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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hilfskraftlenkungssystem von der Art, in der eine Ölpumpe durch einen Elektromotor zum Erzeugen einer Lenkhilfskraft angetrieben wird.
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In einem Hilfskraftlenkungssystem von der Art, die in der
JP 2003-237601 A offenbart wurde, bewirkt die Bewegung eines Kolbens eines Kraftzylinders, falls ein Hydraulikkreislauf z. B. infolge des Abstellens einer Ölpumpe geschlossen wird, als Antwort auf eine Lenkbetätigung eines Fahrers, dass in einer der Öldruckkammern des Kraftzylinders das Arbeitsöl unter Druck gesetzt wird und in einen Vorratstank zurückkehrt. Ferner wird ein Unterdruck in der anderen der Öldruckkammern infolge seiner Ausdehnung aufgebaut, wodurch bei der anderen der Öldruckkammern das Ansaugen des Arbeitsöls vom Vorratstank bewirkt wird.
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Ferner ist aus der
JP 2001-1918 A ein Hilfskraftlenkungssystem bekannt, mit einem hydraulischen Kraftzylinder zum Aufbringen einer Lenkhilfskraft auf einen Lenkmechanismus, wobei der Kraftzylinder einen Kolben und erste und zweite Öldruckkammern aufweist, die durch den Kolben geteilt sind; einer reversiblen Pumpe mit einem Paar von Auslassöffnungen; einer ersten Ölleitung, die die erste Öldruckkammer mit einer der Auslassöffnungen verbindet; einer zweiten Ölleitung, die die zweite Öldruckkammer mit der anderen der Auslassöffnungen verbindet; einem Elektromotor zum Antreiben der reversiblen Pumpe in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung; einem Lenkhilfskraftdetektor zum Ermitteln einer auf den Lenkmechanismus aufzubringenden Lenkhilfskraft; einem Elektromotor-Steuer/Regelschaltkreis zum Ausgeben eines Antriebssignals zum Elektromotor, das bewirkt, dass die reversible Pumpe einen gewünschten Öldruck auf der Basis der Lenkhilfskraft erzeugt; einer ersten Verbindungsleitung, die die erste Ölleitung und die zweite Ölleitung verbindet; einer zweiten Verbindungsleitung, die die erste Ölleitung und die zweite Ölleitung verbindet; einer dritten Verbindungsleitung, die die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung verbindet; einem Rückschlagventil, das in der zweiten Verbindungsleitung an einer Position zwischen einem zweiten Verbindungsbereich und der ersten Ölleitung angeordnet ist, um dem Arbeitsöl zu ermöglichen, in nur eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich zur ersten Ölleitung zu fließen, wobei der zweite Verbindungsbereich ein Bereich ist, an dem die zweite Verbindungsleitung und die dritte Verbindungsleitung verbunden sind; und einem Rückschlagventil, das in der zweiten Verbindungsleitung (
122) an einer Position zwischen dem zweiten Verbindungsbereich (
132) und der zweiten Ölleitung angeordnet ist, um dem Arbeitsöl zu ermöglichen, in nur eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich zur zweiten Ölleitung zu fließen.
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Jedoch kann bei der oben beschriebenen Technologie des Stands der Technik, falls der Fließwiderstand des Arbeitsöls so groß wie zum Zeitpunkt der Niedrigtemperatur ist, das Ansaugen des Arbeitsöls vom Vorratstank nicht der Lenkbetätigung des Fahrers folgen, was zu einem Problem führt, dass die Lenklast auf den Fahrer übermäßig groß wird.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hilfskraftlenkungssystem zu schaffen, das ein gutes Nachfolgen des Arbeitsöls auf eine Lenkbetätigung eines Fahrers erreichen kann und dadurch eine Lenklast auf den Fahrer verringert, auch wenn der Fließwiderstand des Arbeitsöls so groß wie zum Zeitpunkt der Niedrigtemperatur ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Im Einzelnen erfolgt die Lösung, dass die vorliegende Erfindung ein Hilfskraftlenkungssystem schafft mit:
einem hydraulischen Kraftzylinder zum Aufbringen einer Lenkhilfskraft auf einen Lenkmechanismus, wobei der Kraftzylinder einen Kolben und erste und zweite Öldruckkammern aufweist, die durch den Kolben geteilt sind;
einer reversiblen Pumpe mit einem Paar von Auslassöffnungen;
einer ersten Ölleitung, die die erste Öldruckkammer mit einer der Auslassöffnungen verbindet;
einer zweiten Ölleitung, die die zweite Öldruckkammer mit der anderen der Auslassöffnungen verbindet;
einem Elektromotor zum Antreiben der reversiblen Pumpe in die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung;
einem Lenkhilfskraftdetektor zum Ermitteln einer auf den Lenkmechanismus aufzubringenden Lenkhilfskraft;
einem Elektromotor-Steuer/Regelschaltkreis zum Ausgeben eines Antriebssignals zum Elektromotor, das bewirkt, dass die reversible Pumpe einen gewünschten Öldruck auf der Basis der Lenkhilfskraft erzeugt;
einer ersten Verbindungsleitung, die die erste Ölleitung und die zweite Ölleitung verbindet;
einer zweiten Verbindungsleitung, die die erste Ölleitung und die zweite Ölleitung verbindet;
einer dritten Verbindungsleitung, die die erste Verbindungsleitung und die zweite Verbindungsleitung verbindet;
einem elektromagnetischen Wegeventil, das in der dritten Verbindungsleitung angeordnet ist, um die dritte Verbindungsleitung wahlweise zu öffnen und zu schließen;
einem ersten Rückschlagventil, das in der ersten Verbindungsleitung an einer Position zwischen einem ersten Verbindungsbereich und der ersten Ölleitung angeordnet ist, um dem Arbeitsöl zu ermöglichen, in nur eine Richtung von der ersten Ölleitung zum ersten Verbindungsbereich zu fließen, wobei der erste Verbindungsbereich ein Bereich ist, an dem die erste Verbindungsleitung und die dritte Verbindungsleitung verbunden sind;
einem zweiten Rückschlagventil, das in der ersten Verbindungsleitung an einer Position zwischen dem ersten Verbindungsbereich und der zweiten Ölleitung angeordnet ist, um dem Arbeitsöl zu ermöglichen, in nur eine Richtung von der zweiten Ölleitung zum ersten Verbindungsbereich zu fließen;
einem dritten Rückschlagventil, das in der zweiten Verbindungsleitung an einer Position zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und der ersten Ölleitung angeordnet ist, um dem Arbeitsöl zu ermöglichen, in nur eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich zur ersten Ölleitung zu fließen, wobei der zweite Verbindungsbereich ein Bereich ist, an dem die zweite Verbindungsleitung und die dritte Verbindungsleitung verbunden sind; und
einem vierten Rückschlagventil, das in der zweiten Verbindungsleitung an einer Position zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und der zweiten Ölleitung angeordnet ist, um dem Arbeitsöl zu ermöglichen, in nur eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich zur zweiten Ölleitung zu fließen.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
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1 eine schematische Ansicht eines Hilfskraftlenkungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine vergrößerte Teilansicht eines elektromagnetischen Richtungssteuerventils bzw. Wegeventils;
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3 eine Ansicht, die ähnlich 1 ist und einen Fluss des Arbeitsöls zum Zeitpunkt des unterstützten Lenkens darstellt; und
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4 eine Ansicht, die ähnlich 1 ist und einen Fluss des Arbeitsöls zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens darstellt.
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Gemäß der 1 bis 4 wird ein Hilfskraftlenkungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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[Anordnung des Hilfskraftlenkungssystems]
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Gemäß der 1, wenn ein Fahrer ein Lenkrad 10 eines Lenkmechanismus betätigt, wird eine Zahnradwelle 30 mittels einer Lenkwelle 20 und einer Lenksäule 21 angetrieben, was ein Antreiben einer Zahnstangenwelle 40 bewirkt, um sich mittels eines sogenannten Zahnstangenmechanismus axial zu bewegen, was das Lenken der Vorderräder (nicht dargestellt) bewirkt. Die Lenkwelle 20 ist mit einem Drehmomentsensor 50 als Teil eines Lenkhilfskraftdetektors vorgesehen, der ein auf die Lenkwelle 20 durch einen Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment ermittelt und ein ein ermitteltes Lenkmoment darstellendes Drehmomentsignal an eine elektronische Steuer/Regeleinheit ECU 60 sendet.
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Die Zahnstangenwelle 40 ist mit einem Hilfskraftlenkungsmechanismus zur Unterstützung der Bewegung der Zahnstangenwelle 40 gemäß eines auf die Lenkwelle 20 durch einen Fahrer aufgebrachtes Lenkmoment versehen. Der Hilfskraftlenkungsmechanismus umfasst eine reversible Pumpe 70, die durch einen Elektromotor 71 angetrieben wird, und einen hydraulischen Kraftzylinder 80 zum Bewegen der Zahnstangenwelle 40 in die linke und rechte Richtung in der Zeichnung, d. h., axial davon. Die reversible Pumpe 70 weist ein Paar Auslassöffnungen auf (kein Bezugszeichen). Der Kraftzylinder 80 umfasst einen Kolben 83, der innerhalb eines Zylinderbereichs axial beweglich angeordnet ist, um das Innere des Zylinderbereichs in eine erste und zweite Öldruckkammer 81, 82 zu teilen.
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Die erste Öldruckkammer 81 ist mit einer der Auslassöffnungen der reversiblen Pumpe 70 mittels einer ersten Ölleitung 111 verbunden. Die zweite Öldruckkammer 82 ist mit der anderen der Auslassöffnungen der reversiblen Pumpe 70 mittels einer zweiten Ölleitung 112 verbunden. Die ersten und zweiten Ölleitungen 111, 112 sind mit einem Vorratstank 100 jeweils mittels einer ersten und zweiten Ansaugleitung 101, 102 verbunden. Die Rückschlagventile 201, 202 sind jeweils in der ersten und zweiten Ansaugleitung 101, 102 angeordnet.
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Die Rückschlagventile 201, 202 hindern das Arbeitsöl beim umgekehrten Fließen in Richtung des Vorratstanks 100, während sie dem Arbeitsöl ermöglichen, um vom Vorratstank 100 der ersten und zweiten Ölleitung 101, 102 zugeführt zu werden, wenn das Arbeitsöl in der ersten und zweiten Ölleitung 101, 102 unzureichend ist.
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Die ersten und zweiten Ölleitungen 111, 112 sind durch erste und zweite Verbindungsleitungen 121, 122 verbunden, ohne dass sie durch die Pumpe 70 hindurchgehen. Die ersten und zweiten Verbindungsleitungen 121, 122 sind an entsprechenden ersten und zweiten Verbindungsbereichen 131, 132 durch eine dritte Verbindungsleitung 123 verbunden. Die dritte Verbindungsleitung 123 ist mit einem normalen offenen elektromagnetischen Wegeventil 300 versehen, um somit die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Verbindungsleitungen 121, 122 zu schaffen oder zu versperren.
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Die ersten und zweiten Rückschlagventile 211, 212 sind in der ersten Ölleitung 121 angeordnet, um somit zwischen dem ersten Verbindungsbereich 131 und der ersten Ölleitung 111 und zwischen dem ersten Verbindungsbereich 131 und der zweiten Ölleitung 112 jeweils positioniert zu werden. Das erste Rückschlagventil 211 ermöglicht dem Arbeitsöl, nur in eine Richtung von der ersten Ölleitung 111 zum ersten Verbindungsbereich 131 zu fließen. Das zweite Rückschlagventil 212 ermöglicht dem Arbeitsöl, nur in eine Richtung von der zweiten Ölleitung 112 zum ersten Verbindungsbereich 131 zu fließen.
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Die dritten und vierten Rückschlagventile 213, 214 sind in der zweiten Verbindungsleitung 122 angeordnet, um somit zwischen dem zweiten Verbindungsbereich 132 und der ersten Ölleitung 111 und zwischen dem zweiten Verbindungsbereich 132 und der zweiten Ölleitung 112 jeweils positioniert zu werden. Das dritte Rückschlagventil 213 ermöglicht dem Arbeitsöl, nur in eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich 132 zur ersten Ölleitung 111 zu fließen. Das vierte Rückschlagventil 214 ermöglicht dem Arbeitsöl, nur in eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich 132 zur zweiten Ölleitung 112 zu fließen.
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Um die Einheit 60 zu steuern/regeln, werden zusätzlich zum Drehmomentsignal vom Drehmomentsensor 50 ein Schaltsignal vom Zündungsschalter, ein Motordrehzahlsignal vom Motordrehzahlsensor, ein Fahrzeugdrehzahlsignal vom Fahrzeugdrehzahlsensor, etc., eingegeben. Auf der Basis dieser Signale ermittelt die Steuer/Regeleinheit 60, die ebenfalls als ein Elektromotor-Steuer/Regelschaltkreis dient, eine Lenkhilfskraft und sendet Befehlssignale an den Elektromotor 71 und das elektromagnetische Wegeventil 300 aus. In dieser Verbindung bilden der Drehmomentsensor 50 und die Steuer/Regeleinheit 60 einen Lenkhilfskraftdetektor zum Ermitteln einer Lenkhilfskraft, die auf den Lenkmechanismus aufgebracht wird.
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[Einzelheiten des elektromagnetischen Wegeventils]
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Das elektromagnetische Wegeventil 300 ist ein Tellerventil und umfasst ein magnetisches Gehäuse 330 und ein Ventilgehäuse 340, das passend mit dem magnetischen Gehäuse 330 verbunden und in einem Hydraulikkreislauf des Hilfskraftlenkungssystems angeordnet ist. Das magnetische Gehäuse 330 nimmt darin einen Magneten 310, der eine elektromagnetische Kraft auf der Basis eines Signals von der Steuer/Regeleinheit 60 erzeugt, und einen Anker 320 auf, der in die negative y-Achsenrichtung gezogen wird. Das Tellerventil weist eine geringe Wahrscheinlichkeit eines Fremdkörpers, wie z. B. eine verschmutzende Substanz, die zwischen den Ventilelementen festgehalten wird, im Vergleich zum Ventil vom Kolbentyp auf. Auch wenn ferner ein Fremdkörper zwischen den Ventilelementen festgehalten wird, bewirkt er niemals das Verstopfen des Tellerventils in einer geschlossenen Ventilposition. Das elektromagnetische Wegeventil 300 ist daher als ein Tellerventil aufgebaut, um die Betriebssicherheit zu erreichen.
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Das Ventilgehäuse 340 umfasst eine axiale Durchgangsöffnung 341, in der ein erstes Tellerventilelement 350 und ein zweites Tellerventilelement 360 axial beweglich angeordnet sind. Innerhalb der axialen Durchgangsöffnung 341 sind ferner eine erste Feder 351 zum Vorspannen des ersten Tellerventilelements 350 nach oben, d. h., in die positive y-Achsenrichtung, und eine zweite Feder 361 zum Vorspannen des zweiten Tellerventilelements 360 nach oben, d. h., in die positive y-Achsenrichtung, angeordnet.
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Ferner weist das Ventilgehäuse 340 einen ersten und dritten Verbindungsanschluss 342, 343 auf, die jeweils mit den ersten und dritten Verbindungsleitungen 121, 123 verbunden sind. Am negativen y-Achsenrichtungsende der axialen Durchgangsöffnung 341 umfasst das Ventilgehäuse einen Sitz 344 zum aneinanderstoßenden Eingriff mit dem zweiten Tellerventilelement 360 und ist mit dem dritten Verbindungsanschluss 343 ausgebildet. Das zweite Tellerventilelement 360 umfasst ein positives y-Achsenrichtungsende mit einem Sitzbereich 362 zum aneinanderstoßenden Eingriff mit dem ersten Tellerventilelement 350. Der Sitzbereich 362 dient als erster Druckaufnahmebereich, an dem das zweite Tellerventilelement 360 einen in der ersten Verbindungsleitung 121 vorhandenen Öldruck aufnimmt. Das zweite Tellerventilelement 360 umfasst ferner einen zweiten Druckaufnahmebereich 363 und eine axiale Durchgangsöffnung 364 mit einem eingeschränkten Öffnungsbereich 365, der im Durchmesser kleiner als der verbleibende Teil der Durchgangsöffnung 364 ist. Das zweite Tellerventilelement 360 nimmt am zweiten Druckaufnahmebereich 363 einen in der dritten Verbindungsleitung 123 vorhandenen Öldruck auf.
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Wenn das elektromagnetische Wegeventil 300 eingeschaltet wird, wird der Anker 320 in die negative y-Achsenrichtung durch eine elektromagnetische Kraft des Magneten 310 gezogen. Dieses bewirkt das Bewegen des ersten Tellerelements 350 in die negative y-Achsenrichtung gegen die Vorspannung der ersten Feder 351. Das erste Tellerventilelement 350 ist mit dem Sitzbereich 362 des zweiten Tellerventilelements 360 aneinanderstoßend in Eingriff und schließt die Durchgangsöffnung 364. Das zweite Tellerventilelement 360 wird in die negative y-Achsenrichtung gegen die Vorspannung der zweiten Feder 361 zusammen mit dem ersten Tellerelement 350 bewegt. Das zweite Tellerventilelement 360 ist mit dem Sitz 344 aneinanderstoßend in Eingriff und versperrt dadurch die Verbindung zwischen den ersten und dritten Verbindungsleitungen 121, 123.
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Da die ersten und zweiten Rückschlagventile 211, 212 in der ersten Verbindungsleitung 121 angeordnet sind, um somit auf den entgegengesetzten Seiten des elektromagnetischen Wegeventils 300 angeordnet zu sein, wird ein vorbestimmter Öldruck, der durch eine gewöhnliche lenkunterstützende Betätigung bewirkt wird, in einem Leitungsbereich zwischen den ersten und zweiten Rückschlagventilen 211, 212 aufrechterhalten, wenn sich das zweite Tellerventilelement 360 in einem geschlossenen Zustand befindet.
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Solch ein Öldruck wirkt auf das zweite Tellerventilelement 360 in die Richtung, um dasselbe zu schließen, d. h., in die negative y-Achsenrichtung. Und zwar wird durch eine Druckdifferenz zwischen der ersten und dritten Verbindungsleitung 121, 123 das zweite Tellerventilelement 360 in die negative y-Achsenrichtung gedrückt. Weil insbesondere die axiale Durchgangsöffnung 364 des zweiten Tellerventilelements 360 einen eingeschränkten Öffnungsbereich 365 aufweist, wirkt eine solche axiale Kraft Fp2, die durch den folgenden Ausdruck berechnet wird, auf das zweite Tellerventilelement 360. Fp2 = P × (As2 – As1) wobei P eine Druckdifferenz zwischen den ersten und dritten Verbindungsleitungen 121, 123, As1 ein wirksamer Querschnittsbereich eines eingeschränkten Öffnungsbereichs 365 und Ast ein wirksamer Querschnittsbereich eines Bereichs der axialen Durchgangsöffnung 364, mit Ausnahme des eingeschränkten Öffnungsbereichs 365, ist.
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Weil in dieser Verbindung das erste Tellerventilelement 350 auf einem Sitzbereich 362 des zweiten Tellerventilelements 360 angeordnet ist, wirkt diese axiale Kraft Fp1, die durch den folgenden Ausdruck berechnet wird, auf das erste Tellerventilelement 350. Fp1 = P × As1
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Folglich ist die axiale Durchgangsöffnung 364 beim Verbessern der Dichtungsfähigkeit des elektromagnetischen Wegeventils 300 und beim Abnehmen des Energieverbrauchs wirksam.
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Ferner ist der zweite Druckaufnahmebereich 363 in einem Bereich kleiner als der erste Druckaufnahmebereich 362. Das zweite Tellerventilelement 360 nimmt somit am ersten Druckaufnahmebereich 362 eine größere axiale Kraft als am zweiten Druckaufnahmebereich 363 auf, auch wenn die Öldrucke in den ersten und dritten Verbindungsleitungen 121, 123 gleich sind. Folglich wird das zweite Tellerventilelement 360 weiter in die negative y-Achsenrichtung gedrückt, um die Abdichtungsfähigkeit zu verbessern.
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Wenn das elektromagnetische Wegeventil 300 ausgeschaltet wird, wird das erste Tellerventilelement 350 in die positive y-Achsenrichtung unter der Vorspannung der ersten Feder 351 bewegt und öffnet die Durchgangsöffnung 364 des zweiten Tellerventilelements 360. Das zweite Tellerventilelement 360 wird in einem geschlossenen Zustand gehalten, d. h., in einem Zustand, bei dem es auf dem Sitz 344 durch die Wirkung der axialen Kraft Fp2 eine Zeitlang angeordnet ist. Danach wird das zweite Tellerventilelement 360 in die positive y-Achsenrichtung unter der Vorspannung der Feder 361 bewegt, wodurch das Verbinden der ersten und dritten Verbindungsleitungen 121, 123 miteinander bewirkt wird. In diesem Fall kann der eingeschränkte Öffnungsbereich 365 der axialen Durchgangsöffnung 364 eine Öffnungswirkung erzeugen und eine plötzliche Änderung des Öldrucks im Hydraulikkreislauf des Hilfskraftlenkungssystems verhindern. Auf diese Weise wird das elektromagnetische Wegeventil 300 zur Ausfallsicherheit zum Zeitpunkt einer Fehlfunktion oder Abnormität im Hilfskraftlenkungssystem abgeschaltet und in einen geöffneten Zustand gebracht.
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Die ersten und zweiten Tellerventilelemente 350, 360 werden in einen geschlossenen Zustand, wenn der Magnet 310 eingeschaltet, und in einen geöffneten Zustand gebracht, wenn der Magnet 310 abgeschaltet wird. Somit wird das elektromagnetische Wegeventil 300 zum Zeitpunkt einer Fehlfunktion oder Abnormität in der Stromquelle in einen geöffneten Zustand gebracht, um dem Fahrer zu ermöglichen, das manuelle Lenken auszuführen (d. h., das Lenken ohne eine Lenkhilfskraft). Ferner wirkt zum Zeitpunkt des üblicherweise unterstützten Lenkens der oben beschriebene vorbestimmte Öldruck in der Ölleitung zwischen den ersten und zweiten Rückschlagventilen 211, 212 auf das zweite Tellerventilelement 360 in die Richtung, um dasselbe zu schließen. Durch solch einen Öldruck kann die durch den Magneten 310 verbrauchte elektrische Energie zum Schließen der ersten und zweiten Tellerventilelemente 350, 360 verringert werden.
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[Fluss des Arbeitsöls innerhalb des Hilfskraftlenkungssystems]
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(Zum Zeitpunkt des unterstützten Lenkens bzw. der Lenkhilfe)
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3 stellt einen Fluss des Arbeitsöls innerhalb eines Hilfskraftlenkungssystems zum Zeitpunkt der Lenkhilfe dar (d. h., das durch eine Lenkhilfskraft unterstützte Lenken).
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Wenn das Lenkrad 10 durch einen Fahrer gelenkt wird, wird ein Lenkmoment durch einen Drehmomentsensor 50 mittels einer Lenkwelle 20 ermittelt. Auf der Basis des ermittelten Lenkmoments bestimmt die Steuer/Regeleinheit 60 eine Lenkhilfskraft hinsichtlich eines Zündungssignals, einer Motordrehzahl, Fahrzeugdrehzahl, etc. Der Elektromotor 71 wird auf der Basis der bestimmten Lenkhilfskraft betrieben und betätigt die reversible Pumpe 70.
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In der Zwischenzeit wird eine Beschreibung für den Fall abgegeben, in dem der Druck in der ersten Öldruckkammer 81 erhöht wird. Weil der Hydraulikkreislauf des Hilfskraftlenkungssystems dieser Erfindung symmetrisch bezüglich einer vorbestimmten Achse ist, wird die Beschreibung bezüglich der Zunahme des Drucks der Öldruckkammer 82 wegen der Kürze weggelassen.
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Das von der zweiten Öldruckkammer 82 durch die reversible Pumpe 70 gepumpte Arbeitsöl wird in die erste Ölleitung 111 und danach in die erste Öldruckkammer 81 eingelassen, indem bewirkt wird, dass es auf die ersten und dritten Rückschlagventile 211, 213 wirkt. Eine unzureichende Menge von Arbeitsöl wird vom Vorratstank 100 zugeführt. Weil in diesem Fall das dritte Rückschlagventil 213 das Fließen des Arbeitsöls von der ersten Ölleitung 111 zum zweiten Verbindungsbereich 132 nicht zulässt, wird das Arbeitsöl in die zweite Ölleitung 112 durch die zweite Verbindungsleitung 122 nicht eingelassen.
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Andererseits, weil das erste Rückschlagventil 211 den Fluss des Arbeitsöls von der ersten Ölleitung 111 zum zweiten Verbindungsbereich 131 zulässt, fließt das Arbeitsöl durch das erste Rückschlagventil 211 und wirkt auf das zweite Rückschlagventil 212 und das elektromagnetische Wegeventil 300. Weil in diesem Fall das elektromagnetische Wegeventil 300 geschlossen ist und das zweite Rückschlagventil 212 das Fließen des Arbeitsöls vom ersten Verbindungsbereich 131 zur zweiten Ölleitung 112 nicht zulässt, wird das Arbeitsöl nicht in den zweiten Verbindungsbereich 132 und die zweite Ölleitung 112 durch die erste Verbindungsleitung 121 eingelassen.
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Folglich wird das durch die reversible Pumpe 70 unter Druck gesetzte Arbeitsöl durch die zweiten und dritten Rückschlagventile 212, 213 und das elektromagnetische Wegeventil 300 gesperrt oder blockiert, wodurch es vom Fließen von der ersten Ölleitung 111 zur zweiten Ölleitung 112 abgehalten wird, aber beim gesamten Arbeitsöl das Einlassen in die erste Öldruckkammer 81 bewirkt. Damit wird der Druck in der ersten Öldruckkammer 81 erhöht, wodurch dem Kolben 83 das Bewegen in die positive x-Achsenrichtung ermöglicht wird, um eine Lenkhilfskraft zu erzeugen.
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Falls der Druck in der zweiten Öldruckkammer 82 erhöht wird, wird der Pumpendruck durch die ersten und vierten Rückschlagventile 211, 214 und das elektromagnetische Wegeventil 300 gesperrt oder blockiert, wodurch er vom Fließen in die Richtung von der zweiten Ölleitung 112 zur ersten Ölleitung 111 abgehalten wird, aber bewirkt, dass das gesamte Arbeitsöl der zweiten Öldruckkammer 82 zugeführt wird, um den Druck derselben zu erhöhen.
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(Zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens)
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4 stellt den Fluss des Arbeitsöls innerhalb des Hilfskraftlenkungssystems zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens dar (d. h. zum Lenken ohne irgendeine Lenkhilfskraft). Falls eine Lenkhilfskraft nicht dem Lenkmechanismus infolge der Fehlfunktion der reversiblen Pumpe 70 oder des Elektromotors 71, einem Fehler des elektrischen Systems oder dgl., zugeführt wird, wird das Fahrzeug nur durch eine durch den Fahrer aufgebrachte Lenkkraft gelenkt, d. h. ein manuelles Lenken wird ausgeführt. In der Zwischenzeit wird nachstehend die Beschreibung zu dem Fall ausgeführt, bei dem die Zahnstangenwelle 40 in die positive x-Achsenrichtung bewegt wird.
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Wenn ein Fahrer eine Lenkkraft auf das Lenkrad 10 aufbringt, wird eine Lenkkraft auf die Zahnstangenwelle 40 mittels einer Lenkwelle 20 und einer Zahnradwelle 30 übertragen, so dass sich die Zahnstangenwelle 40 in die positive x-Achsenrichtung zu bewegen beginnt. Damit wird der Kolben 83 zusammen mit der Zahnstangenwelle 40 bewegt, die ersten und zweiten Öldruckkammern 81, 82 diesen Kräften ausgesetzt, die die Volumenzunahme der ersten Öldruckkammer 81 und die Volumenabnahme der zweiten Öldruckkammer 82 bewirken. Weil dies der Zeitpunkt ist, bei dem das Fahrzeug durch das manuelle Lenken gelenkt wird, wird keine Lenkhilfskraft durch die reversible Pumpe 70 erzeugt.
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Weil in diesem Fall die ersten und zweiten Öldruckkammern 81, 82 mit Arbeitsöl gefüllt werden, wird die zweite Öldruckkammer 82 gemäß der Volumenabnahme unter Druck gesetzt. Die mit der zweiten Öldruckkammer 82 verbundene Ölleitung 112 wird tendenziell unter Druck gesetzt, was bei dem unter Druck gesetzten Arbeitsöl dazu führt, auf die zweiten und vierten Rückschlagventile 212 und 214 zu wirken.
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Wenn dies der Fall ist, lässt das vierte Rückschlagventil 214 das Fließen des Arbeitsöls von der zweiten Ölleitung 112 zum zweiten Verbindungsbereich 132 nicht zu und die reversible Pumpe 60 wird abgedichtet. Somit ist es unmöglich, das gesamte Arbeitsöl, das in der zweiten Öldruckkammer 82 unter Druck gesetzt ist, nur durch Leckage in die erste Öldruckkammer 81 reinzulassen. Folglich wird das in der zweiten Öldruckkammer 82 unter Druck gesetzte Arbeitsöl in das elektromagnetische Wegeventil 300 durch die zweite Ölleitung 112 und das zweite Rückschlagventil 212 eingelassen, dass den Fluss des Arbeitsöls in Richtung des elektromagnetischen Wegeventils 300 zulässt.
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Das elektromagnetische Wegeventil 300 ist ein normal offenes Ventil und zum Zeitpunkt einer Fehlfunktion oder Abnormität geöffnet. Zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens, bei dem die Lenkhilfe durch die reversible Pumpe 70 nicht erwartet werden kann, ist daher das elektromagnetische Wegeventil 300 immer geöffnet, wodurch dem durch das zweite Rückschlagventil 212 eingelassene Arbeitsöl ermöglicht wird, durch das elektromagnetische Wegeventil 300 hindurch zu gehen und auf das dritte Rückschlagventil 213 zu wirken. Weil ferner das dritte Rückschlagventil 213 das Fließen des Arbeitsöls vom zweiten Verbindungsbereich 132 zur ersten Ölleitung 111 ermöglicht, wird das Arbeitsöl durch das dritte Rückschlagventil 213 in die erste Ölleitung 111 eingelassen.
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Falls das Arbeitsöl von der ersten Ölleitung 111 in die zweite Ölleitung 112 eingelassen wird, kann dieses Einlassen folglich durch das erste Rückschlagventil 211, den ersten Verbindungsbereich 131, elektromagnetische Wegeventil 300, zweiten Verbindungsbereich 132 und vierte Rückschlagventil 214 erreicht werden. Andererseits, falls das Arbeitsöl von der zweiten Ölleitung 112 in die erste Ölleitung 111 eingelassen wird, kann dieses Einlassen durch das zweite Rückschlagventil 212, ersten Verbindungsbereich 131, elektromagnetische Wegeventil 300, zweiten Verbindungsbereich 132 und dritte Rückschlagventil 213 erreicht werden.
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Damit wird der ersten Öldruckkammer 81 das in der zweiten Öldruckkammer 82 unter Druck gesetzte Arbeitsöl zugeführt, ohne dass es einem überhöht großen Fließwiderstand ausgesetzt ist, wodurch das Bewegen des Arbeitsöls zwischen den Öldruckkammern 81, 82 erreicht wird, ohne dass die erste Öldruckkammer 81 dazu neigt, darin Unterdruck zu erzeugen. Ferner ist es am wenigsten erforderlich, die Zufuhr des Arbeitsöls im Vorratstank 100 zu erlangen, damit die Bewegung des Arbeitsöls zwischen der ersten und zweiten Öldruckkammer 81, 82 problemlos werden kann. Folglich wird es möglich, solch eine Möglichkeit zu vermeiden oder auszuschließen, dass die Zufuhr des Arbeitsöls vom Vorratstank 100 der Lenktätigkeit des Fahrers nicht folgen kann.
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Wie oben beschrieben worden ist, ist es zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens möglich, den problemlosen Fluss des Arbeitsöls zwischen den ersten und zweiten Öldruckkammern 81, 82 zu erreichen, auch wenn der Fließwiderstand des Arbeitsöls so groß, wie zum Zeitpunkt der kalten Temperatur ist, womit es möglich wird, das Nachfolgen des Arbeitsöls mit der Lenktätigkeit des Fahrers zu verbessern und die Bewegung der Zahnstangenwelle 40 in positiver x-Achsenrichtung ohne Aufbringen einer übermäßig großen Lenklast auf den Fahrer zu erreichen.
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Weil in der Zwischenzeit der Hydraulikkreislauf des Hilfskraftlenkungssystems dieser Erfindung bezüglich einer vorbestimmten Achse symmetrisch ausgelegt wird, falls die Zahnstangenwelle 40 in die negative x-Achsenrichtung zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens bewegt wird, wird das in der ersten Öldruckkammer 81 unter Druck gesetzte Arbeitsöl durch die erste Ölleitung 111, erstes Rückschlagventil 211, elektromagnetisches Wegeventil 300 und viertes Rückschlagventil 214 in die zweite Ölleitung 112 eingelassen und danach der zweiten Öldruckkammer 82 zugeführt, um die Bewegung der Zahnstangenwelle 40 in die negative x-Achsenrichtung zu erreichen.
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(Vergleich zwischen der Ausführungsform und einem Beispiel des Stands der Technik bezüglich der dadurch erzeugten Wirkung)
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In einem Hilfskraftlenkungssystem des Stands der Technik, z. B. in einem Fall, bei dem eine Ölpumpe angehalten wird, um einen Hydraulikkreislauf zu schließen, bewirkt die Bewegung eines Kolbens in einem Kraftzylinder als Antwort auf eine Lenktätigkeit eines Fahrers, dass das Arbeitsöl in einer der Öldruckkammern des Kraftzylinders unter Druck gesetzt wird und in einen Vorratstank zurückkehrt, während ein Vakuum oder Unterdruck in der anderen der Öldruckkammern erzeugt wird, um das Arbeitsöl vom Vorratstank anzusaugen. Jedoch weist das oben beschriebene Beispiel des Stands der Technik ein Problem auf, das, falls der Fließwiderstand wie zum Zeitpunkt der kalten Temperatur groß ist, das Ansaugen des Arbeitsöls vom Vorratstank nicht der Lenkbetätigung des Fahrers folgen kann, so dass die Lenklast auf den Fahrer beträchtlich erhöht wird.
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Im Gegensatz dazu umfasst diese Ausführungsform erste und zweite Verbindungsleitungen 121, 122, die die ersten und zweiten Ölleitungen 111, 112 verbinden, die dritte Verbindungsleitung 123, die die ersten und zweiten Verbindungsleitungen 121, 122 verbindet, das elektromagnetische Wegeventil 300, das in der dritten Verbindungsleitung 123 angeordnet ist, um wahlweise die dritte Verbindungsleitung 123 zu öffnen und zu schließen, das erste Rückschlagventil 211, das zwischen dem ersten Verbindungsbereich 131 und der ersten Ölleitung 111 angeordnet ist, um dem Arbeitsöl das Fließen nur in eine Richtung von der ersten Ölleitung 111 zum ersten Verbindungsbereich 131 zu ermöglichen, das zweite Rückschlagventil 212, das zwischen dem ersten Verbindungsbereich 131 und der zweiten Ölleitung 112 angeordnet ist, um dem Arbeitsöl das Fließen nur in eine Richtung von der zweiten Ölleitung 112 zum ersten Verbindungsbereich 131 zu ermöglichen, das dritte Rückschlagventil 213, das zwischen dem zweiten Verbindungsbereich 132 und der ersten Ölleitung 111 angeordnet ist, um dem Arbeitsöl das Fließen nur in eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich 132 zur ersten Ölleitung 111 zu ermöglichen und das vierte Rückschlagventil 214, das zwischen dem zweiten Verbindungsbereich 132 und der zweiten Ölleitung 112 angeordnet ist, um dem Arbeitsöl das Fließen nur in eine Richtung vom zweiten Verbindungsbereich 132 zur zweiten Ölleitung 112 zu ermöglichen.
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Damit wird zum Zeitpunkt des manuellen Lenkens ohne irgendeine Lenkhilfskraft das in der zweiten Öldruckkammer 82 unter Druck gesetzte Arbeitsöl der ersten Öldruckkammer 81 zugeführt, wodurch die Bewegung des Arbeitsöls zwischen den ersten und zweiten Öldruckkammern 81, 82 erreicht wird, ohne dass bei der ersten Öldruckkammer 81 tendenziell bewirkt wird, ein Vakuum oder Unterdruck zu erzeugen, und ohne dass Arbeitsöl aus dem Vorratstank 100 zugeführt wird. Dieses ermöglicht ein gleichmäßiges Fließen des Arbeitsöls zwischen den ersten und zweiten Öldruckkammern 81, 82, wodurch es möglich wird, das Nachverfolgen des Arbeitsöls mit der Lenkbetätigung durch den Fahrer zu verbessern und die Bewegung der Zahnstangenwelle 40 in die positive x-Achsenrichtung zu erreichen, ohne dass eine übermäßig große Lenklast auf den Fahrer aufgebracht wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese besonderen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lenkrad
- 20
- Lenkwelle
- 21
- Lenksäule
- 30
- Zahnradwelle
- 40
- Zahnstangenwelle
- 50
- Drehmomentsensor
- 60
- Elektronische Steuer/Regeleinheit (ECU)
- 70
- Reversible Pumpe
- 71
- Elektromotor
- 80
- Hydraulischer Kraftzylinder
- 81
- Erste Öldruckkammer
- 82
- Zweite Öldruckkammer
- 83
- Kolben
- 100
- Vorratstank
- 101
- Erste Ansaugleitung
- 102
- Zweite Ansaugleitung
- 111
- Erste Ölleitung
- 112
- Zweite Ölleitung
- 121
- Erste Verbindungsleitung
- 122
- Zweite Verbindungsleitung
- 123
- Dritte Verbindungsleitung
- 131
- Erster Verbindungsbereich
- 132
- Zweiter Verbindungsbereich
- 201, 202
- Rückschlagventil
- 211
- Erstes Rückschlagventil
- 212
- Zweites Rückschlagventil
- 213
- Drittes Rückschlagventil
- 214
- Viertes Rückschlagventil
- 300
- Elektromagnetisches Richtungssteuer- bzw. Wegeventil
- 310
- Magnet
- 320
- Anker
- 330
- Magnetisches Gehäuse
- 340
- Ventilgehäuse
- 341
- Durchgangsöffnung
- 342
- Erster Verbindungsanschluss
- 343
- Dritter Verbindungsanschluss
- 344
- Sitz
- 350
- Erstes Tellerventilelement
- 351
- Erste Feder
- 360
- Zweites Tellerventilelement
- 361
- Zweite Feder
- 362
- Sitzbereich (Erster Druckaufnahmebereich)
- 363
- Zweiter Druckaufnahmebereich
- 364
- Axiale Durchgangsöffnung
- 365
- Eingeschränkter Öffnungsbereich
