DE3744319A1

DE3744319A1 - Variables servolenksystem

Info

Publication number: DE3744319A1
Application number: DE19873744319
Authority: DE
Inventors: Koh Uchida; Takashi Kurihara
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: US4958695A; JPS63166658A; DE3744319C2

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.

Zum Beispiel 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 Strömungsventil 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 de 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, ein Hydraulikfluidsystem für ein variables Servolenksystem zu schaffen, das ein Ventil mit Ventilnuten enthalten kann, die leicht herzustellen sind.

Erfindungsgemäß besitzt das variable Servolenksystem ein Steuerventil mit Ventilelementen, die relativ zueinander in Abhängigkeit von einer bestimmten Variablen (d. h. von einem Lenkdrehmoment) verlagerbar sind, um zwischen sich zwei parallele Fluidströmungswege zu begrenzen, die sich zwischen einer Fluidquelle und einem Fluidreservoir erstrecken, um eine Druckdifferenz in einem Kraftzylinder zu schaffen, wobei das Steuerventil einen Bypasspfad aufweist, der mit einer variablen Strömungsdrosselstelle versehen ist, die eine variable Drosselfläche aufweist, in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variablen und ein von außen gesteuertes variables Strömungsdrosselventil vorgesehen ist, das eine Drosselfläche aufweist, die in Abhängigkeit von einer zweiten vorgegebenen Variablen veränderlich ist, wobei die zweite Variable von der ersten Variablen verschieden ist.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein Steuerventil zwei relativ zueinander verlagerbare Ventilelemente, ein Innenventil und eine Ventilhülse mit einer Bohrung zur Aufnahme des Innenventiles, wobei die Ventilhülse eine Innenwandung aufweist, die mit einem Satz von drei sich in Längsrichtung erstreckenden Innennuten versehen ist, die voneinander durch Stege distanziert sind, wobei das Innenventil eine Außenwandung besitzt, die mit einem Satz von zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Hauptnuten versehen ist, die den Stegen der Ventilhülse jeweils gegenüberliegen, wobei jede der Hauptnuten die benachbarten zwei Innennuten überdeckt wenn das Innenventil in einer zentralen Ruhestellung in bezug auf die Ventilhülse ist.

Das Innenventil weist einen Satz von zwei Hilfsnuten auf, von denen jede einer der Hauptnuten zugeordnet ist, wobei die zwei Hilfsnuten zwei unterschiedliche Innennuten überbrücken, wenn das Innenventil sich in einer zentralen Ruhestellung befindet.

Jede der beiden Hilfsnuten und die überbrückende Hauptnut bilden die veränderliche Strömungsdrosselstelle des Bypass-Pfades. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung wird auch auf die Patentanmeldungen EP-A-O 2 45 794 und DE-A 37 33 102, angemeldet 30. September 1987 hingewiesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. In diesem zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2(a) und 2(b) Diagramme, die zeigen, wie die Drosselflächen der variablen Strömungsdrosselstellen über einem Lenkeingangsdrehmoment (T) variabel sind,

Fig. 2(c) ein Diagramm, das zeigt, wie die Drosselfläche der variablen Strömungsdrosselstelle in Abhängigkeit vom Lenkdrehmoment (T) variiert,

Fig. 2(d) ein Diagramm, das zeigt, wie die Drosselfläche der vorn außen gesteuerten variablen Strömungsdrosselventile in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert,

Fig. 3 ein Drehsteuerventil im Teilschnitt,

Fig. 4 eine Ansicht einer Ventilhülse mit einem Innenventil,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Innenventils,

Fig. 6 ein Blockschaltbild unter Einschluß von Schnittdarstellungen entlang der Linie A-A und B-B in Fig. 3,

Fig. 7 ein Diagramm entwickelt nach einem Längsschnitt X-X in Fig. 4,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D nach Fig. 7,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung entlang der Linie E-E in Fig. 7,

Fig. 10 ein Diagramm, das die Kraftunterstützung über den Lenkdrehmoment Kurven für niedrige und hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten zeigt,

Fig. 11 eine Schnittdarstellung eines Schiebersteuerventiles,

Fig. 12 eine Schnittdarstellung entlang der Linie F-F nach Fig. 11,

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 14 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung und

Fig. 16 ein Blockschaltbild nach einer weiteren Modifikation des ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Fluidkreises, der eine Ölpumpe 10 als Hydraulikfluidquelle, einen Behälter 11 als Fluidreservoir und ein Steuerventil 13 enthält, welches einen Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 mit offener Mitte verkörpert. Außerdem sind schematisch ein Lenkrad 15, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 und eine Steuereinheit U dargestellt.

In herkömmlicher Weise umfaßt der Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 zwei parallele Strömungswege L ₂-L ₃ und L ₁-L ₄, die sich zwischen einem Pumpfluid-Zuführungsanschluß C _A ₁ und einem Fluidrückführungsanschluß C _A ₂ erstrecken. Der Strömungspfad L ₂-L ₃ hat eine Zylinderverbindungsausschluß C _B ₂, verbunden mit einer Zylinderkammer 12 R eines Kraftzylinders 12, während der andere Strömungspfad L ₁-L ₄ eine Zylinderverbindungsausschluß C _B ₁ aufweist, der mit einer Zylinderkammer 12 R des Kraftzylinders 12 verbunden ist. In dem stromaufseitigen Abschnitt L ₂ und dem stromabseitigen Abschnitt 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 Abschnitt L ₄ des anderen Strömungsweges L ₁-L ₄ zwei variable Strömungsdrosselstellen 1 L und 2 R vorgesehen. Diese variablen Strömungsdrosselstellen 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 seiner mittleren Ruhelage befindet, geöffnet sind, um eine uneingeschränkte parallele Fluidströmung zwischen dem Fluidzuführungsausschluß C _A ₁ und dem Fluidrückführungsausschluß C _A ₂ zu schaffen. Ein Drehen des Lenkrades 15 im Uhrzeigersinn aus der mittleren Ruhestellung heraus veranlaßt die variablen Strömungsdrosselstellen 1 R und 2 R ihre Öffnungsquerschnitte 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 veranlaßt die variablen Strömungsdrosselstellen 1 L und 2 L ihre Öffnungsquerschnitte zu verringern, wenn das Lenkdrehmoment 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, zweigt ein Bypasspfad L ₅ an dem Zylinderverbindungsausschluß C _B ₂ ab und führt zu dem Behälter 11. In gleicher Weise und um die Fluidströmung entlang des Strömungsweges L ₁-L ₄ zu variieren, ist ein Bypasspfad L ₆ vorgesehen, der am Zylinderverbindungsanschluß C _B ₁ abzweigt und zu dem Behälter 11 führt. Somit erstrecken sich die Bypasspfade L ₅ und L ₆ jeweils parallel zu den veränderlichen Strömungsdrosselstellen 2 L und 2 R. Die Bypasspfade L ₅ und L ₆ enthalten jeweils variable Strömungsdrosselstellen 3 L und 3 R. In Reihe zu den variablen Strömungsdrosselstellen 3 L und 3 R sind jeweils von außen gesteuerte variable Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B vorgesehen, die durch die Steuereinheit U gesteuert sind. Die veränderlichen Strömungsdrosselstellen 3 L und 3 R sind betrieblich mit dem Lenkrad 15 derart verbunden, daß sie geöffnet sind, wenn sich das Lenkrad 15 in seiner mittleren Ruhelage befindet.

Wenn das Lenkrad 15 im Uhrzeigersinn aus einer zentralen Ruhelage heraus gedreht wird, veranlaßt dies die veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 R ihren Öffnungsquerschnitt zu verringern wenn das Lenkdrehmoment zunimmt, wobei die andere variable Strömungsdrosselstelle 3 L offengehalten ist. Wenn das Lenkrad 15 im Gegenuhrzeigersinn aus seiner mittleren Ruhelage heraus gedreht wird, veranlaßt dies die variable Strömungsöffnung 3 L ihre Öffnungsfläche zu verringern wenn das Lenkdrehmoment zunimmt, wobei die andere variable Strömungsdrosselstelle 3 R offengehalten ist.

Fig. 2(a) zeigt, wie der Öffnungsquerschnitt A ₁ der veränderlichen Strömungsdrosselstelle 1 R oder 1 L abnimmt, wenn das Lenkdrehmoment T zunimmt. Fig. 2(b) zeigt, wie die Öffnungsfläche A ₂ der variablen Strömungsdrosselstelle 2 R oder 2 L abnimmt, wenn das Lenkdrehmoment T zunimmt.

Fig. 2(c) zeigt, wie die Öffnungsfläche A ₃ der variablen Strömungsdrosselstelle 3 R oder 3 L abnimmt, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt. Schließlich zeigt Fig. 2(d), wie die Öffnungsfläche A ₄ des von außen gesteuerten variablen Strömungsdrosselventiles 4 A und 4 B zunimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt. Auf die Veränderungscharakteristiken, die in den Fig. 2(a), 2(b), 2(c) und 2(d) dargestellt sind, wird weiter unten noch zurückgegriffen.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 bis 9 ist in diesen ein Drehsteuerventil 20 erläutert, in dem der Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 angewandt wird.

Das Drehventil 20 umfaßt ein Ventilgehäuse 21 mit einer kreisförmigen Öffnung 21 a, die eine Ventilhülse 22 aufnimmt, verbunden mit einem Ritzel, das zum Eingriff mit einer Lenkgetriebezahnstange vorgesehen ist, die ihrerseits mit den Lenkgetriebeverbindungen für die lenkbaren Räder des Fahrzeuges verbunden ist. In der Ventilhülse 22 ist ein Innenventil 23 angeordnet. Das Innenventil 23 besitzt einstückig eine Lenkdrehmoment-Eingangswelle 23 a, die außen verkeilt ist und besitzt eine Mittelöffnung 23 b, die einen Torsionsstab 24 aufnimmt, dessen rechtes Ende mit der Lenkdrehmoment-Eingangswelle 23 a eine Zapfenverbindung besitzt. Das linke Ende des Drehstabes 24 ist mit dem Ritzel verbunden.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Ventilhülse 22 mit dem darin aufgenommenen Innenventil 23 und Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Innenventiles 23.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3 und einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 3, die schematisch in einem Fluidkreis mit der Pumpe 10, dem Fluidbehälter 11 und dem Kraftzylinder 12 liegen.

Bezugnehmend insbesondere auf Fig. 6 sind in der zylindrischen Innenwandung der Ventilhülse 22 sechs sich in Längsrichtung erstreckende innere Blindnuten C ₁, C ₂, C ₃, C ₄, C ₅ und C ₆ ausgebildet, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und durch Stege getrennt sind. Sie sind wechselweise mit der Pumpe 10 und dem Fluidbehälter 11 verbunden, es sind nämlich die inneren Nuten C ₁, C ₃ und C ₅ mit der Pumpe 10 verbunden und die anderen drei inneren Nuten C ₂, C ₄ und C ₆ sind mit dem Fluidbehälter 11 über radiale Rückführkanäle D ₁, D ₂ und D ₃ jeweils verbunden.

In der äußeren Umfangswandung des Innenventiles 23 sind sechs sich in Längsrichtung erstreckende, blindendende Hauptnuten E ₁, E ₂, E ₃, E ₄, E ₅ und E ₆ vorgesehen, die jeweils einem Steg gegenüberliegen, der die benachbarten inneren Nuten der Ventilhülse 22 voneinander trennt. Von ihnen sind die drei Hauptnuten E ₁, E ₃ und E ₅ Anschlußöffnungen zugewandt, die sich in den gegenüberliegenden Stegen der Ventilhülse 22 öffnen, wobei die Anschlußöffnungen mit der linken Kammer 12 L des Kraftzylinders 12 verbunden sind, während die anderen drei Hauptnuten E ₂, E ₄ und E ₆ Anschlußöffnungen zugewandt sind, die sich in den gegenüberliegenden Stegen der Ventilhülse 22 öffnen und die mit der rechten Kammer 12 R des Kraftzylinders 12 verbunden sind. In der mittleren Ruheposition, die in Fig. 6 gezeigt ist, überbrückt die Hauptnut E ₁ die benachbarten inneren Nuten C ₁ und C ₂, die Hauptnut E ₂ überbrückt die benachbarten inneren Nuten C ₃ und C ₂, die Hauptnut E ₃ überbrückt die benachbarten inneren Nuten C ₃ und C ₄, die Hauptnut E ₄ überbrückt die inneren Nuten C ₅ und C ₄ und die Hauptnut E ₆ überbrückt die inneren Nuten C ₁ und C ₆, um auf diese Weise eine uneingeschränkte, ausgeglichene Fluidströmung zwischen den inneren Fluideinlaßnuten C ₁, C ₃ und C ₅ und den radialen Rückführkanälen D ₁, D ₂ und D ₃, die durch das Innenventil 23 gebohrt sind, zu gewährleisten. Die radialen Kanäle D ₁, D ₂ und D ₃ kommunizieren mit der Mittelöffnung 23 b, die über Radialbohrungen 23 c, die sich durch das Innenventil 23 und die Anschlußöffnungen C _A ₂ erstrecken, mit dem Fluidsammelbehälter 11 verbunden ist (siehe Fig. 3).

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die drei Hauptnuten E ₁, E ₃ und E ₅ in Umfangsrichtung ausgerichtet und nahe eines axialen Endes des Innenventiles 23 angeordnet, während die anderen drei Hauptnuten E ₂, E ₄ und E ₆, die ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt axial ausgerichtet sind nahe des gegenüberliegenden axialen Endes des Innenventiles 23 angeordnet. In der äußeren Umfangswandung des Innenventiles 23 sind ebenfalls sich in Längsrichtung erstreckende Hilfsnuten F ₁, F ₂, F ₃, F ₄, F ₅ und F ₆ ausgenommen. Von diesen sind die drei Hilfsnuten F ₁, F ₃ und F ₅ axial von den Hauptnuten E ₁, E ₃ und E ₅ getrennt und nahe des gegenüberliegenden Endes des Innenventiles 23 angeordnet. Die anderen drei Hilfsnuten F ₂, F ₄ und F ₆ sind axial von den Hauptnuten E ₂, E ₄ und E ₆ getrennt und nahe des einen Endes des Innenventiles angeordnet. In der mittleren Ruhelage, die in Fig. 6 gezeigt ist, liegt die Hilfsnut F ₁ gegenüber dem Steg, der die inneren Nuten C ₁ und C ₂ der Ventilhülse 22 voneinander trennt und öffnet sich zur inneren Nut C ₂, die Hilfsnut F ₃ liegt dem Steg gegenüber, der die innere Nut C ₃ und C ₄ voneinander trennt und öffnet sich zur inneren Nut C ₄ und die Hilfsnut F ₅ liegt dem Steg gegenüber, der die inneren Nuten C ₅ und C ₆ voneinander trennt und öffnet sich zur inneren Nut C ₆. DiesE Hilfsnuten F ₁, F ₃ und F ₅ öffnen sich jeweils während der normalen Betätigung des Drehsteuerventiles 20 nicht zu den inneren Nuten C ₁, C ₃ und C ₅. Sie sind stets Anschlußöffnungen zugewandt, die sich in den gegenüberliegenden Stegen der Ventilhülse 22 öffnen und über diese Anschlußöffnungen und die zugehörigen Leitungen sind sie mit den Hauptnuten E ₁, E ₃ und E ₅ unter der Steuerung des von außen steuerbaren variablen Strömungsdrosselventiles A verbindbar.

In vergleichbarer Weise liegt in der mittleren Ruhelage die Hilfsnut F ₂ dem Steg gegenüber, der die inneren Nuten C ₂ und C ₃ der Ventilhülse 22 voneinander trennt und öffnet sich zu der inneren Nut C ₂, die Hilfsnut F ₄ liegt dem Steg gegenüber, der die inneren Nuten C ₄ und C ₅ voneinander trennt und öffnet sich zu der inneren Nut C ₄ und die Hilfsnut F ₆ liegt dem Steg gegenüber, der die inneren Nuten C ₆ und C ₁ voneinander trennt und öffnet sich zu der inneren Nut C ₆. Während eines normalen Betriebes des Drehsteuerventiles 20 öffnen sich diese Hilfsnuten F ₂, F ₄ und F ₆ nicht zu den inneren Nuten C ₃, C ₅ und C ₁. Sie liegen stets Anschlußöffnungen gegenüber, die sich in den gegenüberliegenden Stegen der Ventilhülse 22 öffnen und sich über diese Anschlußöffnungen und die zugehörigen Leitungen unter der Steuerung durch das von außen steuerbare variable Strömungsdrosselventil 4 B mit den Hauptnuten E ₂, E ₄ und E ₆ verbindbar.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 3 wird der Aufbau der von außen gesteuerten variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B erläutert. Das Ventilgehäuse 21 besitzt eine Bohrung 27, die einen Schieber 28 mit drei Stegen 28 a, 28 b und 28 c aufnimmt. Die Bohrung 27 weist zwei axial voneinander getrennte Ringnuten 31 und 42 auf. Ein Ende der Bohrung 27 ist abgedichtet durch einen Endstopfen 29 verschlossen und eine Rückstellfeder 30 ist zwischen dem Endstopfen 29 und dem benachbarten axialen Ende des Steges 28 c wirksam. Der Schieber 28 wird durch einen Kolben 26 belastet, der von einer Zylinderspule 25 umgeben ist, um sich in Fig. 3 entgegen der Wirkung der Feder 30 nach rechts zu bewegen. In der gezeigten Federlage bedeckt der Steg 28 c die Ringnut 31 und der Steg 28 b bedeckt die andere Ringnut 32.

Die normalerweise abgedeckte Ringnut 31 ist mit einem stets unverschlossenen Anschluß 33 versehen, während die normalerweise abgedeckte Ringnut 32 mit einem stets unverschlossenen Anschluß 34 zusammenwirkt. Zu den stets unverschlossenen Anschlußöffnungen 33 führt ein radialer Kanal 40, der mit den Hauptnuten E ₁, E ₃ und E ₅ kommuniziert, um von diesen Fluid aufzunehmen. Zu der normalerweise stets abgedeckten Ringnut 31 führt ein Kanal 41, der mit den Hilfsnuten F ₁, F ₃ und F ₅ kommunizierend verbunden ist. Zu der stets unverschlossenen Anschlußöffnung 34 führt ein Radialkanal 42, der mit den Hauptnuten E ₂, E ₄ und E ₆ kommuniziert, um von diesen Fluid aufzunehmen. Zu der normalerweise verschlossenen Ringnut 42 führt ein Kanal 41, der mit den Hilfsnuten F ₁, F ₃ und F ₅ kommuniziert. Wenn die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, veranlaßt die Zylinderspule 25 unter der Steuerung durch die Steuereinheit U den Kolben 26 den Schieber 28 in Fig. 3 nach rechts entgegen der Wirkung der Feder 30 zu verschieben.

Diese Bewegung des Schiebers 28 nach rechts veranlaßt die Stege 28 b und 28 c allmählich die Anschlußöffnungen 40 und 31 freizugeben und hierdurch eine Fluidströmungsverbindung von dem Radialkanal 42 zu dem Kanal 43 und eine Fluidströmungsverbindung von dem Radialkanal 40 zu dem Kanal 41 herzustellen. Auf diese Weise wirkt die Innenkante des Steges 28 mit der Ringnut 31 zusammen, um ein variables Strömungsdrosselventil 4 A zu bilden, während die Innenkante des Steges 28 b mit der Ringnut 42 zusammenwirkt, um das variable Strömungsdrosselventil 4 B zu bilden.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 6 wird nachfolgend erläutert, wie die variablen Strömungsdrosselstellen 1 R, 1 L, 2 L und 2 R in dem Drehsteuerventil 20 ausgebildet sind. In diesem Drehsteuerventil oder Drehventil 20 sind drei Sätze solcher variabler Strömungsdrosselstellen ausgebildet. Im einzelnen sind drei variable Strömungsdrosselstellen 1 R zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₁ und der inneren Nut C ₁, zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₃ und der inneren Nut C ₃ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₅ und der inneren Nut C ₅ gebildet. Drei veränderliche Strömungsdrosselstellen 1 L sind zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₂ und der inneren Nut C ₃, zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₄ und der inneren Nut C ₅ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₆ und der inneren Nut C ₅ ausgebildet. Die drei variablen Strömungsdrosselstellen 2 R sind zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₂ und der inneren Nut C ₂, zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₄ und der inneren Nut C ₄ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₆ und der inneren Nut C ₆ gebildet. Die drei variablen Strömungsdrosselstellen 2 L sind zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₁ und der inneren Nut C ₂ zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₃ und der inneren Nut C ₄ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut E ₅ und der inneren Nut C ₆ gebildet. Es ist deutlich, daß N-Sätze paralleler Strömungswege L ₂-L ₃ und L ₁-L ₄ mit der Anzahl von 2 N sich in Längsrichtung erstreckender inneren Nuten, ausgebildet in der zylindrischen Innenwandung der Ventilhülse 22 und einer Anzahl von 2 N sich in Längsrichtung erstreckender Hauptnuten ausgebildet sind.

Für eine Veränderung der Ventilwirkung sind sechs sich in Längsrichtung erstreckende Hilfsnuten F ₁ bis F ₆ ausgebildet, von denen jede eine Kante aufweist, die mit einer benachbarten Kante der inneren Nuten C ₂, C ₄ und C ₆ zusammenwirkt, um drei Sätze variabler Strömungsdrosselstellen 3 R und 3 L zu bilden. Im einzelnen sind die drei variablen Strömungsdrosselstellen 3 R zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut F ₂ und der inneren Nut C ₂, zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut F ₄ und der inneren Nut C ₄ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut F ₆ und der inneren Nut C ₆ ausgebildet. Die drei variablen Strömungsdrosselstellen 3 L sind zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut F ₁ und der inneren Nut C ₂, zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut F ₃ und der inneren Nut C ₄ und zwischen den zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut F ₅ und der inneren Nut C ₆ ausgebildet.

Es ist nun deutlich, daß die drei Sätze variabler Strömungsdrosselstellen 3 R und 3 L, die für eine Modulation der Ventilcharakteristik erforderlich sind durch sechs Hilfsnuten gebildet werden, die in der Außenumfangswandung des Innenventiles 23 ausgebildet sind, ohne daß sich die Anzahl der inneren Nuten, die in der Innenwandung der Ventilhülse 22 ausgebildet ist, erhöht. Offensichtlich beträgt die Anzahl der Hilfsnuten, die in der Außenumfangswandung des Innenventiles 23 ausgebildet sind 2 N wenn N-Sätze von Bypasskanälen erforderlich sind.

Bezugnehmend auf die Fig. 7, 8 und 9 zeigt Fig. 7 ein Diagramm, entwickelt nach einem Längsschnitt X-X in Fig. 4, das durch Vollinien die inneren Nuten C ₁ bis C ₆, ausgebildet in der Innenwandung der Ventilhülse 22 in bezug zu den Hauptnuten E ₁ bis E ₆ und den Hilfsnuten F ₁ bis F ₆ zeigt, die in der Außenumfangswandung des Innenventiles 23 ausgebildet sind. Fig. 8 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D nach Fig. 7 und Fig. 9 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie E-E nach Fig. 7.

In den Fig. 7 und 8 ist das Drehventil 20 in seiner mittleren neutralen Stellung gezeigt. In diesem Zustand wird unter der Annahme, daß beide von außen gesteuerten, variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B vollständig geschlossen sind wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich Null oder im wesentlichen Null ist, Fluid unter Druck von der Pumpe 10 gleichmäßig durch die Strömungsdrosselstellen 1 R und 2 L in die eine Richtung und durch die variablen Drosselstellen 1 L und 2 R in die entgegengesetzte Richtung aufgeteilt. Der Druckabfall im Bereich der Drosselstellen, der durch diese verursacht wird, ist in diesem Zustand im wesentlichen Null. Das Drehventil 20 hat somit keine Wirkung auf den Kraftzylinder 12 und ist somit ohne Einfluß auf das Lenksystem.

In der mittleren Ruhelage wird unter der Annahme, daß beide von außen gesteuerten variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B vollständig geöffnet sind, um den maximalen Öffnungsquerschnitt während des Betriebes des Fahrzeuges mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit (siehe Fig. 2(d)) zu gewährleisten, Fluid unter Druck, das durch die variable Strömungsdrosselstelle 1 R hindurchgeströmt ist, durch die variable Strömungsdrosselstelle 2 L in die eine Richtung und durch das Drosselventil 4 A und die variable Strömungsdrosselstelle 3 L in die entgegengesetzte Richtung geteilt während das unter Druck stehende Fluid, das durch die variable Strömungsdrosselstelle 1 L hindurchgeströmt ist, durch die variable Drosselstelle 2 R in die eine Richtung und durch das Drosselventil 4 B und die variable Strömungsdrosselstelle 3 R in die entgegengesetzte Richtung aufgeteilt wird. In diesem Zustand hat das Drehventil 20 keinen Einfluß auf den Kraftzylinder 12 und somit keine Wirksamkeit auf das Lenksystem.

Während eines Fahrbetriebes des Fahrzeuges mit mittleren Geschwindigkeiten variieren die Querschnittsflächen der variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B im Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, und die Fluidströmung, die einen Bypass zu den veränderlichen Strömungsdrosselstellen zu L oder zu R bildet nimmt mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zu. Dies führt jedoch nicht zu irgendeiner Druckdifferenz in den beiden Zylinderkammern 12 L oder 12 R des Kraftzylinders 12, und hat so keine Wirkung auf das Lenksystem.

Bei einer Drehung des Lenkrades 15 bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von Null oder nahe Null findet entsprechend eine relative Verschiebung des Innenventiles 23 in bezug auf die Ventilhülse 22 statt. Im Falle einer Verlagerung der Innenhülse 23 in Fig. 6 im Uhrzeigersinn, d. h. in Richtung des Bodens in Fig. 8 wirken die veränderlichen Strömungsdrosselstellen 1 R und 2 R eine Drosselung des Fluidpfades und induzieren einen Druckabfall, der seinerseits zu einem Druckanstieg in der rechten Zylinderkammer 12 R des Kraftzylinders 12 führt. Die variable Strömungsdrosselstelle 2 L öffnet gleichzeitig proportional und somit ist die linke Zylinderkammer 12 L im wesentlichen in direkter Verbindung mit dem Fluidsammelbehälter 11. Somit wird zwischen der rechten und linken Zylinderkammer 12 R und 12 L ein Druckdifferential erzeugt, der die Stange des Kraftzylinders 12 veranlaßt, sich in Fig. 6 nach links zu verschieben. Die variable Strömungsdrosselstelle 3 R bewirkte gleichzeitig eine Drosselung des Strömungsweges, da aber das Drosselventil 4 B geschlossen ist wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei Null oder im wesentlichen Null ist, hat die Drosselung, die durch die variable Strömungsdrosselstelle 3 R ausgeführt wird, keine Wirkung auf die Erzeugung einer Druckdifferenz. Der Hydraulikdruck P, der auf die rechte Zylinderkammer 12 R des Kraftzylinders 12 wirksam ist (d. h. die Lenkkraftunterstützung) gegenüber der Verschiebung des Innenventiles 23 (d. h. gegenüber einem Lenkdrehmoment T) bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von V = 0 ist in Fig. 10 durch die Kurve L dargestellt. Die Form der Kurve L verdeutlicht das hohe Maß an Kraftunterstützung und Servowirkung bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von im wesentlichen V = 0. Bei der Bestimmung der Form dieser Kurve L spielt die Öffnungsfläche A 2 über dem Lenkdrehmoment T (siehe Fig. 2(b)) der veränderlichen Strömungsdrosselstelle 2 R (oder 2 L) eine Hauptrolle.

Wenn im Gegensatz hierzu das Lenkrad 15 so gedreht wird, daß eine relative Verlagerung des Innenventiles 23 in Fig. 6 im Gegenuhrzeigersinn bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von Null oder im wesentlichen Null verursacht wird, bewirken die veränderlichen Strömungsdrosselstellen 1 L und 2 L eine Drosselung des Fluidweges und führen einen Druckabfall herbei, der seinerseits zu einem Druckanstieg in der linken Zylinderkammer 12 L des Kraftzylinders 12 führt. Die rechte Zylinderkammer 12 R ist in direkter Verbindung mit dem Fluidbehälter 11 über die veränderliche Strömungsdrosselstelle 2 L, die gleichzeitig proportional öffnet.

Es soll nun betrachtet werden, wie das Drehventil 20 bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten oberhalb eines bestimmten Niveaus V _H arbeitet. Die Öffnungsfläche A ₄ der veränderlichen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B ist maximal, wie dies in Fig. 2(d) gezeigt ist, unabhängig von einer Veränderung des Lenkdrehmomentes T. Wenn das Lenkrad 15 während des Betriebes des Fahrzeuges mit solch einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit im Uhrzeigersinn gedreht wird, findet entsprechend eine Verlagerung des Innenventiles 23 im Uhrzeigersinn in Fig. 6 statt, d. h. in Richtung des Bodens in Fig. 8, wobei die variablen Strömungsdrosselstellen 1 R, 2 R und 3 R eine Drosselung des Strömungsweges bewirken und Strömungsdrosselstellen 2 R einen geringen Druckabfall herbeiführen, der seinerseits zu einem geringeren Druckanstieg in der rechten Kammer 12 R des Kraftzylinders 12 führt. Die variablen Strömungsdrosselstellen 2 L und 2 R öffnen gleichzeitig proportional, und somit ist die linke Zylinderkammer 12 L im wesentlichen in direkter Verbindung mit dem Fluidbehälter 11. Da die variablen Strömungsdrosselstellen 3 R parallel zu den variablen Strömungsdrosselstellen 2 R liegen, ist ein Druckabfall geringer als ein Druckabfall, der durch die variablen Strömungsdrosselstellen 2 R allein herbeigeführt wird, und dies führt zu einem geringeren Druckanstieg in der rechten Zylinderkammer 12 R bei gleicher Verlagerung des Innenventiles 23.

Die Zunahme des Druckes P (d. h. einer Servo-Lenkunterstützung) über dem Lenkdrehmoment T bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die höher als V _H sind, ist durch die Kurvencharakteristik H in Fig. 10 verdeutlicht. Wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, nimmt dann, wenn das Lenkdrehmoment T zunimmt, die Öffnungsfläche A 3 der variablen Strömungsdrosselstelle 3 R ab in einem Maße, das geringer ist als das Maß, mit dem die Öffnungsfläche A 2 abnimmt, und nachdem das Lenkdrehmoment T über einen bestimmten vorgegebenen Wert T ₂ angestiegen ist, nimmt die Öffnungsfläche A 3 in noch geringerem Maße ab. Die Form der Kennlinie H wird bestimmt durch die variable Strömungsdrosselstelle 3 R in Verbindung mit der variablen Strömungsdrosselstelle 2 R. Somit kann jede gewünschte Kraftunterstützungscharakteristik bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten erhalten werden, indem die Drosselungsvariationskennlinie der variablen Strömungsdrosselstelle 3 R entsprechend gestaltet wird.

Beim Drehen des Lenkrades 15 während einer Bewegung des Fahrzeuges mit einer mittleren Geschwindigkeit, d. h. unterhalb der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V _H, öffnen die variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B unter der Steuerung der Steuereinheit U, der das Ausgangssignal des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 16 zugeführt ist, um einen Drosselöffnungsquerschnitt entsprechend der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit einzustellen. Im Falle einer Drehung des Lenkrades 15 im Uhrzeigersinn vermindern die variablen Strömungsdrosselstellen 3 R in Reihe mit dem Drosselventil 4 B ihre Drosselöffnungsquerschnitte, und so bewirken die in Serie verbundenen variablen Strömungsdrosselstellen 3 R und 4 B eine Drosselung des Fluidweges unter Umgehung (Bypassing) der variablen Strömungsdrosselstelle 2 R unter Anpassung eines Druckanstieges in der rechten Zylinderkammer 12 R, resultierend aus einem Druckabfall, der durch eine Drosselung des Fluidpfades herbeigeführt wird, bewirkt durch die variablen Strömungsdrosselstellen. Die Art der Anpassung ist so, daß bei gleichem Lenkdrehmoment der Hydraulikfluiddruck in der Zylinderkammer des Kraftzylinders 12 bzw. die Servo-Lenkunterstützung abnimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, und daß bei gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit die Servo-Lenkunterstützung zunimmt, wenn das Lenkdrehmoment zunimmt. Somit können die Kraftunterstützungskennlinien bzw. Servo-Lenkungskennlinien in mittleren Fahrzeuggeschwindigkeiten zwischen den zwei Kennlinien L und H in Fig. 10 eingezeichnet werden, und somit nimmt die Kraft- bzw. Servo-Lenkunterstützung allmählich ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, obwohl eine ausreichende Kraftunterstützung bzw. Lenkunterstützung bei einem verhältnismäßig großen Lenkdrehmoment sichergestellt ist.

Bezugnehmend auf die Fig. 11 und 12 ist in diesen ein Steuerventil 50 des Schiebertyps gezeigt, das den Verteilerkreis 14 in Fig. 1 verkörpert. Das Bezugszeichen 52 bezeichnet ein Ritzel 52, das mit einer Zahnstange 54 eines Lenksystems im Eingriff ist. Das Ritzel 52 ist an einem Endabschnitt einer Lenkdrehmoments-Eingangswelle 56 ausgebildet, die drehbar in einem Gehäuse 58 gelagert ist. Das Gehäuse 58 enthält eine Ventilbohrung 60, die einen Ventilschieber 62 aufnimmt. In Fig. 12 verlagert sich der Ventilschieber 62 in Längsrichtung, wenn die Lenkdrehmoments-Eingangswelle 56 ihre Winkellage gegenüber der gezeigten mittleren Ruhelage ändert. Zum Beispiel verursacht eine Verdrehung der Welle 56 im Uhrzeigersinn relativ zu dem Gehäuse 58 eine Verschiebung des Ventilschiebers 62 relativ zu der Bohrung 60 nach rechts.

In der Innenwandung der Ventilbohrung 60 ist ein erster Satz von drei inneren Ringnuten H ₁, H ₂ und H ₃ ausgenommen, die axial von einander beabstandet und durch zwei Stege voneinander getrennt sind, sowie ein zweiter Satz, bestehend aus zwei inneren Ringnuten H ₄ und H ₅, ausgenommen, die axial beabstandet und durch einen Steg voneinander getrennt sind. In der äußeren Umfangswandung des Ventilschiebers 62 ist ein Paar von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Hauptnuten G ₁ und G ₂ sowie ein Paar sich in Umfangsrichtung erstreckender Hilfsnuten G ₃ und G ₄ ausgebildet. Diese Nuten G ₁-G ₄ sind in Längsrichtung voneinander beabstandet und durch Stege getrennt. Der Schieber 62 ist mit einer axialen Blindbohrung 70 und vier Radialkanälen 71, 72, 73 und 74 versehen, die sich in die axiale Blindbohrung 70 hinein öffnen. Die innere Nut H ₂ ist mit einer Pumpe 10 verbunden, um Druckfluid von dieser zu erhalten. In der gezeigten mittleren Ruhelage des Steuerventiles 50 liegt der Steg des Schiebers 62, der Hauptnuten G ₁ und G ₂ voneinander trennt, der inneren Nut H ₂ gegenüber. Die Hauptnut G ₁ überbrückt die benachbarten inneren Nuten H ₂ und H ₁, während die Hauptnut G ₂ die inneren Nuten H ₂ und H ₃ verbindet. Die zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut G ₁ und der inneren Nut H ₁ bilden eine variable Strömungsdrosselstelle 1 R, während die zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut G ₂ und der inneren Nut H ₂ eine Strömungsdrosselstelle 1 L bilden. Die Hauptnut G ₁ liegt dem Steg gegenüber, der die inneren Nuten H ₁ und H ₂ voneinander trennt, und ist mit einer linken Zylinderkammer 12 L eines Kraftzylinders 12 verbunden, während die Hauptnut G ₂ dem Steg gegenüberliegt, der die inneren Nuten H ₂ und H ₃ voneinander trennt, und mit einem rechten Zylinder 12 R des Kraftzylinders 12 verbunden ist. Eine veränderliche Strömungsdrosselstelle 2 R wird durch die zusammenwirkenden Kanten der Hauptnut G ₂ und der inneren Nut H ₃ gebildet, während eine variable Drosselstelle 2 L zwischen der Hauptnut G ₁ und der inneren Nut H ₁ ausgebildet wird. Über die Radialkanäle 71 und 72 sind die inneren Nuten H ₁ und H ₃ jeweils mit der axialen Blindbohrung 70 verbunden, die ihrerseits über den Radialkanal 74 und die innere Nut G ₄ mit einem Fluidvorrat 11 verbunden ist. Die Hilfsnut G ₃ öffnet sich zur Hauptnut H ₄, und die Hilfsnut G ₄ öffnet sich zur inneren Nut H ₅. Die zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut G ₃ und der inneren Nut H ₄ bilden eine variable Strömungsdrosselstelle 3 R, während die zusammenwirkenden Kanten der Hilfsnut G ₄ und der inneren Nut H ₅ eine veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 L bilden. Die variablen Strömungsdrosselstellen 1 R, 1 L, 2 R, 2 L, 3 R und 3 L haben Kennlinien, wie sie in den Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) jeweils dargestellt sind.

Das Ventilgehäuse 58 enthält eine Bohrung, die einen Schieber 75 aufnimmt, der durch ein von einer Zylinderspule betätigtes Stellglied 77 betätigt wird. Diese Bohrung ist mit zwei Ringnuten 79 und 80 versehen, die mit den Hauptnuten G ₁ und G ₂ verbunden sind. Der Schieber 75 ist mit drei Stegen 75 a, 75 b und 75 c versehen. In der Ruhelage, die in Fig. 12 gezeigt ist, sperren die Stege 75 a und 75 b jeweils die Nuten 79 und 80 ab. Zwischen den Stegen 75 a und 75 b ist eine Nut ausgebildet, die ständig mit der inneren Nut H ₅ verbunden ist, während zwischen den Stegen 75 b und 75 c eine Nut ausgebildet ist, die stets mit der inneren Nut H ₄ kommuniziert. In Fig. 12 veranlaßt eine Aufwärtsverschiebung des Schiebers 75 durch die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 77 die von außen steuerbaren variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B, die zwischen den zusammenwirkenden Kanten des Steges 75 a und der Nut 79 sowie zwischen den zusammenwirkenden Kanten des Steges 75 b und der Nut 80 vorgesehen sind, gleichzeitig proportional zu öffnen. Unter der Steuerung durch eine Steuereinheit U veranlaßt die elektromagnetische Betätigungseinrichtung 77 den Schieber 75, sich nach oben, aus der in Fig. 12 gezeigten Stellung, zu verschieben, proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 erfaßt wird. Die von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B haben Charakteristiken, wie sie in Fig. 2(d) gezeigt sind.

Bezugnehmend auf Fig. 13 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Steuerventil 13 A, in dem ein modifizierter Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 A realisiert wird. In dieser Figur und in Fig. 1 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen auch gleiche Teile. Durch einen Vergleich von Fig. 13 mit Fig. 1 wird leicht deutlich, daß der Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 A sich von seinem Gegenstück, das in Fig. 1 gezeigt ist, durch einen Bypasspfad L ₆ unterscheidet, der ein von außen gesteuertes, variables Strömungsdrosselventil 4 B und eine variable Strömungsdrosselstelle 3 R aufweist und parallel zu einem stromaufseitigen Abschnitt L ₂ des einen Strömungspfades L ₂-L ₃ angeordnet ist, sowie gegenüber Fig. 1 durch einen weiteren Bypasspfad L ₅ unterschieden ist, der ein von außen gesteuertes, variables Strömungsventil 4 A und eine veränderliche Strömungsdrosselstelle 3 L aufweist und parallel zu einem stromaufseitigen Abschnitt L ₁ des anderen Strömungsweges L ₁-L ₄ angeordnet ist. Die Betriebsweise und die Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispieles sind die gleichen, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurden.

Bezugnehmend auf Fig. 14 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Steuerventiles 13 B gezeigt, in dem ein modifizierter Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 B realisiert wird. Der Fluidströmungs-Verteilerkreis 14 B unterscheidet sich von seinem Gegenstück, das in Fig. 1 dargestellt ist, darin, daß zusätzlich ein Bypasspfad L ₈, der ein von außen gesteuertes, variables Strömungsdrosselventil 4 B und eine variable Strömungsdrosselstelle 3 R parallel zu einem stromaufseitigen Abschnitt L ₂ des einen Strömungspfades L ₃, sowie einen weiteren Bypasspfad L ₅ enthält, der ein von außen gesteuertes, variables Strömungsdrosselventil 4 A und eine variable Strömungsdrosselstelle 3 L parallel zu einem stromaufseitigen Abschnitt L ₁ des anderen Strömungspfades L ₁-L ₄ aufweist. Die Arbeitsweise und die Wirkungen, die durch dieses dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung erzielt werden, sind im wesentlichen die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

In jedem der Fluidströmungs-Verteilerkreise ist ein von außen gesteuertes, variables Strömungsdrosselventil 4 A (oder 4 B) stromauf der variablen Strömungsdrosselstelle 3 L (oder 3 R) vorgesehen, um eine Drosselung der Fluidströmung, die durch den Bypasspfad L ₅ oder L ₇ (oder L ₆ oder L ₈) hindurchströmt, auszuführen. Alternativ hierzu kann das von außen gesteuerte, variable Strömungsdrosselventil auch stromab der variablen Strömungsdrosselstelle vorgesehen sein.

In den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt und als Variable verwendet, und in Abhängigkeit von dieser Variablen steuert die Steuereinheit U den elektrischen Strom, der durch das elektromagnetische Steuerungsorgan für das Betätigungsglied zur von außen gesteuerten Betätigung der variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B fließt. Im einzelnen werden die von außen gesteuerten, variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B gleichzeitig proportional geöffnet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt.

Wenn dies gewünscht wird, können die von außen gesteuerten Drosselventile 4 A und 4 B auch in Abhängigkeit von irgendeiner anderen Variablen gesteuert werden, die einen Bezug zur Lenkunterstützung nach dem Willen des Fahrers oder dem Betriebszustand des Fahrzeuges hat.

Bezugnehmend auf Fig. 15 wird eine Steuereinheit U mit dem Ausgangssignal einer manuell betätigbaren Wahleinrichtung 100 versorgt, im Unterschied zur Signalgabe von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16. Die manuell betätigbare Wahleinrichtung 100 enthält einen veränderlichen Widerstand und einen Drehschalter im Bedienungsbereich des Fahrzeuges. Mit der manuellen Wahleinrichtung 100 kann der Fahrer den elektrischen Strom durch ein elektromagnetisch betätigtes Betätigungsglied für die von außen gesteuerten, variablen Strömungsdrosselventile 4 A und 4 B verändern, so daß das Niveau bzw. das Maß der Lenkkraftunterstützung eingestellt werden kann, bis es dem Willen des Fahrers entspricht.

Bezugnehmend auf Fig. 16 wird eine Steuereinheit U mit dem Ausgangssignal eines Straßenreibkoeffizienten-Erfassungssensors 102 gespeist. Die Steuereinheit U kann den elektrischen Strom, der durch die Elektromagnet-Betätigungseinrichtung strömt, in Abhängigkeit vom durch den Sensor 102 erfaßten Straßenreibkoeffizienten verändern, derart, daß das Niveau der Servounterstützung bzw. Lenkkraftunterstützung in Abhängigkeit von dem durch den Sensor 102 erfaßten Reibkoeffizienten eingestellt wird. Ein Beispiel für solch einen Sensor ist ein Schalter, der mit einem Scheibenwischerschalter des Fahrzeuges gekoppelt ist. In diesem Fall steigt der Betätigungsstrom für die elektromagnetische Betätigungsanordnung, wenn die Scheibenwischergeschwindigkeit zunimmt, um auf diese Weise das Niveau der Servounterstützung in Abhängigkeit von der Scheibenwischergeschwindigkeit zu vermindern.

Dies ist vorteilhaft, da es das übliche Verhalten des Fahrers eines Fahrzeugs ist, die Scheibenwischergeschwindigkeit zu erhöhen, wenn sich der niedergehende Regen verstärkt. Ein Regentropfensensor kann auch als Straßenreibkoeffizient-Erfassungssensor verwendet werden. Es ist möglich, den Straßenreibkoeffizienten durch Berechnung einer Drehdifferenz zwischen einem angetriebenen Rad und einem nichtangetriebenen Rad zu erfassen oder den Straßenreibkoeffizienten direkt über eine Schlupferfassung am angetriebenen Rad zu erfassen. Bei der Verwendung der vorerwähnten Sensoren zur Erfassung des Straßenreibkoeffizienten ist es auch möglich, den Strom des Betätigungsmagneten, der auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wurde, in Abhängigkeit vom Straßenreibkoeffizienten noch zu modifizieren.

Der Strom durch die elektromagnetische Betätigungseinrichtung kann variiert werden, um die Kennlinie der Drosselöffnungsfläche über der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie sie in Fig. 2(b) gezeigt ist, in Abhängigkeit von der Häufigkeit von Beschleunigung und Abbremsung, denen das Fahrzeug ausgesetzt ist, zu modifizieren.

Der Strom für die elektromagnetische Betätigungseinrichtung kann in Abhängigkeit von Ermittlungen variiert werden, die auf der Erfassung des Lenkradwinkels und der Geschwindigkeit, mit der das Lenkrad gedreht wird, beruhen. Schließlich kann der Betätigungsstrom für die elektromagnetische Steuerventilbetätigung in Abhängigkeit von der Belastung variiert werden, die auf den angetriebenen Fahrzeugrädern ruht.

Von der Beschreibung betreffend die Fluidströmungs-Verteilerkreise 14, 14 A und 14 B wird deutlich, daß jeder Bypasspfad ein Ende besitzt, das mit einer der Zylinderkammern des Kraftzylinders 12 verbunden ist, ohne daß irgendwelche Strömungsbegrenzung dazwischen besteht und die Gesamtheit des von der Pumpe 10 bereitgestellten Fluides während aller Betriebsarten der Servounterstützung zu dem Kraftzylinder 10 geführt ist. Somit wird dann, wenn eine Pumpe eine Fluidströmungsmenge zur Verfügung stellen kann, die hoch genug ist, um eine ausreichende Servolenkunterstützung für das Drehen des Lenkrades bei Stillstand des Fahrzeuges bereitzustellen, auch während jeder anderen Betriebsweise der Servolenkung niemals ein Mangel an Strömungsfluidzuführung auftreten.

Gleichzeitig mit der vorliegenden Patenanmeldung werden durch die Anmelderin weitere Patentanmeldungen eingereicht, die auf folgende Ursprungsanmeldungen basieren:

1. Japan. Patentanmeldung 61-3 13 519, eingereicht 27. 12. 1986,
2. Japan. Patentanmeldung 61-3 13 521, eingereicht 27. 12. 1986,
3. Japan. Patentanmeldung 61-3 13 520, eingereicht 27. 12. 1986,
4. Japan. Patentanmeldung 61-3 13 517, eingereicht 27. 12. 1986.

Claims

1. Variables Servolenksystem für Fahrzeuge mit einer Hydraulikfluidquelle (10), einem Fluidreservoir (11) und einem hydraulikdruckbetätigten Kraftzylinder (12), der mit einem Lenkgestänge verbunden ist, enthaltend:
ein Steuerventil (13, 20, 50, 13 A, 13 B) mit Ventilelementen (22, 23; 58, 62), die relativ zueinander in Abhängigkeit vo einer vorgegebenen Variablen, insbesondere eines Lenkdrehmomentes, verlagerbar sind, um zwischen sich zwei parallele Fluidströmungswege (1 R-2 L, 1 L-2 R) zu bilden, die sich zwischen der Fluiddruckquelle (10) und dem Fluidreservoir (11) erstrecken, um eine Druckdifferenz in dem Kraftzylinder (12) in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variablen zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (13, 20, 50, 13 A, 13 B) zumindest einen Bypasspfad (L ₅, L ₆, L ₇, L ₈) aufweist, der mit einer veränderlichen Strömungsdrosselstelle (3 L, 3 R) versehen ist, die eine Blendenöffnung (A ₃) aufweist, die in Abhängigkeit von der vorgegebenen Variablen (T) veränderlich ist, sowie mit einem von außen gesteuerten, veränderlichen Strömungsdrosselventil (4 A, 4 B)
das eine Blendenöffnung (A ₄) aufweist, die in Abhängigkeit von einer zweiten vorgegebenen Variablen, insbesondere in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit, veränderlich ist, wobei die zweite Variable (V) von der ersten Variablen (T) verschieden ist.

2. Variables Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Strömungsdrosselstelle (3 L, 3 R) und das von außen gesteuerte, veränderliche Strömungsdrosselventil (4 A, 4 B) des Bypasspfades (L ₅, L ₆, L ₇, L ₈) in Reihenschaltung miteinander verbunden sind.

3. Variables Servolenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasspfad (L ₅, L ₆, L ₇, L ₈) an einem Ende mit dem Kraftzylinder (12) und am gegenüberliegenden Ende mit der Fluiddruckquelle (10) oder dem Fluidreservoir (11) verbunden ist.

4. Variables Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypasspfad (L ₅, L ₆, L ₇, L ₈) sich parallel zu einem Abschnitt jedes der beiden parallelen Fluidströmungswege (1 R-2 L, 1 L-2 R) erstreckt.

5. Variables Servolenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Bypasspfad (L ₅, L ₆, L ₇, L ₈) parallel zu jeweils einem sowie parallel zu den jeweils verbleibenden Abschnitten jedes der beiden parallelen Fluidströmungswege (1 R-2 L, 1 L-2 R) erstreckt.

6. Variables Servolenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Variable das Eingangslenkdrehmoment (T) und die zweite vorgegebene Variable die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) ist.

7. Variables Servolenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (20) als relativ zueinander verlagerbare Ventilelemente ein Innenventil (23) und eine Ventilhülse (22) aufweist, mit einer Bohrung zur Aufnahme des Innenventils (23).

8. Variables Servolenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilhülse (23) eine Innenwandung aufweist, die mit einem Satz von drei sich in Längsrichtung erstreckenden Nuten (C ₂, C ₃, C ₄) versehen ist, die durch Stege voneinander getrennt sind, wobei das Innenventil (23) eine Außenwandung aufweist, die mit einem Satz von zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Hauptnuten (E ₂, E ₃) versehen ist, die den Stegen der Ventilhülse (23) gegenüberliegen und jede der Hauptnuten (E ₂, E ₃) die benachbarten zwei inneren Nuten (C ₂, C ₃) bzw. (C ₃, C ₄) überbrückt, wenn das Innenventil (23) sich in einer mittleren Ruhelage in bezug auf die Ventilhülse (22) befindet.

9. Variables Servolenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenventil (23) einen Satz von zwei Hilfsnuten (F ₂, F ₃) aufweist, von denen jede einer der Hauptnuten zugeordnet ist, wobei die zwei Hilfsnuten (F ₂, F ₃) sich zu zwei unterschiedlichen inneren Nuten (C ₂, C ₄) öffnen, wenn das Innenventil (23) sich in seiner mittleren Ruhelage befindet.

10. Variables Servolenksystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Hilfsnuten (F ₂, F ₃) und die zugehörige, in Fluidverbindung mit dieser bringbare Hauptnut die veränderliche Strömungsdrosselstelle (3 R, 3 L) des Bypasspfades bilden.

11. Variables Servolenksystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (20) ein Ventilgehäuse (21) mit einer Bohrung zur Aufnahme der Ventilhülse (22) aufweist und ein elektromagnetisch betätigtes Ventil (25, 26, 28) das von außen gesteuerte, veränderliche Strömungsdrosselventil (4 A, 4 B) bildet und das Ventilgehäuse (21) und die Ventilhülse (22) Kanäle aufweisen, die jede der Hilfsnuten mit der zugehörigen Hauptnut über das jeweilige, von außen gesteuerte, veränderliche Strömungsdrosselventil (4 A, 4 B) verbindet.