehalten, so daß der Druck in der Federkammer 15a an­ steigt, bis er mit dem Druck im Versorgungskanal 50 auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 übereinstimmt. Dies bewirkt ein Nachobenbewegen des Ventilplungers 14, um den Querschnitt des Drosselsteuerabschnitts 13 des Bypasska­ nals 51 zu verringern, wodurch die Strömungsrate des dem Drehschieber 3 zugeführten Druckfluids allmählich vom Wert Qn ansteigt und einen hohen Strömungswert Qh erreicht, wenn der Gegendruck des Drehschiebers 3 einen vorgegebenen Druck Ps erreicht. In diesem Zustand wird eine solche Menge an Druckfluid dem Drehschieber 3 zugeführt, daß dieser eine ausreichende Unterstützungskraft erzeugt.

Wie oben erläutert, wird die Strömungsrate des dem Dreh­ schieber 3 zugeführten Druckfluids von Qh auf Qn erniedrigt, wenn das Lenkrad 1 in seiner Neutralstellung steht. Daher werden die in der Pumpe, dem Hochdruckschlauch, dem Dreh­ schieber, dem Kraftübertragungszylinder und dergleichen er­ zeugten Druckverluste während dieses Neutralzustandes ver­ ringert, was zu einer Verringerung des Energieverbrauchs des Servolenksystems führt.

Beim obigen Ausführungsbeispiel ist das Auslaßventil 2 mit einem Ventilplunger mit Schlitzen versehen. Jedoch kann als Auslaßventil 2 eine andere Art von Ventil verwendet werden, dessen Plunger Schlitze aufweisen kann oder auch nicht, vor­ ausgesetzt, es weist dieselbe Funktion auf.

Ferner kann eine andere Art eines Ventils, wie ein Plunger­ ventil statt des Drehservoventils 3 als Servoventil verwen­ det werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Mechanismus 6 mit variabler Öffnung hinzugefügt, wie in Fig. 6 dargestellt.

Der Mechanismus 6 mit variabler Öffnung ist parallel zur Do­ sieröffnung 12 an den Versorgungskanal 50 angeschlossen. Fig. 7 zeigt den Aufbau-des Mechanismus 6 mit variabler Öff­ nung, der in das Gehäuse der Pumpe 10 eingebaut ist.

Da die Detailstruktur des Mechanismus 6 mit variabler Öff­ nung im US-Patent 4,361,166 beschrieben ist, wird hier nur die Funktion erläutert.

Wenn die Drehzahl des Motors (die Drehzahl der Pumpe 10) niedriger als eine vorgegebene Drehzahl N1 ist, ist ein Ven­ tilplunger 61 in seiner zurückgezogenen Stellung angeordnet, wie in Fig. 7 dargestellt, da der Differenzdruck, der durch die zusätzliche Dosieröffnung 64 erzeugt wird, und der auf den Plunger 61 wirkt, kleiner ist als die von einer Feder 62 erzeugte Druckkraft. In diesem Zustand strömt das von der Pumpe 10 ausgegebene Druckfluid über die Dosieröffnung 12 und eine zusätzliche Öffnung 23 zum Versorgungskanal 50, und die Strömungsrate des Druckfluids zum Zeitpunkt, zu dem der Gegendruck des Drehschiebers 3 einen vorgegebenen Druck Ps erreicht (nachfolgend als "Sättigungsströmungsrate" bezeich­ net) wird Qh.

Wenn die Drehzahl des Motors eine vorgegebene Drehzahl N1 erreicht, startet der Plunger 61 mit einer Bewegung nach links in Fig. 7, da der auf ihn wirkende Differenzdruck grö­ ßer als die von der Feder 62 aufgebrachte Druckkraft wird. Durch diesen Vorgang wird die zusätzliche Öffnung 63 allmäh­ lich durch den vorspringenden Abschnitt 61a des Plungers 61 verschlossen. In diesem Zustand fließt das von der Pumpe 10 ausgegebene Druckfluid über die Dosieröffnung 12 und die zu­ sätzliche Öffnung 63 zum Versorgungskanal, jedoch wird der Öffnungsquerschnitt der zusätzlichen Öffnung 63 allmählich kleiner. Daher nimmt die Sättigungsströmungsrate des dem Versorgungskanal 50 zugeführten Druckfluids allmählich vom Wert Qh ab.

Wenn die Drehzahl des Motors N2 erreicht, erreicht der Plun­ ger 62 seine linke Endstellung, wodurch der Öffnungsquer­ schnitt der zusätzlichen Öffnung 63 null wird. In diesem Zu­ stand strömt das von der Pumpe 10 ausgegebene Druckfluid nur über die Dosieröffnung 12 zum Versorgungskanal 50, und die Sättigungsströmungsrate des der Versorgungsleitung 50 zuge­ führten Druckfluids erreicht den Wert Qn. Die oben angegebe­ ne Charakteristik ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt.

Wenn sich das Lenkrad HD unter der Bedingung, daß die obige Steuerung ausgeführt wird, in seiner Neutralstellung befin­ det, arbeitet das Auslaßventil 2 auf ähnliche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel, wodurch die Strömungsrate des Druckfluids auf Qn erniedrigt wird. Wenn das Lenkrad HD ver­ dreht wird, wird die Auslaßfunktion des Auslaßventils 2 be­ endet, wodurch die Strömungsrate erhöht wird und so einge­ stellt wird, daß eine drehzahlabhängige Charakteristik er­ reicht wird, wie sie durch die ausgezogene Linie in Fig. 8 dargestellt ist.

Da die Servolenkvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels eine Strömungsratencharakteristik aufweist, bei der die Strö­ mungsrate des Druckfluids sich abhängig von der Drehzahl des Motors ändert, weist die Vorrichtung den Vorteil auf, daß die Stabilität des Lenkvorgangs bei Fahrt mit hoher Ge­ schwindigkeit erhöht wird, wie auch diejenigen Vorteile, die für das erste Ausführungsbeispiel genannt wurden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Die Servolenkvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel hat den Nachteil, daß dann, wenn der Plunger 21 des Auslaßventils 2 aufgrund kleiner Teilchen im Betriebsfluid blockiert wird, solange die Federkammer 15a des Strömungs­ steuerventils 11 mit dem Behälter 18 in Verbindung steht, die Bypassmenge des zum Behälter 18 über den Bypasskanal 21 strömenden Druckfluids auf einem hohen Wert gehalten wird. Dies verursacht die Schwierigkeit, daß der Druck des dem Kraftübertragungszylinder 4 zugeführten Druckfluid selbst dann nicht ansteigt, wenn das Lenkrad HD verdreht wird. Da­ her kann bei einem derartigen anomalen Zustand keine ausrei­ chende Unterstützungskraft erzeugt werden.

Die Servolenkvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel ist zusätzlich mit einem Abflußsteuerventil verse­ hen, um das vorstehend genannte Problem zu beseitigen.

In der folgenden Beschreibung wird die Erläuterung von Tei­ len, die mit solchen des ersten Ausführungsbeispiels über­ einstimmen, weggelassen.

Wie in Fig. 20 dargestellt, ist ein Abflußsteuerventil 73 so angeordnet, daß es in der Mitte des Versorgungskanals 50 liegt, und auch in der Mitte des Abflußkanals 55 zwischen dem Abflußventil 2 und dem Behälter 18. Ferner ist eine zweite Steueröffnung 23′ in der Mitte des Kanals zwischen dem Auslaßventil 2 und dem Behälter 18 angeordnet.

Das Auslaßsteuerventil 73 besteht aus einem Zylinder 70, ei­ nem im Zylinder 70 aufgenommenen Plunger 71 und einer Feder 72. Der Zylinder 70 ist an seinem ersten Ende mit einem er­ sten und einem zweiten Anschluß 70a bzw. 70b versehen, die mit dem Versorgungskanal 50 in Verbindung stehen. Das Gehäu­ se ist an seinem rechten Ende auch mit einem dritten An­ schluß 70c versehen, der mit dem dritten Anschluß 25 des Auslaßventils 2 verbunden ist, und in einer mittleren Posi­ tion ist es mit einem vierten Anschluß 70d versehen, der mit dem Behälter 18 verbunden ist. Daher wirkt der Druck des Fluids im Versorgungskanal 50 auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 auf ein Ende des Plungers 21, während der Druck des Fluids im Auslaßkanal 55 auf der stromabwärti­ gen Seite der zweiten Steueröffnung 23′ und die von der Fe­ der 72 erzeugte Druckkraft auf das andere Ende des Plungers 71 wirken. Der Plunger 71 steuert die Strömungsrate des vom Auslaßventil 2 zum Behälter 18 strömenden Fluids.

Die Funktion dieses Ausführungsbeispiels wird nun erläutert.

Wenn sich das Lenkrad HD in seiner Neutralstellung befindet, ist der Gegendruck des Drehschiebers 3 niedrig. In diesem Fall sind der Plunger 21 des Auslaßventils 2 und der Plunger 71 des Auslaßsteuerventils 3 in ihren zurückgezogenen Stel­ lungen, wie in Fig. 10 dargestellt, wodurch die Federkammer 15a des Strömungssteuerventils 11 mit dem Behälter 18 über das Auslaßventil 2, die Öffnung 23′ und das Auslaßsteuerven­ til 70 in Verbindung steht, so daß der Druck in der Feder­ kammer 15a niedrig ist und beinahe dem Druck im Behälter 18 entspricht. Der niedrige Druck in der Federkammer 15a be­ wirkt, daß der Plunger 14 sich in der Darstellung gemäß Fig. 10 nach unten bewegt, wodurch der Drosselsteuerabschnitt 13 des Bypasskanals 51 voll geöffnet wird. In diesem Zustand strömt der Hauptteil des von der Pumpe 10 ausgegebenen Druckfluids über den Bypasskanal 51 in die Pumpe 10 zurück, und das Druckfluid wird dem Drehschieber 3 mit einer Rate Qn zugeführt, wie sie durch die gestrichelte Linie in Fig. 4 dargestellt ist. Da der Hauptteil des Druckfluids zur Pumpe über den Bypasskanal 51 zurückströmt, dessen Druckverlust gering ist, ist der von der Pumpe 10 hervorgerufene Energie­ verlust klein.

Wenn das Lenkrad HD verdreht wird, nimmt der Gegendruck des Servoventils 30 zu. Sobald er einen vorgegebenen Wert über­ schreitet, arbeitet das Auslaßventil 20 so, daß es die Strö­ mung des Druckfluids durch den Kanal 55 sperrt. In diesem Zustand wird der Druck in der Federkammer 15a dem Druck des Fluids auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung 12 gleich, wodurch der Öffnungsquerschnitt des Drosselsteuerab­ schnitts 13 des Bypasskanals 51 verringert wird, wodurch dem Drehschieber 3 Druckfluid mit einer Strömungsrate Qh zuge­ führt wird, wie mit der ausgezogenen Linie in Fig. 4 darge­ stellt. Demgemäß wird eine ausreichend große Unterstützungs­ kraft erzeugt.

Wenn der Plunger 21 des Auslaßventils 2 wegen kleiner Teil­ chen oder dergleichen im Zustand gesperrt ist, bei dem sich der Plunger 21 in seiner zurückgezogenen Stellung befindet, bewegt er sich nicht mehr, selbst wenn der Gegendruck des Drehschiebers 3 ansteigt. Jedoch wird der Plunger 21 des Auslaßsteuerventils 73 auf einen Druckabfall an den Öffnun­ gen 17 und 23′ hin bewegt, wodurch die Menge des durch den Auslaßkanal 55 strömenden Fluids verringert wird. In diesem Zustand strömt das Druckfluid mit einer Rate q durch den Zu­ führkanal 52 und den Auslaßkanal 55 vom Versorgungskanal 50 zum Behälter 18, wodurch das Druckfluid dem Drehschieber 3 mit einer Strömungsrate zugeführt wird, die um den Wert q kleiner ist als die Strömungsrate Qh, wie sie mit ausgezoge­ nen Linien in den Fig. 4 und 5 eingezeichnet ist. Infolge­ dessen kann eine Unterstützungskraft erzeugt werden, die al­ lerdings geringfügig kleiner ist als diejenige bei normalem Betriebszustand.

Wenn der Plunger 21 des Auslaßventils 2 wegen kleiner Teil­ chen oder dergleichen im Zustand gesperrt ist, bei dem er sich in seiner rechten Endstellung befindet, wird die Ver­ bindung zwischen der Federkammer 15a und dem Behälter 18 nicht hergestellt. In diesem Zustand bewegt sich der Plunger 14 des Strömungssteuerventils 11 auf normale Weise auf den Druckabfall an der Dosieröffnung 12 hin. Infolgedessen kann eine ausreichende Unterstützungskraft erzeugt werden, jedoch kann der Energieverbrauch der Pumpe 10 nicht verringert wer­ den.

Viertes Ausführungsbeispiel

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein elektromagnetisches Auslaßventil 80 statt des mechanischen Auslaßventils 2 bei den vorigen Ausführungsbeispielen verwendet. Das elektroma­ gnetische Auslaßventil 80 wird durch eine elektrische Steu­ ereinheit 81 gesteuert, an die ein Geschwindigkeitssensor 82 angeschlossen ist.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine vorgegebe­ ne Geschwindigkeit VI ist, wird das elektromagnetische Aus­ laßventil 80 von der elektrischen Steuereinheit 81 so ange­ steuert, daß es völlig schließt. Wenn die Fahrzeuggeschwin­ digkeit die Geschwindigkeit V1 erreicht, wird der Öffnungs­ querschnitt des Auslaßventils 80 allmählich bis zur voll­ ständigen Öffnung bei einer Geschwindigkeit V2 erhöht.

Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird nun erläutert. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter der Geschwindigkeit V1 liegt, ist das Auslaßventil 80 vollständig geschlossen. In diesem Zustand wird dem Drehschieber 3 Druckfluid mit ei­ ner vorgegebenen Maximalrate Q1 zugeführt, da die Federkam­ mer 15a nicht mit dem Behälter 18 in Verbindung steht.

Wenn die Fahrgeschwindigkeit V die Geschwindigkeit V1 er­ reicht, wird der Öffnungsquerschnitt des Auslaßventils 80 allmählich erhöht. Durch diesen Vorgang nimmt die Strömungs­ rate des durch den Kanal 55 strömenden Druckfluids zu, wo­ durch der Druck in der Federkammer 15a abnimmt. Dieser Druckabfall bewirkt, daß der Plunger 14 sich in der Darstel­ lung von Fig. 13 nach unten bewegt, wodurch die Strömungsra­ te des zur Pumpe 10 durch den Bypasskanal 51 zurückströmenden Druckfluids zunimmt. Daher nimmt die Strömungsrate des dem Drehschieber 3 zugeführten Druckfluids allmählich ab, wie in Fig. 12 dargestellt. Wenn der Öffnungsquerschnitt des Aus­ laßventils 80 den Maximalwert erreicht, erreicht die Strö­ mungsrate des Druckfluids ihren Minimalwert Q2.

Wie oben beschrieben, wird die Strömungsrate durch das Aus­ laßventil 80 so eingestellt, daß sie sich abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert.

Wenn der Gegendruck des Drehschiebers 3 auf ein Verdrehen des Lenkrads HD hin erhöht wird, wird die Druckdifferenz zwischen dem Druck P1 auf der stromaufwärtigen Seite bezüg­ lich der ersten Steueröffnung 17 und dem Druck P2 auf der stromabwärtigen Seite bezüglich der ersten Steueröffnung 17 größer. Auf die Zunahme der Druckdifferenz hin wird der Plunger 71 des Auslaßsteuerventils 73 nach rechts bewegt, um die Strömungsrate des zum Behälter 18 strömenden Druckfluids zu erniedrigen. Dies bewirkt eine Zunahme des Drucks in der Federkammer 15a, was zu einer Zunahme der Strömungsrate des dem Drehschieber 3 zugeführten Druckfluids führt. Daher wird die Strömungsrate des dem Drehschieber 3 zugeführten Druck­ fluids konstant gehalten, unabhängig von der Änderung des Gegendrucks des Drehschiebers 3.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kanal 55 mit dem Be­ hälter 18 verbunden. Jedoch kann der Kanal 55 mit dem Ein­ laßkanal der Pumpe 10 verbunden sein, um das Fluid zur Pumpe 10 zurückzuführen.

Ferner können andere Arten von Sensoren zusätzlich vorhanden sein, um die Strömungsrate abhängig von anderer Information einzustellen, wie der Temperatur des Betriebsfluids und dem Lenkwinkel des Lenkrads HD.

Wenn ein Winkelsensor 83 zum Erfassen des Lenkwinkels des Lenkrads HD dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel hinzugefügt wird, kann die Strömungsrate des Druckfluids ab­ hängig vom erfaßten Drehwinkel und der erfaßten Fahrzeugge­ schwindigkeit verändert werden. Bei einem derartig modifi­ zierten Ausführungsbeispiel können drei Charakteristiken für die Strömungsrate vorbereitet werden, und zwar für den Hal­ tezustand, für Fahrt bei geringer Geschwindigkeit und für Fahrt bei hoher Geschwindigkeit. Die Strömungsrate des dem Drehschieber 3 zugeführten Druckfluids wird abhängig von diesen drei Charakteristiken eingestellt.

Wenn der Drehwinkel R einem Vollausschlagwinkel Rmax nahe­ kommt, nämlich einen Winkel R2 erreicht, ist der Öffnungs­ querschnitt des Auslaßventils 80 maximal. In diesem Zustand strömt der Hauptteil des Druckfluids über den Bypasskanal 51 zum Einlaßkanal 53 zurück, wodurch die Strömungsrate des dem Drehschieber 3 zugeführten Druckfluids auf eine Minimalströ­ mungsrate Qmin verringert wird, um die Erzeugung einer Un­ terstützungskraft im wesentlichen einzustellen. Durch dieses Umleiten des Druckfluids wird verhindert, daß der Innendruck der Pumpe 10 ansteigt, wodurch der Energieverbrauch der Pum­ pe 10 verringert wird. Ferner wird auch die Strömungsrate des Druckfluids verringert, wenn der Lenkwinkel des Lenkrads HD kleiner als R1 wird.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Das fünfte und das sechste Ausführungsbeispiel beinhalten eine zusätzliche Verbesserung am Drehschieber 3.

Bei einer herkömmlichen Servolenkvorrichtung besteht der Drehschieber 3 aus einem Paar Brückenkreise C1 und C2 mit variablen Öffnungsabschnitten 3A-3D bzw. 3E-3H, wie in Fig. 25 dargestellt. Wenn das Lenkrad HD verdreht wird, wird der Drehschieber 3 so betrieben, daß das von der Pumpe 10 ausgegebene Druckfluid- der Kammern des Kraftübertragungszy­ linders 4 zugeführt wird, während das Fluid aus der anderen der Kammern in den Behälter 18 ausgelassen wird. Obwohl der Kraftübertragungszylinder 4 für jeden der Brückenkreise C1 und C2 ausgebildet ist, bilden die beiden Zylinder eigent­ lich einen einzigen, gemeinsamen.

Bei einer derartigen Servolenkvorrichtung ist es erwünscht, daß der Drehschieber 3 eine solche Charakteristik aufweist, daß der Differenzdruck im Kraftübertragungszylinder 4 bei Drehwinkelstellungen nahe der Neutralstellung, oder wenn der Drehwinkel R unter R1 liegt, null wird, wodurch die Erzeu­ gung einer Unterstützungskraft eingestellt wird. Jedoch weist ein herkömmlicher Drehschieber eine solche Charakte­ ristik auf, daß selbst dann, wenn der Lenkwinkel des Lenk­ rads HD nahe der Neutralposition liegt, oder unter dem Win­ kel R1, die Öffnungsquerschnitte der variablen Öffnungen 3A-3H abhängig von einer Verdrehung des Lenkrades HD ver­ ändert werden, wodurch der Differenzdruck im Kraftübertra­ gungszylinder 4 allmählich ansteigt und den Wert P1 er­ reicht, wenn der Lenkwinkel R den Wert R1 erreicht, wie mit der ausgezogenen Linie in Fig. 23 dargestellt.

Daher ist der Lenkwinkel, ab dem die Lenkunterstützung be­ ginnt, nicht deutlich festgelegt, so daß der Fahrer keinen stabilen Lenkbetrieb in einem Winkelbereich nahe der Neu­ tralposition vorfindet.

Die Servolenkvorrichtung gemäß dem aktuellen Ausführungsbei­ spiel kann das vorstehende Problem überwinden, wie auch die Wirkungen erzielen, wie sie für die obigen Ausführungsbei­ spiele beschrieben wurden.

Fig. 15 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel, das dem zwei­ ten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, jedoch mit einem ver­ besserten Drehschieber 3′ ausgestattet ist.

Der Drehschieber 3′ besteht hauptsächlich aus einer Ventil­ achse 131′ die zur Verdrehung mit dem Lenkrad HD verbunden ist, und einem Ventilkörper 132, der so ausgebildet ist, daß er die Ventilachse 131 koaxial umgibt, wie in Fig. 16 darge­ stellt. Der Ventilkörper 132 ist mechanisch mit einem Lenk­ gestänge verbunden, an das durch den Kraftübertragungszylin­ der 4 eine Unterstützungskraft gelegt wird. Die Ventilachse 131 und der Ventilkörper 132 sind miteinander über eine (nicht dargestellte) Torsionsfeder verbunden. Zwischen der Ventilachse 131 und dem Ventilkörper 132 sind ein erster Steuerabschnitt 133 und ein zweiter Steuerabschnitt 134 zum Einstellen der Strömung des Druckfluids abwechselnd mit Ab­ ständen von 90° angeordnet.

Der erste Steuerabschnitt 133 besteht aus einem ersten Brücken­ kreis C1 mit vier Fluidpfaden L1, L2, L3 und L4, die mit der Pumpe 10 und dem Behälter 18 verbunden sind, und vier variablen Öffnungen V1, V2, V3 und V4, die jeweils in der Mitte der Fluidpfade L1, L2, L3 bzw. L4 angeordnet sind. Da­ bei sind die ersten Enden der Fluidpfade L1 und L2 (Versor­ gungspfade) mit einem Druckfluid-Versorgungsanschluß des Drehschiebers 3′ verbunden, während die zweiten Enden der Fluidpfade L1 und L2 mit ersten Enden der Fluidpfade L3 bzw. L4 (Auslaßpfade) verbunden sind. Die zweiten Enden der Fluidpfade L3 und L4 sind mit einem Auslaßanschluß des Dreh­ schiebers 3′ verbunden. Jede der variablen Öffnungen V1, V2, V3 und V4 ist vom Typ, der bei halber Mittelstellung geöff­ net ist, mit einem Anfangsöffnungswinkel R2, wie in Fig. 19 dargestellt, mit solcher Charakteristik, daß sich der Öff­ nungsquerschnitt der Öffnung abhängig von der Relativverdre­ hung (Ventilverdrehung) zwischen der Ventilachse 131 und dem Ventilkörper 132 ändert, wie in Fig. 22 dargestellt.

Der zweite Steuerabschnitt 34 ist parallel zum ersten Brücken­ kreis C1 geschaltet, und er besteht aus einem zweiten Brückenkreis C2 mit vier Fluidpfaden L5, L6, L7 und L8, die mit der Pumpe 10 verbunden sind, den Kammern 4A und 4B des Kraftübertragungszylinders 4, dem Behälter 18 sowie vier va­ riablen Öffnungen V5, V6, V7 und V8, die jeweils in der Mit­ te der Fluidpfade L5, L6, L7 bzw. L8 angeordnet sind. Dabei sind erste Enden der Fluidpfade L5 und L6 (Versorgungspfade) mit dem Druckfluid-Zuführanschluß des Drehschiebers 3′ ver­ bunden, während die zweiten Enden der Fluidpfade L5 und L6 mit den Kammern des Kraftübertragungszylinders 4 und den er­ sten Enden der Fluidpfade L7 bzw. L8 (Auslaßpfade) verbunden sind. Die zweiten Enden der Fluidpfade L7 und L8 sind mit dem Auslaßanschluß des Drehschiebers 3′ verbunden. Jede der mit der Pumpe 10 verbundenen variablen Öffnungen V5 und V6 ist vom Typ, der in Mittelstellung geschlossen ist, wobei die Schließstellung vorliegt, wenn die Ventilachse 131 in ihrer Neutralstellung in bezug auf den Ventilkörper 132 liegt, wie in Fig. 20 dargestellt. Jede der mit dem Behälter 18 verbundenen variablen Öffnungen V7 und V8 ist vom Typ, der in Mittelstellung geöffnet ist, mit einem anfänglichen Öffnungswinkel R3, wenn die Ventilachse 131 in ihrer Neu­ tralstellung in bezug auf den Ventilkörper 132 liegt, wie in Fig. 21 dargestellt. Die Öffnungsquerschnitte dieser variab­ len Öffnungen V5, V6, V7 und V8 ändern sich abhängig von der Relativverdrehung (Ventilverdrehung) zwischen der Ventilach­ se 131 und dem Ventilkörper 132, wie in Fig. 22 dargestellt.

Nun wird der Betrieb der Servolenkvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Das von der Pumpe 10 ausge­ gebene Druckfluid wird dem ersten und dem zweiten Brücken­ kreis C1 und C2 über die erste und die zweite Dosieröffnung 12 und 64 zugeführt. Wenn das Lenkrad HD in Neutralstellung steht, sind die variablen Öffnungen V5 und V6 des zweiten Kreises C2 geschlossen. In diesem Zustand wird dem Kraft­ übertragungszylinder 4 kein Druckfluid zugeführt, und beide Kammern 4A und 4B desselben stehen mit dem Behälter 18 in Verbindung, so daß die Innendrücke der Kammern 4A und 4B niedrig oder null werden. Das von der Pumpe 10 ausgegebene Druckfluid wird über die variablen Öffnungen V1, V2, V3 und V4 des ersten Brückenkreises C1 in den Behälter 18 ausgelas­ sen.

In diesem Neutralzustand ist das Auslaßventil 2 vollständig geöffnet, da der Gegendruck des Drehschiebers 3′ gering ist. Daher steht die Federkammer 15a des Strömungssteuerventils 11 mit dem Behälter 18 in Verbindung, so daß der Druck in der Federkammer 15a niedrig ist. Infolgedessen wird der Plunger 14 nach unten bewegt, um die Strömungsrate des zur Pumpe durch den Bypasskanal 51 zurückströmenden Druckfluids zu erhöhen, wodurch die Strömungsrate des den Brückenkreisen C1 und C2 zugeführten Druckfluids auf Q1 erniedrigt wird, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 17 dargestellt.

Wenn sich die Ventilachse 131 relativ zum Ventilkörper 132 verdreht, nehmen die Öffnungsquerschnitte der variablen Öff­ nungen V1 und V2 des ersten Brückenkreises C1 zu, während die Öffnungsquerschnitte der restlichen variablen Öffnungen V2 und V3 abnehmen, selbst wenn die Relativverdrehung der Ventilachse 131 nur gering ist. Durch diesen Vorgang nimmt der Gegendruck des Drehschiebers 3′ allmählich zu und der Plunger 21 des Auslaßventils 2 wird gegen die Druckkraft der Feder 26 verstellt. Wenn der Gegendruck einen vorgegebenen Druck erreicht, nimmt die Strömungsrate des durch das Aus­ laßventil 2 strömenden Druckfluids allmählich ab und wird schließlich null. Dies bewirkt eine Zunahme des Drucks in der Federkammer 15a des Strömungssteuerventils 11, wodurch die Strömungsrate des den Brückenkreisen C1 und C2 zugeführ­ ten Druckfluids ansteigt. Die Pumpe 10 weist eine Druck/ Strömungsrate-Charakteristik auf, die ähnlich derjenigen beim zweiten Ausführungsbeispiel ist.

Wenn das Lenkrad HD verdreht wird, nimmt der Gegendruck des Drehschiebers 3′ allmählich zu, wie vorstehend beschrieben. Jedoch wird der zwischen den Kammern 4A und 4B des Kraft­ übertragungszylinders 4 erzeugte Differenzdruck auf null ge­ halten, bis der Ventildrehwinkel den Wert R1 erreicht, da die variablen Öffnungen V5 und V6 des zweiten Brückenkreises C2 geschlossen sind, bis der Ventildrehwinkel den Wert R1 erreicht.

Demgemäß wird in einer neutralen Todzone, in der der Ventil­ drehwinkel kleiner als R1 ist, der Differenzdruck zwischen den Kammer 4A und 4B des Kraftübertragungszylinders 4 am An­ steigen gehindert, wodurch der Fahrer ein Gefühl wie bei Handlenkung erhält.

Wenn der Ventilverdrehwinkel den Wert R1 überschreitet, be­ ginnt eine der variablen Öffnungen V5 und V6 sich zu öffnen, so daß der Druck in einer der Kammern 4A und 4B des Kraft­ übertragungszylinders 4 ansteigt, was seinerseits den Diffe­ renzdruck zwischen den Kammern des Kraftübertragungszylinders 4 erhöht. Gleichzeitig mit diesem Vorgang beginnen die variablen Öffnungen V2 und V3 des ersten Brückenkreises C1 sich zu schließen. Demgemäß wird das von der Pumpe 10 ausge­ gebene Druckfluid nur dem zweiten Brückenkreis C2 zugeführt, wodurch eine Unterstützungskraft erzeugt wird, wenn das Ver­ stellen des Lenkrades HD weitergeführt wird.

Demgemäß ist es möglich, die Strömungsrate des Druckfluids, wie sie zum Lenkunterstützungsvorgang erforderlich ist, zu halbieren. Dies ermöglicht es, die theoretische Fluidversor­ gungsmenge der Pumpe 10 zu verringern, wodurch die von der Pumpe 10 umgesetzte Leistung verringert werden kann.

Die Servolenkvorrichtung des obigen Ausführungsbeispiels verwendet eine drehzahlabhängige Pumpe, die die Strömungsra­ te des Druckfluids abhängig von der Drehzahl der Pumpe ver­ ändert. Jedoch kann die Erfindung auf andere Arten von Ser­ volenkvorrichtungen angewandt werden, bei denen die Strö­ mungsrate abhängig von der Fahrgeschwindigkeit verändert wird, oder sie unabhängig von Änderungen in der Drehzahl der Pumpe oder der Fahrgeschwindigkeit konstant gehalten wird.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Die Servolenkvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist derjenigen des fünften Ausführungsbeispiels ähnlich, je­ doch ist sie so aufgebaut, daß sich die Strömungsrate des dem Drehschieber 3′ zugeführten Druckfluids abhängig von der Fahrgeschwindigkeit ändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Pumpe mit festgelegter Verdrängung als Pumpe 10 verwendet. Ferner ist ein elektromagnetisches Ventil 102 zwischen dem Strömungssteuerventil 11 und dem Auslaßventil 2 angeordnet. Der Öffnungsquerschnitt des elektromagnetischen Ventils 102 wird abhängig von der durch einen Geschwindig­ keitssensor 101 festgestellten Fahrgeschwindigkeit so einge­ stellt, daß er mit Zunahme der Fahrgeschwindigkeit ansteigt.

Claims (7)

1. Servolenkvorrichtung mit einer Hydraulikpumpe für die Versorgung mit Druckfluid, einem Unterstützungskraft-Erzeu­ gungsmechanismus (4), der mit der Pumpe über einen Versor­ gungskanal (50) verbunden ist, um eine Unterstützungskraft abhängig von der Verdrehung des Lenkrades zu erzeugen, wo­ bei der Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus eine Cha­ rakteristik dahingehend aufweist, daß sein Gegendruck an­ steigt, wenn das Lenkrad verdreht wird, gekennzeichnet durch:

• - eine Dosieröffnung (12), die im Versorgungskanal angeord­ net ist;
• - einen Bypasskanal (51), der mit dem Versorgungskanal auf der stromaufwärtigen Seite der Dosieröffnung verbunden ist, um einen Teil des Druckfluids vom Versorgungskanal zu einem Behälter (18) oder einer Einlaßöffnung der Pumpe umzuleiten;
• - ein Steuerventil (15), das im Bypasskanal angeordnet ist und einen beweglichen Plunger (14) aufweist, auf den eine Vorbelastungseinrichtung (16) in einer Steuerkammer (15) drückt, und der abhängig vom Druckunterschied an der Dosier­ öffnung verstellt wird, um die Strömungsrate des durch den Bypasskanal strömenden Druckfluids einzustellen, wodurch die Strömungsrate des dem Unterstützungskraft-Erzeugungsmecha­ nismus zugeführten Druckfluids im wesentlichen konstant ge­ halten wird;
• - einem Auslaßkanal (55) zwischen der Steuerkammer 15 und einem Niederdruckabschnitt; und
• - ein Auslaßventil (2), das im Auslaßkanal angeordnet ist, um die Strömung von Druckfluid von der Steuerkammer zum Niederdruckabschnitt zuzulassen, wenn der Gegendruck des Un­ terstützungskraft-Erzeugungsmechanismus gering ist, und um die Strömungsrate des Druckfluids zu verringern, wenn der Gegendruck des Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus an­ steigt.

2. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Auslaßventil (2) folgendes aufweist:

• - eine Einrichtung zum Festlegen einer zylindrischen Kammer (20);
• - einen Plunger (21), der in der zylindrischen Kammer aufge­ nommen wird, um eine variable Öffnung am ersten Ende des Plungers zu bilden, um die Strömungsrate des zum Nieder­ druckabschnitt fließenden Druckfluids einzustellen, und um eine Druckkammer am zweiten Ende des Plungers zu bilden;
• - eine Vorbelastungseinrichtung (26) zum Vorbelasten des Plungers in Richtung zum Verschließen der variablen Öffnung; und
• - einem Anschluß (22), der mit dem Versorgungskanal auf der stromabwärtigen Seite der Dosieröffnung (12) in Verbindung steht, um Druckfluid in die Druckkammer zu leiten.

3. Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2′ gekennzeichnet durch:

• - einen Mechanismus (6) mit variabler Öffnung, der im Ver­ sorgungskanal (50) parallel zur Dosieröffnung (12) liegt und eine zusätzliche Öffnung aufweist; und
• - einen Steuerplunger (61) zum Schließen der zusätzlichen Öffnung auf eine Zunahme der Strömungsrate des von der Pumpe ausgegebenen Druckfluids hin.

4. Servolenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer (15) des Steu­ erventils mit dem Versorgungskanal (50) auf der stromabwär­ tigen Seite der Dosieröffnung (12) über eine Steueröffnung (17) verbunden ist, und ein Auslaßsteuerventil (73) vorhan­ den ist, das im Auslaßkanal (55) an einer Position zwischen dem Auslaßventil (2) und dem Niederdruckabschnitt vorhanden ist, um auf einen Druckabfall an der Steueröffnung anzuspre­ chen, um die Strömungsrate von zum Niederdruckabschnitt strömendem Druckfluid zu verringern, wenn der Gegendruck des Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus ansteigt.

5. Servolenkvorrichtung mit einer Hydraulikpumpe für die Versorgung mit Druckfluid, einem Unterstützungskraft-Erzeu­ gungsmechanismus (4), der mit der Pumpe über einen Versor­ gungskanal (50) verbunden ist, um eine Unterstützungskraft abhängig von der Verdrehung des Lenkrades zu erzeugen, wo­ bei der Unterstützungskraft-Erzeugungsmechanismus eine Cha­ rakteristik dahingehend aufweist, daß sein Gegendruck an­ steigt, wenn das Lenkrad verdreht wird, gekennzeichnet durch:

• - eine Dosieröffnung (12), die im Versorgungskanal angeord­ net ist;
• - einen Bypasskanal (51), der mit dem Versorgungskanal auf der stromaufwärtigen Seite der Dosieröffnung verbunden ist, um einen Teil des Druckfluids vom Versorgungskanal zu einem Behälter (18) oder einer Einlaßöffnung der Pumpe umzuleiten;
• - ein Steuerventil (15), das im Bypasskanal angeordnet ist und einen beweglichen Plunger (14) aufweist, auf den eine Vorbelastungseinrichtung (16) in einer Steuerkammer (15) drückt, die mit dem Versorgungskanal über eine Steueröffnung (17) in Verbindung steht, und der abhängig vom Druckunter­ schied an der Dosieröffnung verstellt wird, um die Strö­ mungsrate des durch den Bypasskanal strömenden Druckfluids einzustellen, wodurch die Strömungsrate des dem Unterstüt­ zungskraft-Erzeugungsmechanismus zugeführten Druckfluids im wesentlichen konstant gehalten wird;
• - einen Auslaßkanal (55), der zwischen der Steuerkammer 15 und dem Niederdruckabschnitt angeordnet ist;
• - ein elektromagnetische Auslaßventil (80), das im Aus­ laßkanal angeordnet ist, wobei der Öffnungsquerschnitt des­ selben abhängig vom Fahrzustand eingestellt wird; und
• - ein Auslaßsteuerventil (73), das im Auslaßkanal an einer Position zwischen dem elektromagnetischen Auslaßventil und dem Niederdruckabschnitt angeordnet ist, um auf einen Druck­ abfall in der Steueröffnung anzusprechen, um die Strömungs­ rate des zum Niederdruckabschnitt strömenden Druckfluids zu verringern, wenn der Gegendruck des Unterstützungskraft-Er­ zeugungsmechanismus ansteigt.

6. Servolenkvorrichtung nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterstützungs­ kraft-Erzeugungsmechanismus folgendes aufweist:

• - einen Kraftübertragungszylinder (4) mit einem Kolben (41), der mit einem Lenkgestänge verbunden ist und im Kraftüber­ tragungszylinder aufgenommen ist, um in diesem ein Paar Kam­ mern (4A, 4B) auszubilden; und
• - einen Drehschieber (3), der auf ein Verdrehen des Lenkrads anspricht, um Druckfluid selektiv einer der Kammern zuzufüh­ ren, während die andere der Kammern mit dem Behälter (18) verbunden wird.

7. Servolenkvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Drehschieber (3) folgendes aufweist:

• - einen ersten Steuerabschnitt, der einen ersten Fluidbrücken­ kreis (C1) mit zwei Versorgungspfaden bildet, die an ei­ nen Druckfluid-Einlaßanschluß des Drehschiebers angeschlos­ sen sind, und mit zwei Auslaßpfaden, die an einen Auslaßan­ schluß des Drehschiebers angeschlossen sind, und mit variab­ len Öffnungen (3A-3D), die jeweils in den vier Pfaden an­ geordnet sind, um die Strömungsrate des durch den ersten Fluidbrückenkreis zum Auslaßanschluß strömenden Druckfluids einzustellen; und
• - einen zweiten Steuerabschnitt, der einen zweiten Fluid­ brückenkreis (C2) bildet, mit zwei Versorgungspfaden zum An­ schließen des Druckfluid-Einlaßanschlusses und der Kammern des Zylinders, und mit zwei Auslaßpfaden zum Anschließen der Kammer des Kraftübertragungszylinders und des Auslaßan­ schlusses, und mit variablen Öffnungen (3E-3H), die je­ weils in den vier Pfaden angeordnet sind, um die Strömungs­ rate des zu den Kammern des Kraftübertragungszylinders strö­ menden Druckfluids einzustellen;
• - wobei jede der in den Versorgungspfaden des ersten Steuer­ abschnitts vorhanden variablen Öffnungen vom Typ ist, der bei Mittelstellung offen ist, wobei die Mittelstellung vor­ liegt, wenn sich das Lenkrad in seiner Neutralstellung be­ findet, und jede der in den Versorgungspfaden des zweiten Steuerabschnitts vorhandenen variablen Öffnungen vom Typ ist, der in Mittelstellung geschlossen ist, wobei die Mit­ telstellung vorliegt, wenn sich das Lenkrad in seiner Neu­ tralstellung befindet.