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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder.
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Hintergrund der Erfindung
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In einem herkömmlichen Lenkhilfesystem gibt eine von einer Antriebsmaschine angetriebene Pumpe eine festgesetzte Menge an Strömungsmittel je Umdrehung der Antriebsmaschine ab. Somit ist die Durchflussrate bzw. Durchflussgeschwindigkeit proportional zur Geschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Antriebsmaschine. Die Pumpe ist derart bemessen, dass sie den notwendigen Durchfluss bereitstellen kann, sodass ein Bediener das Fahrzeug leicht lenken kann, wenn die Geschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Antriebsmaschine einer Autobahnfahrt entspricht. Eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe kann verwendet werden, um einen Mangel an Durchfluss bei geringen Geschwindigkeiten der Antriebsmaschine auszugleichen. Jedoch können die von der Antriebsmaschine angetriebene Pumpe und die von einem Elektromotor angetriebene Pumpe möglicherweise nicht genug Durchfluss bereitstellen, um ein Drehen der lenkbaren Räder zu ermöglichen, wenn das Fahrzeug schwer beladen ist oder sich in Ruhe befindet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung beim Drehen lenkbarer Fahrzeugräder, welche eine mit den lenkbaren Fahrzeugrädern verbundene Lenkhilfemotorvorrichtung aufweist. Eine von einer Antriebsmaschine angetriebene Pumpe, die mit der Lenkhilfemotorvorrichtung verbunden ist, wird durch eine Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetrieben, um Strömungsmittel unter Druck an die Lenkhilfemotorvorrichtung zu liefern.
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Eine Steuerungseinrichtung erhöht die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine, wenn das Fahrzeug in Ruhe ist, und ein Lenkrad rotiert wird.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Steuerung der Geschwindigkeit einer Antriebsmaschine, um einer Lenkvorrichtung eine zuvor festgelegte Lenkunterstützung bereitzustellen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen ob das Fahrzeug in Ruhe ist und das Bestimmen ob das Lenkrad gedreht wird. Die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine wird erhöht, wenn das Fahrzeug in Ruhe ist und das Lenkrad gedreht wird, um der Lenkvorrichtung die zuvor festgelegte Lenkunterstützung bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die zuvor genannten und weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann, in dessen Fachgebiet diese Erfindung fällt, nach dem Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in welchen:
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1 eine schematische Darstellung einer Lenkhilfevorrichtung ist, welche in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und betätigt wird; und
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2 ein Flussdiagramm ist, welches die Schritte zur Steuerung der Antriebsmaschine des Fahrzeugs zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Eine Lenkhilfevorrichtung 10 (1) wird verwendet, um lenkbare Fahrzeugräder 12 und 14 zu drehen. Die Lenkhilfevorrichtung 10 weist eine Lenkhilfemotorvorrichtung 18 auf. Die Lenkhilfemotorvorrichtung 18 ist mit den lenkbaren Fahrzeugrädern 12 und 14 mittels eines Lenkgestänges bzw. eines Lenkverbindungselements 20 verbunden.
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Eine erste Pumpe 24 ist mit der Lenkhilfemotorvorrichtung 18 mittels einer Verbindungsanordnung 26 strömungsmitteltechnisch verbunden. Die erste Pumpe 24 wird durch eine Antriebsmaschine 28 eines Fahrzeugs angetrieben, sodass die Durchflussrate der ersten Pumpe proportional zur Geschwindigkeit der Antriebsmaschine ist. Die erste Pumpe 24 wird aus einem Speicher 30 mit hydraulischem Strömungsmittel versorgt. Strömungsmittel, das aus der Lenkhilfemotorvorrichtung 18 ausgestoßen wird, wird in den Speicher 30 zurückgeführt.
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Eine zweite Pumpe 34 kann ebenfalls mittels der Verbindungsanordnung 26 in strömungsmitteltechnischer Verbindung mit der Lenkhilfemotorvorrichtung 18 und dem Speicher 30 stehen. Die ersten und zweiten Pumpen 24 und 34 können parallel zueinander strömungsmitteltechnisch mit der Lenkhilfemotorvorrichtung 18 verbunden sein. Es ist vorgesehen, dass die Lenkhilfevorrichtung 10 die zweite Pumpe 34 möglicherweise nicht aufweisen kann. Dementsprechend kann die Lenkhilfevorrichtung möglicherweise für die erste von der Antriebsmaschine 28 angetriebene Pumpe 24 aufweisen, um Strömungsmittel an die Lenkhilfemotorvorrichtung 18 zu liefern.
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Ein Rückschlagventil 36 ist strömungsmitteltechnisch mit dem Auslass der zweiten Pumpe 34 verbunden und wirkt, um den Fluss von Strömungsmittel von der ersten Pumpe 24 zu der zweiten Pumpe 34 zu blockieren. Ein weiteres Rückschlagventil 38 ist strömungsmitteltechnisch mit dem Auslass der ersten Pumpe 24 verbunden und wirkt, um den Fluss von Strömungsmittel von der zweiten Pumpe 34 zu der ersten Pumpe 24 zu blockieren. Eine Leitung 40 ist mit dem Auslass jedes der Rückschlagventile 36, 38 strömungsmitteltechnisch verbunden und empfängt das vereinigte Strömungsmittel der ersten und zweiten Pumpen 24, 34. Die Leitung 40 ist zudem strömungsmitteltechnisch mit der Lenkhilfemotorvorrichtung 18 verbunden, um den vereinigten Durchfluss von Strömungsmittel zur Lenkhilfemotorvorrichtung 18 zu leiten.
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Die zweite Pumpe 34 wird durch einen elektrischen Motor 42 mit variabler Geschwindigkeit angetrieben. Der Motor 36 ist elektrisch mit einer Lichtmaschine bzw. einem Generator 44 verbunden, welche durch die Antriebsmaschine 28 angetrieben wird. Die Betriebsgeschwindigkeit des elektrischen Motors 42 kann in der in der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 2008/0277187 beschriebenen Weise geregelt werden, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin in seiner Gesamtheit aufgenommen wird.
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Eine Steuerungseinrichtung 46 ist elektrisch mit der Antriebsmaschine 28 verbunden. Die Steuerungseinrichtung 46 misst die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28. Alternativ kann ein Antriebsmaschinengeschwindigkeitssensor elektrisch zwischen der Steuerungseinrichtung 46 und der Antriebsmaschine 28 angeschlossen sein, um ein Signal an die Steuerungseinrichtung auszugeben, welches die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine anzeigt. Die Steuerungseinrichtung 46 erhöht die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28 nur dann, wenn das Fahrzeug angehalten wird und das Lenkrad 48 gedreht wird.
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Die Steuerungseinrichtung 46 kann in Funktion sein, um die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28 zu erhöhen, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet und das Handrad bzw. Lenkrad 48 gedreht wird. Die Steuerungseinrichtung 46 empfängt ein Signal von einem Lenkwinkelsensor 50. Der Lenkwinkelsensor 50 erfasst die Drehung des Lenkrades 48 und gibt ein Signal an die Steuerungseinrichtung 46 aus, das anzeigt, dass das Lenkrad gedreht wird. Die Steuerungseinrichtung 46 empfängt auch Bewegungssignal von einem Getriebesensor 52. Der Getriebesensor 52 gibt ein Signal an die Steuerungseinrichtung 46 aus, das anzeigt, ob sich das Getriebe in der „Neutral”- oder der „Park”-Stellung befindet, um anzuzeigen, dass sich das Fahrzeug in Ruhe befindet. Obwohl ein Getriebesensor 52 derart dargestellt ist, dass er verwendet wird, um eine Bewegung oder einen Mangel an Bewegung des Fahrzeugs anzuzeigen, kann ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor oder ein Feststellbremsensensor verwendet werden, um eine Bewegung oder einen Mangel an Bewegung des Fahrzeugs zu detektieren. Die Steuerungseinrichtung 46 erhöht die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet und das Lenkrad 48 gedreht wird. Die Pumpe 24 stellt einen größeren Durchfluss zur Lenkhilfemotorvorrichtung 18 bereit, um das Drehen der lenkbaren Räder 12, 14 zu ermöglichen, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet.
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2 stellt den Prozess zur Steuerung der Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28 dar. Der Prozess startet, wenn die Steuerungseinrichtung 46 in Schritt 200 feststellt, ob sich das Fahrzeug in Ruhe befindet. Wenn die Feststellung in Schritt 200 „JA” ist, stellt die Steuerungseinrichtung 46 in Schritt 202 fest, ob das Lenkrad 48 bewegt wird. Wenn die Feststellung in Schritt 202 „JA” ist, erhöht die Steuerungseinrichtung 46 die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28 in Schritt 204 auf einen zuvor festgelegten Wert. Wenn die Feststellung in entweder dem Schritt 200 oder 202 „NEIN” ist, ändert die Steuerungseinrichtung 46 die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine 28 nicht, und die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine wird in Schritt 206 wie gewöhnlich gesteuert. Es ist vorgesehen, dass der Schritt 200 des Feststellens ob sich das Fahrzeug in Ruhe befindet, nach dem Schritt 202 des Feststellens, ob das Lenkrad 48 bewegt wird, ausgeführt werden kann.
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Die Lenkhilfemotorvorrichtung 18 weist einen Lenkhilfemotor 60 auf. Der Lenkhilfemotor 60 ist strömungsmitteltechnisch mit den Pumpen 24 und 34, und mittels der Leitungsanordnung 26 mit dem Speicher 30 verbunden.
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Ein Lenkhilfesteuerventil 62 ist vorgesehen, um den Fluss von Strömungsmittel von und zu dem Lenkhilfemotor 60 zu steuern. Das Lenkhilfesteuerventil 62 ist mit dem Handrad bzw. Lenkrad 48 verbunden. Das Lenkhilfesteuerventil 62 wird ansprechend auf eine Drehung des Handrads 48 betätigt, um den Fluss von Strömungsmittel zu dem Lenkhilfemotor 60 zu steuern. Der Betrieb des Lenkhilfemotors 60 betätigt das Lenkgestänge 20, um die Drehbewegung der lenkbaren Räder 12 und 14 unter dem Einfluss von Kraft, die von dem Lenkhilfemotor zu dem Lenkgestänge übertragen wird, zu beeinflussen.
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Der Lenkhilfemotor 60 weist ein Gehäuse 66 auf, das eine Kammer 68 besitzt, in welcher sich ein im Allgemeinen zylindrischer Kolben 70 befindet. Der Kolben 70 wirkt, um die Kammer 68 in einen Stangenendbereich bzw. Stangenendteil 72 und einen Kopfendbereich bzw. Kopfendteil 74 zu teilen. Der Kolben 70 ist in der Kammer 68 axial beweglich, um die Größe der Stangenend- und Kopfendbereiche 72 und 74 der Kammer 68 zu variieren.
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Die Bewegung des Kolbens 70 in dem Gehäuse 66 wirkt, um das Lenkgestänge 20 zu betätigen. Der Kolben 70 ist mit dem Lenkgestänge 20 mittels einer linearen Anordnung von Zahnstangenzähnen 78 verbunden. Die Zahnstangenzähne 78 sind in kämmendem Eingriff mit einer bogenförmigen Anordnung von Ritzelzähnen 80 angeordnet. Die Ritzelzähne 80 bilden einen Teil eines Zahnsegments 82. Das Zahnsegment 82 ist mit einer Ausgangswelle bzw. Abtriebswelle 84 verbunden.
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Während des Betriebs der Lenkhilfemotorvorrichtung 18 wird der Kolben 70 unter dem Einfluss des von der ersten Pumpe 24 oder sowohl der ersten Pumpe 24 als auch der zweiten Pumpe 34 geleiteten hydraulischen Strömungsmittels bewegt. Bei Drehung des Handrads 48, um das Lenkhilfesteuerventil 62 in eine Richtung zu betätigen, steigt der Druck des Strömungsmittels im Kopfendbereich 74 der Kammer 68 der Lenkhilfesteuervorrichtung 60. Zusätzlich wird der Druck des Strömungsmittels im Stangenendbereich 72 der Kammer 68 in den Speicher 30 abgegeben.
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Dies führt dazu, dass sich der Kolben 70 nach links (bei Ansicht wie in 1) bewegt. Wenn sich der Kolben 70 nach links bewegt, wird das Zahnsegment 82 in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (bei Ansicht wie in 1) rotiert, um das Lenkgestänge 20 zu betätigen. Die Betätigung des Lenkgestänges 20 wirkt, um die lenkbaren Räder 12 und 14 in einer bekannten Art und Weise in eine erste Richtung zu drehen.
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In ähnlicher Weise wird bei Drehung des Handrads 48 in die entgegengesetzte Richtung das Lenkhilfeventil 62 betätigt. Die Betätigung des Lenkhilfeventils 62 wirkt, um unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel in den Stangenendbereich 72 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor 60 zu leiten, und um den Kopfendbereich 74 der Kammer in den Speicher 30 zu entleeren.
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Dies führt dazu, dass sich der Kolben 70 in dem Lenkhilfemotor 60 nach rechts (bei Ansicht wie in 1) bewegt. Wenn das geschieht, wird das Zahnsegment 82 in eine Richtung im Uhrzeigersinn (bei Ansicht wie in 1) rotiert, um das Lenkgestänge 20 zu betätigen. Die Betätigung des Lenkgestänges 20 wirkt um die lenkbaren Räder 12 und 14 in eine zweite Richtung zu drehen.
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Bei Betätigung des Lenkhilfesteuerventils 62 ansprechend auf die Rotation des Handrads 48 in einer ersten Richtung wirkt das Lenkhilfesteuerventil, um unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel zu einer Leitung 88 in der Lenkhilfemotoranordnung 18 zu leiten. Der linke (bei Ansicht wie in 1) Endbereich der Leitung 88 ist mit dem Lenkhilfesteuerungsventil 62 verbunden. Der rechte (bei Ansicht wie in 1) Endbereich der Leitung 88 ist mit dem Kopfendbereich 74 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor 60 verbunden.
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Die Drehung des Handrads 48 in der ersten Richtung wirkt, um das Lenkhilfesteuerungsventil 62 zu betätigen. Die Betätigung des Lenkhilfesteuerungsventils 62 leitet unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel zur Leitung 88. Die Leitung 88 leitet dasselbe unter hohem Druck stehende Strömungsmittel zu dem Kopfendbereich 74 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor 60. Die Betätigung des Lenkhilfesteuerungsventils 62 leitet unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel in die Leitung 88. Die Leitung 88 leitet dasselbe unter hohem Druck stehende Strömungsmittel zu dem Kopfendbereich 74 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor 60.
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Wenn das Lenkhilfesteuerungsventil 62 betätigt wird, um unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel zur Leitung 88 zu leiten, wirkt das Lenkhilfesteuerungsventil 62 auch, um den Stangenendbereich 72 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor 60 strömungsmitteltechnisch mit dem Speicher 30 mittels einer Leitung 90 in der Leitungsanordnung 26 zu verbinden. Der Stangenendbereich 72 der Kammer 68 ist strömungsmitteltechnisch mit der Leitung 90 und dem Speicher 30 mittels des betätigten Lenkhilfesteuerungsventils 62 verbunden. Somit wird während des Betriebs des Lenkhilfemotors 60 in einer ersten Richtung hydraulisches Strömungsmittel aus dem Lenkhilfemotor 60 durch das Lenkhilfesteuerungsventil 62 in die Leitung 90 mittels des Rücklaufs 92 und dann in den Speicher 30 ausgestoßen.
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In ähnlicher Weise wirkt das Lenkhilfesteuerungsventil 62, um unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel zum Stangenendbereich 72 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor 60 zu leiten, wenn das Handrad 48 in die zweite oder entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Gleichzeitig wirkt das Lenkhilfesteuerungsventil 62, um den Kopfendbereich 74 der Kammer 68 in dem Lenkhilfemotor mit der Ablaufleitung 90 zu verbinden.
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Die allgemeine Konstruktion des Lenkhilfesteuerungsventils
62 ist gut bekannt. Das Lenkhilfesteuerungsventil
62 kann dieselbe Konstruktion aufweisen, wie sie in dem
US-Patent Nr. 6,546,322 offenbart ist. Natürlich kann das Lenkhilfesteuerungsventil
62 eine andere Konstruktion aufweisen, falls gewünscht.
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Es ist vorgesehen, dass die Lenkhilfemotoranordnung 18 eine Konstruktion aufweisen kann, die von der dargestellten Konstruktion abweicht. Beispielsweise kann der Lenkhilfemotor 60 von allgemeiner Art sein, dessen Lenkgestänge mit einer Zahnstange und einem Ritzel verwendet wird, anstelle eines einteiligen Lenkgestänges.
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Im Betrieb treibt die Antriebsmaschine 28 die erste Pumpe 24 an, um Strömungsmittel mit einer zur Motorgeschwindigkeit proportionalen Fließrate bzw. Fließgeschwindigkeit auszustoßen. Der Motor 42 der zweiten Pumpe 34 kann auf jede gewünschte Weise gesteuert werden. Der Motor 42 der zweiten Pumpe 34 kann in der in der US-Patentanmeldung Nr. 2008/0277187 beschriebenen Weise gesteuert werden. Es ist ebenso vorgesehen, dass die Lenkvorrichtung die zweite Pumpe 34 und den Motor 42 nicht enthalten kann.
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Die Steuerungseinrichtung 46 steuert die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine, wenn sich das Fahrzeug in Ruhe befindet und das Lenkrad 48 gedreht wird. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, oder das Lenkrad 48 nicht gedreht wird, steuert die Steuerungseinrichtung 46 die Geschwindigkeit der Antriebsmaschine nicht.
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Es ist vorgesehen, dass die Lenkhilfevorrichtung 10 den elektrischen Motor 36 und die Pumpe 34 nicht beinhalten kann. Die Lenkhilfevorrichtung kann möglicherweise lediglich die von der Antriebsmaschine 28 angetriebene Pumpe 24 aufweisen. Die Pumpe 24 kann eine unterdimensionierte von der Antriebsmaschine angetriebene Pumpe sein.
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Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen erkennen können. Solche Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen sollen durch den Umfang der anhängenden Patentansprüche abgedeckt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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