DE69509569T2

DE69509569T2 - Servolenkung

Info

Publication number: DE69509569T2
Application number: DE69509569T
Authority: DE
Inventors: Richard W. Dymond
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2015-02-02
Also published as: EP0667280B1; EP0667280A1; ES2136213T3; BR9500421A; US5452642A; DE69509569D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugservolenkungssystem bzw. Fahrzeugkraftlenkungssystem, und insbesondere bezieht sie sich auf ein hydraulisches Fahrzeugservolenkungssystem, bei welchem der Widerstand gegen eine Betätigung eines Servolenkungssteuerventils mit anwachsender Fahrzeuggeschwindigkeit und Lenkungsbeanspruchung bzw. Lenkungsaufwand anwächst.
Ein bekanntes Drehservolenkungssteuerventil, das im U.S. Patent Nr. 5, 046, 574 gezeigt ist, besitzt ein inneres Ventilglied, das koaxial und drehbar relativ zu einem äußeren Ventilglied oder einer Hülse ist. Zur Bewirkung der Betätigung des Servolenkungsmotors zum Drehen von lenkbaren Fahrzeugrädern wird das innere Ventilglied relativ zum äußeren Ventilglied gedreht. Eine Strömungsmitteldruckreaktionskammer ist vorgesehen, um das Drehmoment zu regulieren, das zur Drehung des inneren Ventilglieds relativ zum äußeren Ventilglied notwendig ist. Der Strömungsmitteldruck in der Reaktionskammer wächst mit dem Anwachsen der Fahrzeuggeschwindigkeit an, um den Widerstand zu erhöhen, der durch den Betreiber des Fahrzeugs zur Drehung des inneren Ventilglieds relativ zum äußeren Ventilglied gefühlt wird.
EP-A-0 302 267 offenbart eine Vorrichtung gemäß des Oberbegriffs der Ansprüche 1 bzw. 13. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß des Oberbegriffs der Ansprüche 1 bzw. 13 charakterisiert durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils der Ansprüche 1 bzw. 13. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Betriebs eines hydraulischen Servolenkungsmotors eines Fahrzeugs vor. Die Vorrichtung weist ein manuell betätigtes hydraulisches, drehbares Richtsteuerventil mit inneren und äußeren, relativ gegeneinander drehbaren Ventilgliedern auf. Die relative Drehung der Ventilglieder sieht eine Strömungs- und Drucksteuerung des hydraulischen Strömungsmittels von der Pumpe zum Lenkungsmotor und seiner Rückkehr zum Reservoir vor.
Eine geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit ist strömungsmittelverbunden mit dem Steuerventil durch eine Leitung, durch welche hydraulisches Strömungsmittel vom Steuerventil zu einem Reservoir zurückgeführt wird. Die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit ist so programmiert, dass sie ansteigend einen Strömungsmittelfluss zum Reservoir einschränkt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und die Lenkungsbeanspruchung erhöht, um den Druck in einer Strömungsmitteldruckkammer zu erhöhen, die das Drehmoment reguliert, das zum Versetzen des inneren Ventilglieds relativ zum äußeren Ventilglied erforderlich ist.
Wenn der Druck in der Strömungsmitteldruckkammer ansteigt, wird der Widerstand gegen eine relative Drehung zwischen dem inneren und äußeren Ventilgliedern erhöht und dem Fahrzeugbetreiber vermittelt sich das Lenken manueller, während er immer noch eine Kraft unterstützte Lenkung besitzt. Im Neutralgang befindet sich das Steuerventil in einem Zustand der offenen Mitte, und hydraulisches Strömungsmittel wird bei einem niedrigen Druck von der Pumpe zum Reservoir zirkuliert. Somit muss die Servolenkungspumpe nicht gegen einen hohen Druck wirken, wenn keine Lenkung vorliegt, und Energie kann eingespart werden.
Ein kraftübertragendes Glied, das drehbar mit dem inneren Ventilglied ist, wird in Richtung des äußeren Ventilglieds durch eine Vorspannfeder mit einer klei nen Federkonstanten und den Strömungsmitteldruck in der Strömungsmitteldruckkammer gedrückt. Das kraftübertragende Glied sieht einen Widerstand gegen eine relative Drehung zwischen den inneren und äußeren Ventilgliedern vor, der anwächst, wenn der Druck in der Strömungsmitteldruckkammer anwächst. Die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit umfasst eine Zumessöffnung, die den Druck in der Strömungsmitteldruckkammer variiert. Ein geschwindigkeitsansprechendes Ventil steuert die Größe der Zumessöffnung als eine Funktion der Lenkungsbeanspruchung und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Zumessöffnung wird offen gehalten, um die Strömungsmitteldruckkammer auf einen Reservoirdruck zu belüften bzw. zu halten, wenn keine Lenkungsbeanspruchung vorliegt oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Die Zumessöffnung ist eingeschränkt oder geschlossen ansprechend auf einen sich erhöhenden hydraulischen Strömungsmitteldruck auf Grund einer Lenkungsbeanspruchung und anwachsender Fahrzeuggeschwindigkeit. Somit muss die Pumpe nicht gegen einen sich erhöhenden Druck in der Strömungsmitteldruckkammer pumpen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst, wenn es keine Lenkungsbeanspruchung bzw. -erfordernis gibt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Das Vorangegangene und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sich dem Fachmann beim Lesen der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlichen, wobei Folgendes gezeigt ist:
Fig. 1A ist eine schematische Ansicht eines Teils eines Fahrzeuglenkkraftverstärkungssystems bzw. Fahrzeugservolenkungssystems und umfasst eine vergrößerte Schnittansicht eines Servolenkungssteuerventils;
Fig. 1B ist eine vergrößerte Schnittansicht einer geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit, die einen weiteren Teil des Fahrzeugservolenkungssystems der Fig. 1A bildet;
Fig. 2 ist ein vergrößerter Teil der geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit der Fig. 1B, und zwar Positionen des Ventils der geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit zeigend.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

In der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugservolenkungssystem bzw. ein Fahrzeuglenkkraftverstärkungssystem 12 (Fig. 1A) zum Drehen lenkbarer Fahrzeugräder (nicht gezeigt) betrieben, und zwar auf die Drehung eines Lenkrades 18 durch den Betreiber eines Fahrzeugs hin. Die Drehung des Lenkrads 18 betätigt ein hydraulisches Servolenkungsrichtsteuerventil 22, um hydraulisches Strömungsmittel von einer motorbetriebenen Pumpe 24 und einer Zuführleitung 26 zu einem von einem Paar von Motorleitungen 28 und 30 anzuschließen. Das Hochdruckströmungsmittel, das von der Zuführleitung 26 durch eine der Motorleitungen 28 oder 30 geleitet wird, bewirkt eine Betätigung bzw. den Betrieb eines Servomotors 31, um die lenkbaren Fahrzeugräder in eine oder eine andere Richtung zu drehen. Simultan wird Strömungsmittel vom Motor 31 zu einem Reservoir 32 durch die andere der Motorleitungen 28 oder 30, das Steuerventil 22, Rückführleitungen 34 und 36 und eine geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit 38 (Fig. 1 B) geleitet.
Die mit A, B und C in Fig. 1A markierten Punkte entsprechen den mit A, B und C in Fig. 1B markierten Punkten. Somit leitet die Rückführleitung 36 Strömungsmittel vom Lenkventil 22 zur geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit 38. Die Rückführleitung 34 leitet Strömungsmittel vom Lenkventil 22 und der geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit 38 zum Reservoir 32. Die Leitung 248 leitet Strömungsmittel von der Pumpe 24 zur geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit 38 und wird in der Folge im Einzelnen beschrieben.
Das Steuerventil 22 (Fig. 1A) umfasst ein inneres Drehventilglied 40 und ein äußeres Drehventilglied oder eine Hülse 42. Das äußere Ventilglied 42 umschließt das innere Ventilglied 40. Das innere Ventilglied 40 und das äußere Ventilglied 42 sind relativ zueinander drehbar, und zwar (a) zueinander und (b) gegen ein Gehäuse 44 um eine gemeinsame Mittelachse 46.
Das innere Ventilglied 40 ist aus einem Teil eines zylindrischen Eingangsgliedes oder Ventilschafts 50 gebildet, welches bzw. welcher mit dem Lenkrad 18 verbunden ist. Lager 52 tragen das innere Ventilglied 40 und den Ventilschaft 50 zur Drehung relativ zum Gehäuse 44. Die Lager 52 halten ebenso die axiale Position des inneren Ventilglieds 40 relativ zum äußeren Ventilglied 42. Es gibt keine Torsionsstange, die die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 miteinander verbindet.
Das äußere Ventilglied 42 ist mit einem Folgeglied 54 durch einen Stift bzw. eine Nadel 56 verbunden. Das Folgeglied 54 ist drehbar im Gehäuse 44 durch Lager 58 und 60 getragen. Das Folgeglied 54 besitzt einen Zahngetriebeteil 64, der in verzahntem Eingriff mit dem gezahnten Teil einer Zahnstange 66 ist. Die Zahnstange 66 ist antriebsmäßig mit dem Servolenkungsmotor 31 und den lenkbaren Fahrzeugrädern verbunden, wie im Stand der Technik bekannt.
Das äußere Ventilglied 42 ist gegen eine Drehung relativ zum Folgeglied 54 durch den Stift bzw. die Nadel 56 fixiert. Das Eingangsglied 50 und das innere Ventilglied 40 können leicht bezüglich zum Folgeglied 54 und dem äußeren Ventilglied 42 gedreht werden. Diese relative Drehung zwischen dem inneren Ventilglied 40 und dem äußeren Ventilglied 42 wird zur Steuerung des Flusses von hydraulischem Strömungsmittel von der Pumpe 24 zum Lenkmotor 31 verwendet.
Die Pumpe 24 ist eine Pumpe mit fester positiver Verdrängung. Das Steuerventil 22 (Fig. 1A) ist von der Bauart mit offener Mitte, demgemäß, wenn sich das Steuerventil 22 in einem anfänglichen oder nicht betätigten neutralen Zustand befindet, d. h., wenn es kein Lenkungserfordernis bzw. eine Lenkbeanspruchung gibt, wird der Strömungsmittelfluss von der Pumpe 24 durch das Steuerventil 22 zu den Rückführleitungen 34 und 36 und zum Reservoir 32 gelenkt. Somit wird das Strömungsmittel bei einem niedrigen Druck durch die Pumpe 24 durch das Ventil 22 und zurück zum Reservoir 32 zirkuliert.
Beim Drehen des Lenkrades 18 und Drehen des Ventilschafts 50 wird das innere Ventilglied 40, wenn es einen ausreichenden Widerstand gegen eine Versetzung der Zahnstange 66 auf Grund eines Reibungseingriffs der Fahrzeugräder mit dem Boden oder der Straßenoberfläche gibt, um die Achse 46 relativ zum äußeren Ventilglied 42 gedreht. Diese relative Drehung bewegt Ventilkanten auf dem inneren Ventilglied 40 relativ zu Ventilkanten auf der Hülse 42, erzeugt auf eine bekannte Art und Weise ein Erfordernis für Strömungsmittel mit höherem Druck von der Pumpe 24 und lenkt das Strömungsmittel unter höherem Druck von der Pumpe 24 zu einer der Motorleitungen 28 oder 30 und lenkt ferner Strömungsmittel von der anderen Motorleitung zum Reservoir 32. Beispielsweise wird die Drehung des inneren Ventilglieds 40 in eine Richtung relativ zum äußeren Ventilglied 42 das Strömungs- bzw. Flussgebiet reduzieren, das die Motorleitung 28 mit dem Reservoir 32 verbindet, und das Strömungsgebiet erhöhen, das die Motorleitung 28 mit der Pumpe 24 verbindet. Die relative Drehung zwischen dem inneren Ventilglied 40 und dem äußeren Ventilglied 42 erhöht ebenso das Strömungsgebiet, das die Motorleitung 30 mit dem Reservoir 32 verbindet, und reduziert das Strömungsgebiet, das die Motorleitung 30 mit der Pumpe 24 verbindet. Das Ergebnis ist ein Strömungsmittel unter höherem Druck, das durch die Pumpe 24 erzeugt wird, welches an die Motorzylinderkammer 72 geleitet wird. Dieses Strömungsmittel unter höherem Druck wird den Kolben 76 nach rechts bewegen, und zwar wie in Fig. 1A gesehen. Wenn sich der Kolben 76 nach rechts bewegt, wird Strömungsmittel von der Kammer 74 durch die Motorleitung 30, das Steuerventil 22, die Rückführleitungen 34 und 36 und die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit 38 zum Reservoir 32 gezwungen.
Beim Betrieb des Servolenkungsmotors 31 dreht die Zahnstange 66, die ebenso die Stange für den Motor 31 ist, das Zahnrad 64 und das Folgeglied 54. Diese Drehung des Folgeglieds 54 dreht das äußere Ventilglied 42 relativ zum inneren Ventilglied 40, das zur Rückführung des Ventils 22 in seine Neutralposition mit offener Mitte tendiert. Beim Betrieb des Motors 31 zum Drehen der lenkbaren Fahrzeugräder in einem Ausmaß, das dem Ausmaß der Drehung des inneren Ventilglieds 40 entspricht, dreht die Rückkopplung der Dreh ung des Folgeglieds 54, die durch die Bewegung der Zahnstange 66 bewirkt wird, das Zahnrad 64 über einen Abstand, der ausreicht, um das äußere Ventilglied 42 zu seiner Anfangsposition relativ zum inneren Ventilglied zu bewegen. Sobald dies auftritt fällt der Strömungsmitteldruck in den Motorzylinderkammern 72 und 74 und gleicht sich an, und der Motor 31 stoppt seinen Betrieb.
Unter Druck stehendes Strömungsmittel von der Pumpe 24 wird zu einer ringförmigen Mittelnut 80 geleitet, die im äußeren Ventilglied 42 ausgebildet ist. Strömungsmittel fließt von der Innenseite des äußeren Ventilglieds 42 durch ein Paar von diametral gegenüberliegenden Durchlässen 82 und 84. Die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 können denselben Aufbau besitzen und miteinander in der gleichen Weise zusammenarbeiten, wie im U.S. Patent Nr. 4, 276, 812 beschrieben, erteilt am 7. Juli 1981 und mit dem Titel "Power Steering Valve and Method of Making Same". Jedoch können die inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 eine unterschiedliche Konstruktion, sofern gewünscht, besitzen.
Das Steuerventil 22 kann von der Bauart eines Ventils mit vier Anschlagpunkten bzw. vom "four land"- Typ sein. Das innere Ventilglied 40 besitzt eine im Allgemeinen quadratische Querschnittskonfiguration mit abgerundeten Ecken, die die vier Ventilanschlagsflächen bilden, die mit den Kanten von vier sich axial erstreckenden Nuten zusammenarbeiten, die an der Innenseite des äußeren Ventilglieds 42 ausgebildet sind, um den Fluss von Strömungsmittel zu und vom Motor 31 zu steuern bzw. zu regeln. Die Enden eines Paares von diametral gegenüberliegenden Nuten an der Innenseite des äußeren Ventilglieds 42 sind strömungsmittelverbunden mit einer ringförmigen äußeren Nut 88, die mit der Motorleitung 28 verbunden ist. Ein zweites Paar von diametral gegenüberliegenden und sich axial erstreckenden Nuten an der Innenseite des äußeren Ventilglieds 42 ist strömungsmittelverbunden mit einer ringförmigen Außennut 90, die im äußeren Ventilglied ausgebildet ist und mit der Motorleitung 30 verbunden ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wächst das zur Betätigung des Steuerventils 22 erforderliche Drehmoment an, wenn die Lenkbeanspruchung und die Fahrzeuggeschwindigkeit anwächst. Bei relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten oder keiner Lenkbeanspruchung erfordert die relative Drehung der inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42 ein relativ kleines Drehmoment zur Betätigung des hydraulischen Hilfsmotors 31, was das Lenkgefühl weniger manuell macht. Bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten und einer höheren Lenkbeanspruchung bewirkt die Steuereinheit 38, dass ein Strömungsmitteldruck auf ein gleitbares, ringförmiges, kraftübertragendes Glied 116 wirkt, das antriebsmäßig mit dem Eingangsglied 50 einer Nockenanordnung 120 und dem äußeren Ventilglied 42 verbunden ist, um ein größeres Drehmoment zu erfordern, um das innere Ventilglied 40 relativ zum äußeren Ventilglied 42 zu drehen, was das Lenkgefühl mehr manuell macht.
Das kraftübertragende Glied oder der Gleiter 116 (Fig. 1A) ist im Servolenkungssteuerventilgehäuse 44 angeordnet. Das kraftübertragende Glied 116 dreht sich um seine Mittelachse 46 mit dem inneren Ventilglied 40 und dem Ventilschaft 50 und ist axial entlang dem Ventilschaft 50 bewegbar.
Das kraftübertragende Glied 116 ist mit dem äußeren Ventilglied 42 über eine Nockenanordnung 120 verbunden. Die Nockenanordnung 120 umfasst eine Vielzahl von nach unten weisenden (wie in Fig. 1A gesehen) Nockenoberflächen 122 an dem kraftübertragenden Glied 116, eine Vielzahl von nach oben weisenden (wie in Fig. 1A gesehen) Nockenoberflächen 124 am äußeren Ventilglied 42 und eine Vielzahl von Kugeln oder sphärischen Nockenelementen 126, die zwischen den Nockenoberflächen 122 und 124 angeordnet sind, bevorzugterweise jeweils vier. Jedoch könnte eine größere oder geringere Anzahl von Nockenelementen 126 und Nockenoberflächen 122 und 124 verwendet werden, sofern gewünscht.
Das kraftübertragende Glied 116 wird axial in Richtung des äußeren Ventilglieds 42 durch eine Feder 130 gezwungen, die zwischen einem Kragen bzw. Bund 232, der mit dem Ventilschaft 50 verbunden ist, und dem gleitbaren kraftübertragenden Glied 116 wirkt. Die durch die Feder 130 auf das kraftübertragende Glied 116 angelegte Kraft zwingt die Nockenoberflächen 122 und 124 gegen gegenüberliegende Seiten der Kugeln 126 und hält und zentriert die Kugeln auf den Nockenoberflächen 122 und 124.
Eine ringförmige obere Oberfläche 142 und eine ringförmige untere Oberfläche 144 des kraftübertragenden Glieds 116 arbeiten mit einer zylindrischen Innenseitenoberfläche 134 des Gehäuses 44 und der zylindrischen Außenoberfläche 135 des Ventilschafts 50 zusammen, um teilweise eine Kammer 98 und eine ringförmige Druckkammer 136 an axial gegenüberliegenden Seiten des kraftübertragenden Gliedes 116 zu definieren. Ein Paar von diametral gegenüberliegenden Öffnungen 94 im inneren Ventilglied 40 erstrecken sich radial nach innen zu einen sich axial erstreckenden Mitteldurchlass im inneren Ventilglied 40, der zur Verbindung des hydraulischen Strömungsmittels zur Kammer 136 durch die Öffnung 138 verwendet wird, die sich radial nach außen von dem sich axial erstreckenden Mitteldurchlass aus erstreckt.
Die Druckkammer 136 ist mit dem Reservoir 32 über die Rückführleitungen 36 und 34 und die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit 38 verbunden. Von der Druckkammer 136 wird das Strömungsmittel zur geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit 38 über die Rückführleitung 36 und von der geschwindigkeitsansprechenden Steuereinheit 38 zum Reservoir 32 über die Rückführleitung 34 geleitet.
Das kraftübertragende Glied 116 besitzt eine im Allgemeinen strömungsmitteldichte Passung mit der Innenseitenoberfläche 134 des Gehäuses 44. Die Kammer 98 ist strömungsmittelverbunden mit dem Reservoir 32 über die Rückführleitung 34. Jegliches Strömungsmittel, das von der Druckkammer 136 in die Kammer 98 leckt, wird somit zurück zum Reservoir 32 geleitet.
Auch wenn das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit der Feder 130 in der Kammer 136 angeordnet gezeigt ist, kann es sein, dass die Feder 130 nicht benötigt wird. Wenn es keine Feder gibt, wird eine Torsionsstange, die die linearen und äußeren Ventilglieder 40 und 42 verbindet, wie im Stand der Technik gut bekannt ist, benötigt, und die Länge des Lenksteuerventilgehäuses 44 kann durch die Reduzierung der axialen Länge der Kammer 136 reduziert werden.
Der Drehung des Ventilschafts 50 und des inneren Ventilglieds 40 relativ zum Gehäuse 44 und zum äußeren Ventilglied 42 wird durch eine Kraft entgegen gewirkt, die mit der axialen Kraft auf das kraftübertragende Glied 116 durch die Feder 130 und die Strömungsmitteldruckkraft, die auf die ringförmige Oberfläche 142 angelegt ist, in Beziehung steht.
Die Kugeln 126 wirken als Antriebsverbindungen zwischen dem kraftübertragenden Glied 116 und dem äußeren Ventilglied 42. Bei einer Drehung des inneren Ventilglieds 40 erzeugen die Nockenoberflächen 122 und 124 im kraftübertragenden Glied 116 und das äußere Ventilglied 42 axiale und tangentiale Kräfte auf die Kugeln 126 bezüglich dem kraftübertragenden Glied 116 und dem äußeren Ventilglied 42. Diese Kräfte übersetzen sich in (a) auf ein zusätzliches Drehmoment in der Lenksäule, das durch den Fahrzeugbetreiber gefühlt wird, und (b) einen Widerstand gegen eine relative Drehung der inneren und äußeren Ventilglieder 40 und 42. Eine relative Drehung zwischen dem inneren Ventilglied 40 und dem äußeren Ventilglied 42 bewirkt, dass die sphärischen Elemente 126 zu einem Rollen auf den Nockenoberflächen 122 und 124 tendieren und daher das kraftübertragende Glied 116 axial weg von einem Ende 146 des äußeren Ventilglieds 42 bewegen. Offensichtlich variiert die Kraft, die zur Bewegung des kraftübertragenden Glieds 116 axial weg vom äußeren Ventilglied 42 erforderlich ist, als eine Funktion der Netz- bzw. Gesamtkraft, die das kraftübertragende Glied 116 in Richtung des äußeren Ventilglieds 42 zwingt. Demgemäß ist, je größer die kraftübertragende Glied 116 gegen die Kugeln 126 pressende Gesamtkraft ist, die Kraft größer, die zur Drehung des Ventilschafts 50 und des inneren Ventilglieds 40 relativ gegen das äußere Ventilglied 42 erforderlich ist.
Die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit 38 (Fig. 1B) spricht auf eine Lenkaktivität und die Fahrzeuggeschwindigkeit an, um den Strömungsmitteldruck in der Kammer 136 zu steuern. Die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit 38 ist strömungsmittelverbunden mit der Kammer 136 im Gehäuse 44 durch die Rückführleitung 36.
Die geschwindigkeitsansprechende Steuereinheit 38 umfasst ein Gehäuse 180, das hydraulisch in Serie zwischen der Rückführleitung 36 und der Rückführleitung 34 verbunden ist. Erste und zweite Steuerventile 182 und 184 im Gehäuse 180 regulieren den Strömungsmitteldruck in der Kammer 136 des Lenksteuerventils 22. Das Ventil 182 leitet Strömungsmittel von der Kammer 136 zur Rückführleitung 34 und zum Reservoir 32. Das Ventil 184 ist ansprechend auf ein elektrisches Signal von einer elektronischen Steuereinheit (ECU = electronic control unit), welches anzeigend für die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist, wie sie von einem Geschwindigkeitssensor (SS = speed sensor) gemessen wird. Das Ventil 184 steuert das Ventil 182.
Das Gehäuse 180 besitzt einen Einlass 186 in Strömungsmittelverbindung mit dem Ventil 182 und der Kammer 136 über die Rückführleitung 36. Das Gehäuse 180 umfasst einen Auslass 188 in Strömungsmittelverbindung mit der Kammer 98, dem Ventil 182 und der Rückführleitung 34. Strömungsmittel von der Kammer 136 fließt durch die Rückführleitung 36 zum Ventilgehäuse 180 und vom Gehäuse 180 zur Rückführleitung 34 und zum Reservoir 32.
Das Ventil 182 umfasst einen Ventilkörper 194 und einen Ventilsitz 196. Wenn der Ventilkörper geöffnet, beabstandet vom Sitz 196 ist, definieren der Ventilkörper und der Sitz eine Zumessöffnung 198. Der Ventilkörper 194 umfasst einen Hauptkörperteil 202, einen Einschub bzw. einen Zwischenteil 204 im Ventilkörper und einen Stift bzw. eine Nadel 206, die fest mit dem Ventilkörper verbunden ist. Der Stift 206 wird in einer Bohrung 210 im Gehäuse 180 aufgenommen und ist dem Strömungsmitteldruck im Durchlassweg 212 ausgesetzt. Der Druck im Durchlassweg 212 zwingt den Stift 206 und daher den Ventilkörper 194 in Richtung des Ventilsitzes 196. Ein ringförmiges Ende eines Stöpsels 216 im Gehäuse 180 definiert den Ventilsitz 196. Der Stöpsel 216 umfasst einen sich axial erstreckenden Durchlass 218 zur Verbindung von Strömungsmittel vom Einlass 186 zur Zumessöffnung 198.
Eine Feder 220, schematisch in Fig. 1B illustriert, die in einer Bohrung 222 im Hauptkörperteil 202 des Ventilkörpers 194 angeordnet ist, zwingt eine Kugel 224 gegen den Einschub bzw. das Zwischenstück 204, um eine axiale Bohrung 225 im Einschub zu blockieren. Die Feder 220 besitzt ein Ende, das mit dem Stift 206 in Eingriff steht, und das andere Ende steht mit der Kugel 224 in Eingriff. Der Einschub 204, die Kugel 224 und die Feder 220 wirken als ein Entlastungsventil, um den maximalen Druck in der Kammer 136 zu begrenzen. Der Hauptkörperteil 202 des Ventilkörpers 194 besitzt sich radial erstreckende Öffnungen 226 zur Verbindung von Strömungsmittel von der Bohrung 222 zum Auslass 188 und zum Reservoir 32.
Das Ventil 184 ist ein elektromagnetbetriebenes Ventil und weist eine Feder 236 auf, die eine Spule 238 nach unten zwingt, wie in Fig. 1B gesehen. Ein Stöpsel 239 ist schraubbar im Gehäuse 180 aufgenommen und besitzt ein Ende, das mit der Feder 236 in Eingriff steht. Die axiale Position des Stöpsels 239 wird eingestellt, um die Last zu variieren, die die Feder 236 auf die Spule 238 anlegt.
Die Spule 238 besitzt eine erste Abflachung bzw. Anstoßfläche 240 zur Steuerung des Flusses von Strömungsmittel von einem Durchlassweg 242 im Gehäuse 180 zum Durchlassweg 212. Die Spule 238 besitzt eine zweite Abflachung bzw. Anstoßfläche 244 zur Steuerung des Flusses von Strömungsmittel vom Durchlassweg 212 zu einem Durchlassweg 246 im Gehäuse 180. Eine Leitung 248 leitet Strömungsmitteldruck, der durch die Pumpe 24 erzeugt wird, ansprechend auf die Lenkanforderung bzw. die Lenkbeanspruchung von der Pumpe zum Durchlassweg 242 und zu einer Zumessöffnung 256 (Fig. 2), die durch die Anstoßfläche 240 und den Durchlassweg 242 definiert ist. Der Durchlassweg 246 leitet Strömungsmittel von einer Zumessöffnung 258, (Fig. 1B), die durch die Anstoßfläche 244 und den Durchlassweg 246 definiert ist, um das Ventil 182 herum und zum Auslass 188 und zum Reservoir 32. Die Zumessöffnung 256 steuert den Fluss von Strömungsmittel von der Pumpe 24 zum Durchlassweg 212. Die Zumessöffnung 258 steuert den Fluss von Strömungsmittel vom Durchlassweg 212 zum Reservoir 32. Demgemäß steuern die Zumessöffnungen 256 und 258 den Druck im Durchlassweg 212 und demgemäß den Druck, der auf den Ventilkörper 194 angelegt ist und die Größe der Zumessöffnung 198.
Ein Elektromagnet 268 des Ventils 184 steuert die Position der Spule 238 als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit. Eine elektronische Steuereinheit ECU kann so programmiert sein, dass sie ein Signal an den Elektromagneten 268 liefer, der die Spule 238 als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit positioniert. Bei Motorleerlauf- und niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten beispielsweise weniger als 15 mph (Meilen pro Stunde), wird der Elektromagnet 268 angeregt, um die Spule 238 gegen die Vorspannung der Feder 236 zu bewegen und die Zumessöffnung 258 völlig zu öffnen und die Zumessöffnung 256 zu schließen, wie in Fig. 1B gesehen. Demgemäß ist der Duchlassweg 212 zum Reservoir 32 geöffnet und ein kleiner Druck wird auf den Ventilkörper 194 ausgeübt. Bei relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten, beispielsweise über 35 mph, wird der Elektromagnet 268 nicht mehr angeregt, was der Feder 236 erlaubt, die Spule 238 nach unten zu bewegen, wie in Fig. 2 ersichtlich, und die Zumessöffnung 256 zu öffnen, während die Zumessöffnung 258 geschlossen oder eingeschränkt wird. Bei mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten, beispielsweise zwischen 15 mph und 35 mph, steuert der Elektromagnet 268 die Größe der Zumessöffnungen 256 und 258. Der Elektromagnet 268 steuert die Größe der Zumessöffnung 256 von einer Zumessöffnung mit kleiner Größe 256 bei Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe 15 mph zu einer Zumessöffnung mit großer Größe 256 bei Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe 35 mph und er steuert die Größe der Zumessöffnung 258 von einer groß bemessenen Zumessöffnung 258 bei Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe 15 mph zu einer klein bemessenen Zumessöffnung 258 bei Fahrzeuggeschwindigkeiten nahe 35 mph, um den Druck im Durchlassweg 212 zu modulieren.
Bei Motorleerlauf und relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten (Fig. 1B) wird der Elektromagnet 268 angeregt, um den Durchlassweg 212 zum Reservoir zu belüften, und der Druck im Durchlassweg 212 ist relativ niedrig. Die Zumessöffnung 168 ist geöffnet und erlaubt dem Strömungsmittel von der Kammer 136 frei zum Reservoir 32 zu fließen. Ein relativ niedriger Strömungsmitteldruck liegt in der Rückführleitung 36 und in der Kammer 136 vor. Bei Motorleerlauf und niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten zwingen die Kraft der Feder 130 und der niedrige Strömungsmitteldruck in der Kammer 136 das kraftübertragende Glied 116 in Richtung der Nockenelemente 126.
Beim Drehen des Lenkrades 18 und des Ventilschafts 50 bei Motorleerlauf und relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten steigt der Druck in der Leitung 248 an. Die Zumessöffnung 256 ist geschlossen und der Strömungsmitteldruck in der Leitung 258 kann nicht gegen den Ventilkörper 194 zum Schließen oder Einschränken der Zumessöffnung 198 wirken, und der niedrige Druck in der Kammer 136 wird beibehalten. Liegt eine Lenkaktivität vor, wird ein Drehmoment zwischen dem Ventilschaft 50 und dem äußeren Ventilglied 42 erzeugt, die Nockenelemente 126 üben eine Kraft auf das kraftübertragende Glied 116 aus. Die resultierende Kraft tendiert zur Bewegung des kraftübertragenden Glieds 116 axial weg vom äußeren Ventilglied 42 gegen die Kraft der Feder 130 und den niedrigen Druck in der Kammer 136. Wenn dies auftritt, wird die Feder 130 komprimiert gegen den Bund bzw. Kragen 232 des Ventilschafts 50.
Bei relativ hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs (Fig. 2) ist der Elektromagnet abgeregt bzw. nicht angeregt, und die Zumessöffnung 256 ist geöffnet, während die Zumessöffnung 258 geschlossen oder eingeschränkt ist. Während eines Lenkmanövers bei relativ hohen Geschwindigkeiten leitet die Pumpe 24 Strömungsmittel durch die Leitung 248 und zum Durchlassweg 212, um einen Strömungsmitteldruck gegen den Ventilkörper 194 anzulegen und die Zumessöffnung 198 zu schließen oder einzuschränken. Somit liegt der Druck in der Kammer 136 bei einem Maximum und es gibt einen maximalen Widerstand gegen eine relative Drehung zwischen dem inneren Ventil glied 40 und dem äußeren Ventilglied 42, und weniger hydraulische Unterstützung wird vorgesehen, und die Lenkung fühlt sich eher manuell an.
Der Maximaldruck in der Kammer 136 ist durch die Feder 220 und die Kugel 224 eingeschränkt, die als ein Entlastungsventil wirken. Ein Druck in der Kammer 136 kann die Vorspannung der Feder 220 überwinden und die Kugel 224 weg vom Ventileinsatz 204 drücken, um den Druck in der Kammer 136 einzuschränken. Somit kann der Maximaldruck in der Kammer 136 verändert werden durch Veränderung der Vorspannkraft der Feder 220, und demgemäß kann der Widerstand gegen die relative Drehung zwischen den inneren und äußeren Ventilgliedern 40 und 42 an spezifische Anforderungen angepasst werden.
Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten und keiner Lenkung leitet die Pumpe 24 Strömungsmittel mit niedrigem Druck zum Durchlassweg 212. Ein niedriger Druck wird auf den Ventilkörper 194 ausgeübt und die Zumessöffnung 198 ist geöffnet. Der Strömungsmitteldruck in der Kammer 136 ist niedrig, und es liegt eine relativ freie Strömung des Strömungsmittels von der Pumpe 24 durch das Steuerventil 22 und zum Reservoir 32 vor.
Dem Fachmann ist klar, dass bestimmte Modifikationen, Veränderungen und Anpassungen in der vorliegenden Erfindung im Rahmen bzw. Umfang der angefügten Ansprüche durchgeführt werden können.

Claims

1. Eine Vorrichtung die folgendes aufweist:

erste und zweite Ventilglieder (40, 42) beweglich bezüglich einander um Strömungsmittel zu einem Fahrzeugservolenkmotor (31) bereitzustellen;

ein Kraftübertragungsglied (116) verbunden mit dem ersten Ventilglied (40) und beweglich zu dem zweiten Ventilglied (42) hin und davon weg um eine Kraft anzulegen um der Bewegung zwischen den ersten und zweiten Ventilgliedern (40, 42) Widerstand entgegenzusetzen;

Mittel zur Definition einer ersten Strömungsmitteldruckkammer (136) zur Aufnahme von Strömungsmittel, wobei der Druck derselben auf das Kraftübertragungsglied (116) einwirkt; und

eine Zumeßöffnung (198) zur Steuerung des Drucks in der ersten Strömungsmitteldruckkammer;

gekennzeichnet durch Mittel zur Veränderung der Größe der Zumeßöffnung (198) als Funktion der relativen Positionen der ersten und zweiten Ventilglieder (40, 42) und der Fahrzeuggeschwindigkeit.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zumeßöffnung (198) Strömungsmittel von der ersten Strömungsmitteldruckkammer (136) zum Reservoir (32) leitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Steuerung der Größe der Zumeßöffnung (198) eine zweite Strömungsmitteldruckkammer (212) und ein Ventil (184) zur Steuerung des Drucks in der zweiten Strömungsmitteldruckkammer (212) aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei ferner eine Strömungsmittelquelle (24) mit den ersten und zweiten Ventilgliedern (40, 42) assoziiert ist, und wobei das Ventil (184) Strömungsmittel von der Strömungsmittelquelle (24) zu der zweiten Strömungsmitteldruckkammer (212) leitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei ferner Mittel vorgesehen sind zur Steuerung der Position des Ventils (184) als einer Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Ventil (184) die zweite Strömungsmitteldruckkammer (212) zum Reservoir (32) belüftet oder entlastet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei ferner Mittel vorgesehen sind zur Steuerung der Position des Ventils (184) als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ferner eine Strömungsmittelquelle (24) assoziiert mit den ersten und zweiten Ventilgliedern (40, 42) vorgesehen ist, und wobei das Ventil (184) Strömungsmittel von dieser Strömungsmittelquelle (24) zu der zweiten Strömungsmitteldruckkammer (212) leitet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Ventil (184) einen Kolben (238) aufweist mit ersten und zweiten Stegen (244, 240) und einem Gehäuse (180), wobei der erste Steg (244) des Gehäuses (180) eine erste variable Zumeßöffnung (258) definiert zum Leiten von Strömungsmittel von der zweiten Strömungsmitteldruckkammer (212) zum Reservoir (32), und wobei ferner der zweite Steg (240) eine zweite variable Zumeßöffnung (256) definiert, und zwar zum Leiten von Strömungsmittel von der Strömungsmittelquelle (24) zu der zweiten Strömungsmitteldruckkammer (212).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Mittel zur Steuerung der Position des Ventils (184) Mittel aufweisen zur Vergrößerung der Größe der ersten variablen Zumeßöffnung (258) des Ventils (184) wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, und Mittel zum Verringern der Größe der zweiten variablen Zumeßöffnung (256) des Ventils (184) wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zumeßöffnung (198) durch einen Ventilkörper (194) und einen Sitz (196) definiert ist, und wobei die Mittel zur Steuerung der Größe der Zumeßöffnung (198) Mittel aufweisen zur Bewegung des Ventilkörpers (194) zu dem Sitz (196) hin, wenn die ersten und zweiten Ventilglieder (40, 42) sich relativ zueinander bewegen und die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Ventilkörper (194) ein Entlastungsventil (204, 224, 220) aufweist, um den Druck in der ersten Strömungsmitteldruckkammer (136) zu begrenzen.

13. Eine Vorrichtung die folgendes aufweist:

erste und zweite Ventilglieder (40, 42) beweglich relativ zueinander um Strömungsmittel zu einem Fahrzeugservolenkmotor (31) zu leiten;

ein Kraftübertragungsglied (116) verbunden mit dem ersten Ventilglied (40) und beweglich zu dem zweiten Ventilglied (42) hin und davon weg um eine Kraft anzulegen um der Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten Ventilgliedern (40, 42) Widerstand entgegenzusetzen;

Mittel zur Definition einer Strömungsmitteldruckkammer (136) zur Aufnahme von Strömungsmittel, wobei der Druck derselben auf das Kraftübertragungsglied (116) wirkt;

ein Ventil (182) zum Steuern des Drucks in der Strömungsmitteldruckkammer (136), wobei das Ventil (182) Mittel aufweist zum Anlegen einer Kraft um das Ventil (182) zu einer geschlossenen Position hin zu drücken; und

Mittel zum Verändern der Kraft die an das Ventil (182) angelegt ist, um das Ventil zu der geschlossenen Position hin zu drücken, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Kraft angelegt an das Ventil (182) das Ventil (182) zu der geschlossenen Position hin drücken, und zwar als einer Funktion der relativen Positionen der ersten und zweiten Ventilglieder (40, 42) und der Fahrzeuggeschwindigkeit.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Ventil (182) Strömungsmittel von der Strömungsmitteldruckkammer (136) zum Reservoir (32) leitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Ventil (182) eine Druckkammer (212) aufweist, um das Ventil (182) in die geschlossene Position zu drücken.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ferner eine Strömungsmittelquelle (24) mit den ersten und zweiten Ventilgliedern (40, 42) assoziiert ist, eine variable Zumeßöffnung (256) vorgesehen ist um Strömungsmittel von der Strömungsmittelquelle (24) zu der Druckkammer (212) des Ventils (182) zu leiten, um das Ventil (182) zur geschlossenen Position hin zu drücken, wobei schließlich Mittel vorgesehen sind zur Veränderung der Größe der variablen Zumeßöffnung (256) als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Mittel zur Veränderung der Größe der variablen Zumeßöffnung (256) die Größe der variablen Zumeßöffnung (256) vergrößern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei ferner eine erste variable Zumeßöffnung (258) vorgesehen ist zum Belüften oder Ablassen der Druckkammer (212) des Ventils (182) um zu verhindern, daß sich das Ventil (182) zur geschlossenen Position hin bewegt, und ferner mit Mitteln zur Veränderung der Größe der ersten variablen Zumeßöffnung (258) als einer Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei ferner eine Strömungsmittelquelle (24) mit den ersten und zweiten Ventilgliedern (40, 42) assoziiert ist, wobei ferner eine zweite variable Zumeßöffnung (256) zum Leiten von Strömungsmittel von der Strömungsmittelquelle (24) zu der Druckkammer (212) des Ventils (182) vorgesehen ist, um das Ventil (182) zur geschlossenen Position hin zu drücken, wobei schließlich Mittel vorgesehen sind um die Größe der zweiten variablen Zumeßöffnung (256) als einer Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit zu verändern.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Mittel zur Veränderung der Größe der ersten variablen Zumeßöffnung (258) die Größe der ersten variablen Zumeßöffnung (258) verringern wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, und wobei die Mittel zur Veränderung der Größe der zweiten variablen Zumeßöffnung (256) die Größe der zweiten variablen Zumeßöffnung (256) vergrößern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Mittel zur Veränderung des Drucks in der Druckkammer (212) des Ventils (182) ein Gehäuse (180) aufweisen, wobei die erste variable Zumeßöffnung (258) durch einen ersten Steg (244) an einem Kolben (238) und das Gehäuse (180) definiert ist, und wobei die zweite variable Zumeßöffnung (256) durch einen zweiten Steg (240) an dem Kolben (238) und dem Gehäuse (180) definiert ist, und wobei der Kolben (238) durch einen Elektromagneten (268) bewegt wird, und zwar ansprechend auf Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei das Ventil (182) zum Leiten von Strömungsmittel von der Strömungsmitteldruckkammer (136) einen Sitz (196) und einen Ventilkörper (194) aufweist und wobei der Druck in der Druckkammer (112) des Ventils (182) den Ventilkörper (194) zu dem Sitz (196) hin drückt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Ventilkörper (194) ein Entlastungsventil (204, 224, 220) aufweist, und zwar zur Begrenzung des Drucks in der Strömungsmitteldruckkammer (136).